JP2018021783A - スペーサ部品の検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサ部品の複数の弾性突起を一度に検査することができ、検査作業の迅速化や簡素化を図ることのできるスペーサ部品の検査装置及び検査方法を提供する。【解決手段】樹脂シート２の表面に複数の弾性突起３が配設されたスペーサ部品１を検査するスペーサ部品１の検査装置であり、スペーサ部品１の樹脂シート２を搭載して吸着固定する作業テーブル１０と、この作業テーブル１０に搭載されたスペーサ部品１の複数の弾性突起３に圧接する光透過性のライトガイド板２０と、このライトガイド板２０の周面から内部に光線を照射する複数のＬＥＤ３０と、スペーサ部品１の複数の弾性突起３とライトガイド板２０との圧接部から放出される放出光により、複数の弾性突起３の高さと弾性突起３の形や面積等を測定・検査する検査カメラ４０とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、測定機器や電子機器等に使用されるスペーサ部品の検査装置及び検査方法に関するものである。

測定機器、情報機器、電子機器には様々な部品が使用されているが、その一つにスペーサ部品１があげられる。このスペーサ部品１は、図５に示すように、例えばＢ５サイズのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムからなる透明の薄い樹脂シート２を備え、この薄い樹脂シート２の表面ＸＹ方向に微細な複数の弾性突起３が所定の間隔をおいて配列形成されており、各弾性突起３がシリコーンゴム等により５０μｍ程度の高さ（厚さ）を有する透明の柱形に成形されている。

このようなスペーサ部品１は、例えば静電容量方式の小型の測定機器にキャパシタの空気層用として内蔵される場合、複数の弾性突起３の高さが測定機器の検出精度に大きな影響を及ぼすこととなり、複数の弾性突起３の高さが重要となるので、複数の弾性突起３の高さが一律に揃っているか否かを正確に測定・検査する必要がある。そこで従来、スペーサ部品１の複数の弾性突起３の高さを測定・検査する場合には、レーザ方式や接触方式の変位計、レーザ顕微鏡を用いて測定・検査するようにしている（特許文献１、２、３参照）。

特開２００５‐１８９８７３号公報 特開２００７‐２１３０９２号公報 特表２００８‐５１１０１４号公報

従来におけるスペーサ部品１は、以上のように構成され、複数の弾性突起３の高さがレーザ方式や接触方式の変位計、レーザ顕微鏡により測定・検査されるが、変位計やレーザ顕微鏡が専用品ではなく、しかも、測定範囲が非常に狭いので、樹脂シート表面の広範囲に配列されている複数の弾性突起３の高さを一度に測定・検査することはきわめて困難である。また、レーザを用いた測定装置では、被測定物である弾性突起３の表面状態や色調により、測定値の安定を図ることができない。特に、表面状態が粗面であったり、色調が透明の場合には、いわゆる測定暴れが大きくなる。

係る点に鑑み、従来においては、樹脂シート表面の広範囲に配列されている複数の弾性突起３の高さを測定・検査する場合、変位計やレーザ顕微鏡を順次移動させて測定・検査するが、これでは、測定時間の他に移動時間が必要不可欠となるので、作業時間が数時間になる等、作業が著しく遅延したり、煩雑になるという問題が生じる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、スペーサ部品の複数の弾性突起を一度に検査することができ、検査作業の迅速化や簡素化を図ることのできるスペーサ部品の検査装置及び検査方法を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、シートに複数の弾性突起が配設されたスペーサ部品を検査する装置であって、
スペーサ部品のシートを搭載する作業テーブルと、この作業テーブルに搭載されたスペーサ部品の複数の弾性突起に圧力作用状態で接触する光透過性の導光部材と、この導光部材に光線を照射する光源と、スペーサ部品の複数の弾性突起と導光部材との接触部から放出される放出光により、複数の弾性突起の高さと弾性突起の形状のうち、少なくとも複数の弾性突起の高さを検査する検査手段とを含んでなることを特徴としている。

なお、作業テーブルが、負圧を発生させてスペーサ部品のシートを吸着固定する真空吸着テーブルであることが好ましい。
また、作業テーブルの上方に導光部材がガイド部材を介して昇降可能に配置され、この導光部材がガラス板であり、このガラス板の下面が作業テーブルの搭載面に対向するようにすることができる。

また、導光部材の周面に光源が取り付けられ、この光源から導光部材の周面に光線が入射するようにすることができる。
また、導光部材の上方に検査手段が設置され、この検査手段がＣＣＤカメラであることが好ましい。

