JP2005326423A - 加工物検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査品質を低下させることなく単位時間当たり多量の加工物を検査できるように加工物検査方法および検査装置を改善する
【解決手段】加工物検査方法によれば、加工物を搬送ホイール（４４）の担持アーム（４５）により保持させる。担持アーム（４５）は、加工物が担持アーム（４５）の周回経路に沿った該担持アーム（４５）の平均速度よりも低い平均速度で検査カメラ（４０）の領域において移動するように、互いに相対的に位置可変に配置されている
【選択図】図５

Description

本発明は、回転する搬送ホイールにより加工物をして検査カメラを通過させ、検査カメラにより提供された情報を評価ユニットにより分析するようにした加工物検査方法に関するものである。
さらに本発明は、加工物を搬送する回転可能な搬送ホイールと、評価ユニットに接続されている検査カメラとを有する、加工物の検査装置にも関する。

この種の方法および装置は、たとえば容器を吹込み成形技術で製造するための装置の領域で予成形物または瓶を検査するために使用される。

吹込み圧を作用させることにより容器を成形する場合、熱可塑性物質から成る予成形物（たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）から成っている予成形物）は吹込み成形機内部で種々の加工ステーションに供給される。この種の吹込み成形機は典型的には加熱装置と吹込み装置とを有し、これら装置の領域では、予め温度調整された予成形物が２軸オリエンテーションにより膨張せしめられて容器が形成される。膨張は膨張対象である予成形物内部に導入される圧縮空気を用いて行なう。このように予成形物を膨張させる際の方法技術上のプロセスは特許文献１に説明されている。特許文献１の冒頭には、加圧したガスを導入することが記載されているが、この加圧ガス導入工程は、発生した容器ブローホール内へ加圧ガスを導入する工程と、吹込み成形工程の開始時に予成形物内へ加圧ガスを導入する工程をも含んでいる。

容器を成形するためのブローステーションの基本構成は特許文献２に記載されている。また、予成形物を温度調整する可能な実施態様は特許文献３に記載されている。

吹込み成形装置の内部では、予成形物と吹込み成形された容器とを異なる操作装置を用いて搬送させることができる。特に、予成形物を嵌合させる搬送心棒を使用するのが好ましいが、他の担持装置を用いて予成形物を操作することもできる。また、予成形物を操作するための把持やっとこを使用する構成、および、保持のために予成形物の開口領域に挿入可能な拡開心棒を使用する構成も可能である。

受け渡しホイールを使用して容器の操作を行なうことはたとえば特許文献４に記載されており、受け渡しホイールはプローホイールと搬出区間との間に配置される。

すでに述べた予成形物の操作はいわゆる中間段方式で行われる。すなわち、まず予成形物を射出成形方法で製造し、次に中間保管し、その後になって予成形物の温度を調整し、吹込み成形により容器を形成させる。他方、いわゆる単段方式も採用される。すなわち、予成形物を射出成形技術で製造して十分に固化させた直後に予成形物を適宜温度調整し、次に吹込み成形する。

使用するブローステーションに関しては種々の実施態様が知られている。回転する搬送ホイール上に配置されたブローステーションの場合には、型担持体を書物のごとく開けることができる構成が採用されることが多い。しかし、互いに相対的に変位可能な型担持体またはこれとは異なる態様で案内される型担持体を使用することもできる。ブローステーションが位置固定されている場合、特に容器成形用の複数個のキャビティを受容するために適した位置固定のブローステーションの場合には、通常互いに平行に配置される複数個の板が型担持体として使用される。

従来実施されている、検査カメラを使用した加工物検査方法は、単位時間当たりに実施可能な検査に関しかなりの制限を受けており、或いは、高処理量を達成するには技術的にかなり高コストの検査カメラを必要とする。検査カメラの解像度および処理速度と使用する評価ユニットの能率によっては、検査対象である加工物を予め設定された最小時間の間検査カメラの領域に位置決めする必要があり、或いは、加工物をしてある程度の高速度で検査カメラを通過させる必要がある。

ドイツ連邦共和国特許公開第４３４０２９１号公報 ドイツ連邦共和国特許公開第４２１２５８３号公報 ドイツ連邦共和国特許公開第２３５２９２６号公報 ドイツ連邦共和国特許公開第１９９０６４３８号公報

本発明の課題は、検査品質を低下させることなく単位時間当たり多量の加工物を検査できるように、冒頭で述べた種類の方法を改善することである。

本発明の他の課題は、高品質の検査と高処理量とを有する検査装置が提供されるように冒頭で述べた種類の装置を構成することである。

上記の課題は、方法によれば、加工物を搬送ホイールの担持アームにより保持させ、担持アームは、加工物が担持アームの周回経路に沿った該担持アームの平均速度よりも低い平均速度で検査カメラの領域において移動するように、互いに相対的に位置可変に配置されていることによって解決される。