また、本発明においては上記課題を解決するため、請求項１ないし５のいずれかに記載したスペーサ部品の検査装置を用いてスペーサ部品を検査するスペーサ部品の検査方法であって、
作業テーブルにスペーサ部品のシートを搭載し、この作業テーブルに搭載されたスペーサ部品の複数の弾性突起に導光部材を圧力を作用させた状態で接触させ、この導光部材の接触の前後いずれかに光源を点灯させて導光部材に光線を照射し、その後、スペーサ部品の複数の弾性突起と導光部材との接触部から放出される放出光を検査手段で捉えて複数の弾性突起の高さと弾性突起の形状のうち、少なくとも複数の弾性突起の高さを検査することを特徴としている。

ここで、特許請求の範囲におけるシートには、少なくとも各種の樹脂シートや樹脂フィルムが含まれる。このシートは、透明、不透明、半透明のいずれでも良い。弾性突起は、少なくとも弾性を有する円柱形、角柱形、円錐台形、角錐台形、半球形、平面十字形や格子形等が含まれ、透明、不透明、半透明のいずれでも良い。また、導光部材としては、平坦な透明のガラス板や樹脂板（例えば、剛性を有するアクリル板）等があげられる。光源は、少なくともＬＥＤや蛍光灯等を使用することができる。

本発明によれば、スペーサ部品の複数の弾性突起の高さ等を測定・検査する場合には、先ず、作業テーブルにスペーサ部品のシートを搭載し、光源を点灯させて導光部材の内部に光線を入射させ、スペーサ部品に導光部材を接近させる。すると、導光部材が接近してスペーサ部品の複数の弾性突起に強く接触し、弾性突起が変形してその導光部材に密接した面に導光部材内の光線を誘導するとともに、弾性突起と導光部材との接触部から光線が光漏れし、光線が放出光として外部に放出される。

複数の弾性突起と導光部材の接触部から放出光が生じると、この放出光により形成された弾性突起の形状を検査手段が捉えて所定の処理を施すので、検査手段に撮像された画像を判定すれば、少なくとも複数の弾性突起の高さ等を測定・検査することができる。この際、弾性突起の良品の大きさ・高さ等を予め定めておき、良品の弾性突起の大きさ・高さ等と検査手段に撮像された弾性突起の大きさ・高さ等とを比較すれば、弾性突起の高さ異常の有無を容易に判別することができる。

本発明によれば、スペーサ部品の複数の弾性突起を一度に検査することができ、検査作業の迅速化や簡素化を図ることができるという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、弾性突起が弱粘着性を有する場合、導光部材に強く接触された後、導光部材が離れると、導光部材に弾性突起が粘着して作業テーブルからスペーサ部品が浮き上がるおそれがあるが、作業テーブルが真空吸着テーブルのときには、作業テーブルにスペーサ部品を適切に位置決め吸着し、作業テーブルからスペーサ部品が浮き上がるおそれを有効に排除することができる。また、真空吸着なので、ビビりの発生や機械的なクランプによる歪みの発生を防止することができる。

請求項３記載の発明によれば、導光部材が優れた面精度のガラス板なので、作業テーブルと導光部材との平行関係の高精度化が期待でき、測定・検査時の誤差の発生を有効に抑制することが可能になる。
請求項４記載の発明によれば、導光部材と光源とを別々ではなく、一体化するので、導光部材の周面から内部に光源の光線を適切に入射させることが可能になる。

請求項５記載の発明によれば、検査カメラとして、感度の高いＣＣＤカメラを用いるので、例え弾性突起と導光部材との接触部から放出される光線の光量が微小でも、適切な測定・検査が期待できる。

本発明に係るスペーサ部品の検査装置及び検査方法の実施形態におけるライトガイド板の下降開始前の状態を模式的に示す全体説明図である。 本発明に係るスペーサ部品の検査装置及び検査方法の実施形態におけるライトガイド板の下降時の状態を模式的に示す全体説明図である。 本発明に係るスペーサ部品の検査装置及び検査方法の実施形態におけるライトガイド板とＬＥＤとを模式的に示す斜視分解説明図である。 本発明に係るスペーサ部品の検査装置及び検査方法の実施形態におけるスペーサ部品の弾性突起とライトガイド板との圧接状態を模式的に示す要部説明図である。 スペーサ部品を模式的に示す斜視説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態におけるスペーサ部品の検査装置は、図１ないし図５に示すように、スペーサ部品１を水平に搭載する作業テーブル１０と、昇降機構２４の駆動に基づき、作業テーブル１０に搭載されたスペーサ部品１の複数の弾性突起３に圧接する光透過性のライトガイド板２０と、このライトガイド板２０に光線を照射する複数のＬＥＤ３０と、スペーサ部品１の広範囲な表面を撮像可能な検査カメラ４０とを備えた装置である。