また、前記他の課題は、搬送ホイールが互いに相対的に位置可変に案内されている担持アームを備え、担持アームが、担持アームにより保持されている加工物担持要素に対して検査カメラの領域で該担持要素の搬送経路の少なくとも１つの他の領域よりも低い搬送速度を付与する運動制御部と接続されていることによって解決される。

担持アームによって位置決めされる担持要素によって加工物を保持することにより、担持アームに適した運動が設定されることによって、加工物の搬送経路に沿って可変な搬送速度を設定することが可能である。特に、検査カメラに到達する前に加工物を制動させ、検査カメラを通過した後に再び加速させることが可能である。これにより、具体的に実現された運動制御部によっては、加工物を短時間制止させ、或いは少なくともかなりの低速度で移動させることができる。

可変な速度を予め設定することにより、比較的安価な検査カメラを使用しても非常に高い加工物処理量を実現できるとともに、不良な加工物の除去を保証する高品質の加工物検査を実施できる。

加工物と検査カメラとの相対速度を小さくするため、加工物を搬送方向において検査カメラの前で制動させる。

搬送ホイールの回転運動から担持アームの位置決め運動を簡単に導出することができるようにするため、加工物の制動を担持アームの水平回動運動により行なう。

加工物の搬送を減速させるため、他の実施形態によれば、加工物の制動を、担持アームを入れ子式に出入させることにより行なう。

さらに、加工物の制動を、担持アームを鉛直方向に回動させることにより行なってもよい。

不良な加工物の更なる搬送を阻止するため、不良品の加工物を検知した後、評価ユニットにより除去ユニットを作動させる。

運動を実施する際の高度な再現精度は、担持アームをカム制御部により位置決めすることにより実現できる。

情報を光学的に検知する際の高分解能は、加工物の像情報をＣＣＤカメラにより検出することにより保証される。

高品質の評価は、評価ユニットの領域で像処理を行なうことにより得られる。

本発明による方法を低コストに実施するため、パーソナルコンピュータを使用して光学情報の処理を行なう。

評価の品質をさらに改善するため、検査カメラの領域で加工物を照明する。

透明な加工物を検査する場合には、加工物の領域のシャドーイングを評価するのが有利である。

本発明の有利な実施形態によれば、本発明による加工物検査方法と検査装置は容器を吹込み成形するための装置の分野で適用される。この場合、１実施形態によれば、予成形物を吹込み成形する前に光学的に検査し、不良の予成形物を除去する。他の実施形態によれば、予成形物をブローステーションから取り出した後に、吹込み成形した容器を光学的に監視または管理する。

次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１と図２は予成形物１を容器２へ成形するための装置の基本構成図である。

容器２を形成させるための装置はブローステーション３を有している。ブローステーション３は予成形物１を取付け可能な吹込み型４を備えている。予成形物１はたとえばポリエチレンテレフタラートから成る射出成形部品である。予成形物１を吹込み型４の中に取付け、且つ完成した容器２を吹込み型４から取り出すことができるようにするため、吹込み型４は型半部分５，６と底部部分７とを有している。底部部分７は昇降装置８により位置決め可能である。予成形物１はブローステーション３の領域で搬送心棒９により保持されていてよい。搬送心棒９は予成形物１とともに装置内部の多数の処理ステーションを通過する。しかし、予成形物１をたとえばやっとこ或いは他の操作手段を介して直接ブローステーションのなかに取付けるようにしてもよい。

圧縮空気の供給を可能にするため、搬送心棒９の下方には接続ピストン１０が配置されている。接続ピストン１０は予成形物１に圧縮空気を供給するとともに搬送心棒９に対する密封を行なう。しかし、変形実施形態では、基本的には、位置固定の圧縮空気供給管を用いてもよい。

予成形物１の延伸は本実施形態の場合延伸棒１１を用いて行なう。延伸棒１１はシリンダ１２により位置決めされる。他の実施形態によれば、延伸棒１１の機械的な位置決めを、ピックオフローラにより付勢されるカムセグメントを介して行なう。カムセグメントの使用は、たとえば１つの回転ブローホイール上に多数の吹き込みステーション３が配置されている場合に特に合目的である。

図１に図示した実施形態の場合、延伸システムは２つのシリンダ１２のタンデム配置が提供されるように構成されている。第１次シリンダ１３により、まず、本来の延伸工程を開始する前に延伸棒１１を予成形物１の底部１４の領域まで移動させる。本来の延伸工程を実施している間、延伸棒１１を走出させることにより第１次シリンダ１３は該第１次シリンダ１３を担持している送り台１５とともに第２次シリンダ１６またはカム制御部により位置決めされる。この場合、特に、延伸工程を実施している間にカム軌道に沿って滑動するガイドローラ１７により実際の延伸位置が設定されるように第２次シリンダ１６をカム制御して使用することを想定している。ガイドローラ１７は第２次シリンダ１６により案内軌道に対し押圧される。送り台１５は２つの案内要素１８に沿って滑動する。

キャリヤー１９，２０の領域に配置されている型半部分５，６を閉じた後、ロック装置２０を用いてキャリヤー１９，２０を互いにロックさせる。

予成形物１の開口部分２１の種々の形状に適合させるため、図２によれば、吹込み型４の領域に別個のスレッドインサート２２が設けられている。

図２は吹込み成形される容器２に加えて、破線で示した予成形物１と、形成中の容器吹込み成形部２３とを概略的に示している。

図３は吹込み成形機の基本構成を図示したもので、吹込み成形機は加熱区間２４と回転ブローホイール２５とを備えている。予成形物１は受け渡しホイール２７，２８，２９により予成形物装入部２６から加熱区間２４の領域へ搬送される。予成形物１を温度調整するため、加熱区間２４に沿って輻射加熱器３０とファン３１とが配置されている。予成形物１を十分に温度調整した後、予成形物１はブローホイール２５に受け渡される。ブローホイール２５の領域にはブローステーション３が配置されている。吹込み成形を完了した容器２は他の受け渡しホイールにより搬出区間３２へ供給される。

容器２の内部に充填される食料品（たとえば飲料物）の使用期間が長くなるような材料特性を容器２が有するように予成形物１を容器２に成形することができるようにするには、予成形物１の加熱およびオリエンテーションの際に特別な方法ステップを採用する必要がある。また、特別なサイズ規定を厳守することにより有利な作用を得ることができる。

熱可塑性材料としては種々の合成物質を使用することができる。たとえばＰＥＴ，ＰＥＮまたはＰＰが使用可能である。

オリエンテーション工程を実施している間の予成形物１の膨張は圧縮空気を供給することで行なう。圧縮空気の供給は予吹込み成形段階と主噴き込み成形段階とに分割されており、予吹込み成形段階ではガス（たとえば圧縮空気）を低圧力レベルで供給し、次の主吹込み成形段階ではより高圧のレベルで供給する。予吹込み成形段階では、典型的には１０バールないし２５バールの圧力の圧縮空気を使用し、主吹込み成形段階では、２５バールないし４０バールの圧力の圧縮空気を供給する。

図３からわかるように、図示した実施形態の場合、加熱区間２４は多数の周回する搬送要素３３から形成されている。これらの搬送要素３３は互いにチェーン状に配列され、転向ホイール３４に沿って案内される。この場合、特に、チェーン状の配列が実質的に長方形の基本輪郭を張るように考慮している。図示した実施形態の場合、加熱区間２４の受け渡しホイール２９および装入ホイール３５側の膨出領域には比較的大きなサイズの転向ホイール３４を使用し、これに隣接している転向領域には比較的小サイズの転向ホイール３６を使用している。しかし基本的には他の任意のガイドも可能である。

受け渡しホイール２９と装入ホイール３５とを互いにできるだけ密接して配置することができるようにするには、図示した配置構成が特に合目的であることが判明した。というのは、加熱区間２４の前記膨出領域には３つの転向ホイール３４，３６が位置決めされており、すなわち加熱区間２４の直線部分への移行領域にはそれぞれ２つのより小さな転向ホイール３６が配置され、受け渡しホイール２９と装入ホイール３５とへ直接受け渡しする受け渡し領域にはより大きなサイズの１つの転向ホイール３４が配置されているからである。チェーン状の搬送要素３３を使用する代わりに、たとえば回転加熱ホイールを使用してもよい。

容器２の吹込み成形が完了した後、容器２を取り出しホイール３７によりブローステーション３の領域から取り出し、受け渡しホイール２８と搬出ホイール３８とを介して搬出区間３２へ搬送させる。

図４に図示した加熱区間２４の変形実施形態では、より多くの輻射加熱器３０が設けられていることにより、単位時間当たりより大量の予成形物１を温度調整することができる。この場合、ファン３１は冷却空気を冷却空気管路３９の領域へ導入させる。冷却空気管路３９は付設の輻射加熱器３０にそれぞれ対向しており、排流穴を介して冷却空気を放出する。排流方向の選定により、実質的に予成形物１の搬送方向に対し横方向の冷却空気の流動方向が実現される。冷却空気管路３９は輻射加熱器３０に対向している表面の領域で加熱輻射に対する反射部を提供することができる。同様に、放出された冷却空気を介して輻射加熱器３０の冷却を実現させることもできる。