スペーサ部品１は、図５に示すように、例えばＢ５サイズやＡ４サイズの寸法安定性や絶縁性に優れるポリエチレンテレフタレートフィルムからなる透明の薄い樹脂シート２を備え、この薄い樹脂シート２の表面ＸＹ方向に、微細な複数の弾性突起３が所定の間隔をおいて配列形成されており、この複数の弾性突起３の平坦な表面４が検査時にライトガイド板２０の平坦な下面２１に上方から圧接されるとともに、検査の終了後に次工程で図示しない別のフィルムに貼着される。各弾性突起３は、耐熱性、光透過性、ゴム弾性等に優れるシリコーンゴム等により、５０μｍ程度の高さ（厚さ）を有する透明の円柱形にプレス成形される。

作業テーブル１０は、図１や図２に示すように、例えば真空ポンプ等のバキューム装置に接続された負圧室１１と、この負圧室１１の開口した上面を被覆する多孔質テーブル１２とを上下二層構造に備え、ベース板１３上に設置されてライトガイド板２０や検査カメラ４０の下方に位置する。この作業テーブル１０の多孔質テーブル１２は、例えばセラミック板やハニカムパネル等により平面矩形に形成され、厚さ方向に多数の孔が形成されており、この多数の孔が吸着孔として負圧室１１に連通する。

このような作業テーブル１０は、スペーサ部品１の検査時にバキューム装置が駆動して負圧を発生させ、多孔質テーブル１２の平坦な搭載面がスペーサ部品１の樹脂シート２を着脱自在に吸着固定する真空吸着テーブルとして機能する。

ライトガイド板２０は、図１ないし図３に示すように、例えば上下両面の面精度が期待できる平面矩形の透明なガラス板からなり、平面枠形の保持板２２内に嵌着され、この保持板２２の周縁部が縦長のガイド２３にそれぞれ昇降可能に嵌通支持されており、複数本のガイド２３がベース板１３上に立設されることにより、作業テーブル１０の上方に位置してその搭載面に平行に位置する。このライトガイド板２０は、スペーサ部品１の樹脂シート２よりも大きく形成され、昇降機構２４により昇降する。

昇降機構２４は、例えばサーボモータと歯車機構、螺子機構、リンク機構、あるいはカム機構と組み合わされることで構成される。歯車機構は、例えば保持板２２に装着されるラックと、サーボモータの出力軸に嵌着されるピニオンとを備え、これらラックとピニオンとが相互に噛合する。また、螺子機構は、例えばサーボモータの出力軸に接続される螺子棒と、この螺子棒にスライド可能に螺嵌されるスライダとを備え、このスライダが保持板２２に接続される。このような昇降機構２４は、サーボモータの駆動により、作業テーブル１０に対してライトガイド板２０を自動的に下降させて接近させたり、自動的に上昇させて離隔する。

複数のＬＥＤ３０は、図３に示すように、所定の間隔をおいて横一列に配列され、この配列状態で断面Ｕ字形のホルダカバー３１の長手方向に内蔵されており、このホルダカバー３１がライトガイド板２０の周面一側部に嵌着される。各ＬＥＤ３０としては、例えば優れた明度と薄型化が期待できるチップＬＥＤ、隙間の少ない配列が可能な砲弾型ＬＥＤ、優れた明度が期待できるフラックスＬＥＤ等があげられる。この複数のＬＥＤ３０は、点灯して光線を対向するライトガイド板２０の周面から内部に照射し、ライトガイド板２０の内部に入射した光線がライトガイド板２０の周面一側部から周面他側部方向に反射しながら伝送される。

検査カメラ４０は、図１や図２に示すように、例えば低消費電力のフレーム転送方式、扱いやすい標準的なインターライン転送方式、高性能のフレームインターライン転送方式のＣＣＤカメラからなり、スタンド４１の上下動可能なアーム４２に着脱自在に吊持されており、スタンド４１がベース板１３上に立設されることにより、ライトガイド板２０の略中央直上に位置する。この検査カメラ４０の種類は、撮像するスペーサ部品１の測定範囲の大きさに応じて変更されるが、例えば２７×２２ｃｍの測定範囲を撮像する場合、３８４０×３０７２画素で３５０ｄｐｉのＣＣＤカメラが採用されることが好ましい。

この検査カメラ４０は、スペーサ部品１の検査時に樹脂シート２の広範囲な表面と複数の弾性突起３とを常時撮像するとともに、複数の弾性突起３とライトガイド板２０との圧接部から放出される放出光を撮像し、複数の弾性突起３の高さと各弾性突起３の形や面積を測定・検査するよう機能する。

上記構成において、スペーサ部品１の複数の弾性突起３の高さが一律に揃っているか否かを測定・検査する場合には、先ず、作業テーブル１０の搭載面にスペーサ部品１の樹脂シート２を搭載し、作業テーブル１０のバキューム装置を駆動させてスペーサ部品１の樹脂シート２を吸着固定し、複数のＬＥＤ３０を点灯させてライトガイド板２０の周面から内部に光線を入射させた後、昇降機構２４を動作させてライトガイド板２０を下降させる（図１参照）。

すると、ライトガイド板２０が徐々に下降してスペーサ部品１の複数の弾性突起３の平坦な表面４に圧接（図２参照）し、昇降機構２４が停止してライトガイド板２０を圧接状態に維持し、各弾性突起３が弾性変形してそのライトガイド板２０の平坦な下面２１に密接した表面４にライトガイド板２０内の光線を誘導するとともに、スペーサ部品１の複数の弾性突起３とライトガイド板２０との圧接部から光線が全反射しきれずに光漏れし、光線が放出光として放出される（図４の矢印参照）。この際、光線は、スペーサ部品１の色調には影響されず、例え弾性突起３が透明の突起でも、放出光として放出される。

なお、昇降機構２４のサーボモータを利用して位置情報を入手し、ライトガイド板２０の上昇位置や下降位置を設定する等、検査作業の便宜を図るようにしても良い。また、昇降機構２４にデジタルダイヤルゲージを設置してその数値を記録し、検査作業の便宜を図ることもできる。

複数の弾性突起３とライトガイド板２０との圧接部から放出光が放出されると、この放出光により形成された弾性突起３の形を検査カメラ４０が撮像して二値化処理するので、検査カメラ４０に撮像された画像を観察して合否の判定をすれば、全ての弾性突起３の高さを正確に測定・検査することができる。

この際、ライトガイド板２０の圧接に伴う弾性突起３の圧縮変化量、弾性突起３の良品の大きさ・高さを予めパターン化しておき、良品の弾性突起３の大きさ・高さと検査カメラ４０に撮像された弾性突起３の大きさ・高さとを比較すれば、全弾性突起３の高さ異常の有無を容易に検査することができる。したがって、一部の弾性突起３の高さが許容範囲を越えて異常に高かったり、低い場合には、スペーサ部品１を不良品として系外排出することができる。

また、ライトガイド板２０の圧接に伴う弾性突起３の圧縮変化量、弾性突起３の良品の大きさ・形・面積を予めパターン化しておき、良品の弾性突起３の大きさ・形・面積と検査カメラ４０に撮像された弾性突起３の大きさ・形・面積とを比較すれば、全弾性突起３の異常の有無をも併せて容易に検査することができる。したがって、全弾性突起３のうち、一部の弾性突起３の表面面積が許容範囲を越えて広い場合や弾性突起３の表面周縁部等が部分的に欠けているような場合には、スペーサ部品１を不良品として系外排出することができる。

上記構成によれば、検査カメラ４０の撮像範囲が非常に広いので、樹脂シート表面の広範囲に配列されている複数の弾性突起３の高さを一度に測定・検査することができる。したがって、従来の測定機器の移動時間が不要となり、測定時間のみで測定・検査することができ、作業時間が数分になる等、検査作業の著しい迅速化や簡素化を図ることができる。また、測定にレーザを用いないので、弾性御突起３の表面状態や色調にかかわらず、測定値の安定が期待できる。また、複数の弾性突起３の高さを短時間で測定・検査することができるので、複数の弾性突起３と別のフィルムとの貼着作業の迅速化も期待できる。

また、弾性突起３が弱粘着性のシリコーンゴムの場合、ライトガイド板２０に圧接された後、ライトガイド板２０が上昇すると、ライトガイド板２０に弾性突起３が粘着して作業テーブル１０からスペーサ部品１が浮き上がるおそれがあるが、本実施形態では作業テーブル１０が真空吸着テーブルなので、作業テーブル１０の搭載面にスペーサ部品１を適切に位置決め吸着し、作業テーブル１０からスペーサ部品１が浮き上がるおそれを確実に排除することができる。

また、ライトガイド板２０が優れた面精度が期待できるガラス板なので、作業テーブル１０とライトガイド板２０との重要な平行関係の高精度化が期待でき、測定・検査時の誤差の発生を有効に防止することが可能になる。また、ライトガイド板２０と複数のＬＥＤ３０とを別々ではなく、一体化して対向させるので、昇降するライトガイド板２０の周面から内部に光線を適切に入射させ、光損失の発生を防ぐことが可能となる。さらに、検査カメラ４０として、感度の高いＣＣＤカメラを用いるので、例え放出光が微小な光量でも、確実な測定・検査が大いに期待できる。

なお、上記実施形態ではスペーサ部品１の樹脂シート２をポリエチレンテレフタレートフィルムとしたが、何らこれに限定されるものではない。例えば、ポリエステル系、ポリプロピレン系、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、フェノール樹脂系、アクリル系のフィルムでも良い。また、弾性突起３をシリコーンゴムにより成形したが、何らこれに限定されるものではなく、例えば弾性突起３をフッ素ゴム等の各種ゴムにより成形しても良い。

また、ライトガイド板２０の周面一側部と周面前端部あるいは周面後端部にＬＥＤ３０内蔵のホルダカバー３１をそれぞれ嵌着し、ＬＥＤ３０の光線を二方向から入射させても良い。また、ライトガイド板２０を平面円形としてその周囲に帯形のＬＥＤ３０を配置しても良い。また、昇降機構２４を、手動操作用のハンドルと歯車機構、螺子機構、リンク機構とを組み合わせて構成し、ライトガイド板２０を手動で昇降させることができる。また、検査カメラ４０として、ブルーミングやスミア現象が少なく、低消費電力化が期待できるＣＭＯＳカメラを採用することもできる。さらに、検査カメラ４０の代わりに、短時間の検査が可能なラインセンサやスキャナ装置を用いても良い。

本発明に係るスペーサ部品の検査装置及び検査方法は、スペーサ部品の製造分野で使用される。

１ スペーサ部品
２ 樹脂シート（シート）
３ 弾性突起
４ 表面
１０ 作業テーブル
２０ ライトガイド板（導光部材）
２１ 下面
２３ ガイド（ガイド部材）
２４ 昇降機構
３０ ＬＥＤ（光源）
４０ 検査カメラ（検査手段）

Claims (6)

1. シートに複数の弾性突起が配設されたスペーサ部品を検査するスペーサ部品の検査装置であって、
   スペーサ部品のシートを搭載する作業テーブルと、この作業テーブルに搭載されたスペーサ部品の複数の弾性突起に圧力作用状態で接触する光透過性の導光部材と、この導光部材に光線を照射する光源と、スペーサ部品の複数の弾性突起と導光部材との接触部から放出される放出光により、複数の弾性突起の高さと弾性突起の形状のうち、少なくとも複数の弾性突起の高さを検査する検査手段とを含んでなることを特徴とするスペーサ部品の検査装置。
2. 作業テーブルが、負圧を発生させてスペーサ部品のシートを吸着固定する真空吸着テーブルである請求項１記載のスペーサ部品の検査装置。
3. 作業テーブルの上方に導光部材がガイド部材を介して昇降可能に配置され、この導光部材がガラス板であり、このガラス板の下面が作業テーブルの搭載面に対向する請求項１又は２記載のスペーサ部品の検査装置。
4. 導光部材の周面に光源が取り付けられ、この光源から導光部材の周面に光線が入射する請求項１、２、又は３記載のスペーサ部品の検査装置。
5. 導光部材の上方に検査手段が設置され、この検査手段がＣＣＤカメラである請求項３又は４記載のスペーサ部品の検査装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載したスペーサ部品の検査装置を用いてスペーサ部品を検査するスペーサ部品の検査方法であって、
   作業テーブルにスペーサ部品のシートを搭載し、この作業テーブルに搭載されたスペーサ部品の複数の弾性突起に導光部材を圧力を作用させた状態で接触させ、この導光部材の接触の前後いずれかに光源を点灯させて導光部材に光線を照射し、その後、スペーサ部品の複数の弾性突起と導光部材との接触部から放出される放出光を検査手段で捉えて複数の弾性突起の高さと弾性突起の形状のうち、少なくとも複数の弾性突起の高さを検査することを特徴とするスペーサ部品の検査方法。

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