図５は容器２の吹込み成形装置の領域に配置された検査カメラ４０を示している。検査カメラ４０は評価ユニットに接続されている。評価ユニットは不良品と判定された加工物（図示せず）を除去する除去ユニット４２を制御する。予成形物１として形成されたか鉱物は、典型的には、図３に図示した予成形物装入部２６に沿って開口部分２１が鉛直方向上向きになるようにオリエンテーションされて吹込み成形装置に供給され、その後転向ホイール４３により回転せしめられ、図３の実施形態において受け渡しホイール２７として形成されている搬送ホイール４４に受け渡される。

搬送ホイール４４は担持アーム４５を備えている。担持アーム４５は搬送ホイール４４の基本要素４６に対し相対的に位置可変に配置されている。担持アーム４５をこのように位置可変に配置することにより、個々の担持アーム４５は互いに相対的に位置を変化させることもできる。

図示した実施形態の場合、担持アーム４５は加工物を担持する担持要素４７を備えている。加工物は担持要素４７により直接搬送され、或いは、別個の連結要素を補助手段として搬送することができる。

図５の実施形態の場合、担持アーム４５は搬送ホイール４４の周方向４８において該搬送ホイール４４に対し相対回動可能に配置されている。この場合、担持アーム４５の回動軸線は搬送ホイール４４の回転軸線４９に対し実質的に平行に延びている。

担持アーム４５を搬送ホイール４４に対しその都度相対的に位置決め運動させるためにはカム制御部を使用するのが有利である。このため担持アーム４５はカム軌道に沿って案内されるカムローラを備えている。担持アーム４５の運動を制御することにより、担持要素４７は、よって加工物は検査カメラ４０に到達する前に周方向４８において制動され、検査カメラ４０を通過した後再び加速される。このため個々の担持要素４７は、制動と加速を実施するために適した自由空間が提供されるように周方向４８に間隔をもって配置されている。

図５に図示したように担持アーム４５を使用する実施形態の代わりに、担持アーム４５を入れ子式に出入させることにより、或いは上下に回動させることにより、加工物の周速を減速させるようにしてもよい。これとは択一的な他の実施形態によれば、検査カメラ４０を周回する回転担持体の上に配置し、該回転担持体の周回経路を搬送ホイール４４の周回経路とオーバーラップさせて検知領域において加工物と検査カメラ４０との搬送速度と搬送方向とを実質的に同一にさせることにより、加工物と検査カメラ４０との間にわずかな相対速度を設定するように構成してもよい。

予成形物から容器を製造するためのブローステーションの斜視図である。 予成形物を延伸、膨張させる吹込み型の縦断面図である。 容器吹込み成形装置の基本構成を説明するための概略図である。 加熱容量を大きくした加熱区間の変形実施形態を示す図である。 担持アームを備えた搬送ホイールの領域に配置された検査カメラの斜視図である。

符号の説明

４０ 検査カメラ
４２ 除去ユニット
４４ 搬送ホイール
４５ 担持アーム
４７ 担持要素

Claims (25)

1. 加工物の検査方法であって、回転する搬送ホイールにより加工物をして検査カメラを通過させ、検査カメラにより提供された情報を評価ユニットにより分析するようにした前記検査方法において、
   加工物を搬送ホイール（４４）の担持アーム（４５）により保持させ、担持アーム（４５）は、加工物が担持アーム（４５）の周回経路に沿った該担持アーム（４５）の平均速度よりも低い平均速度で検査カメラ（４０）の領域において移動するように、互いに相対的に位置可変に配置されていることを特徴とする検査方法。
2. 加工物を搬送方向において検査カメラ（４０）の前で制動させることを特徴とする、請求項１に記載の検査方法。
3. 加工物の制動を担持アーム（４５）の水平回動運動により行なうことを特徴とする、請求項１または２に記載の検査方法。
4. 加工物の制動を、担持アーム（４５）を入れ子式に出入させることにより行なうことを特徴とする、請求項１または２に記載の検査方法。
5. 加工物の制動を、担持アーム（４５）を鉛直方向に回動させることにより行なうことを特徴とする、請求項１または２に記載の検査方法。
6. 不良品の加工物を検知した後、評価ユニットにより除去ユニット（４２）を作動させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載の検査方法。
7. 担持アーム（４５）をカム制御部により位置決めすることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載の検査方法。
8. 加工物の像情報をＣＣＤカメラにより検出することを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載の検査方法。
9. 評価ユニットの領域で像処理を行なうことを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載の検査方法。
10. パーソナルコンピュータを使用して光学情報の処理を行なうことを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載の検査方法。
11. 検査カメラ（４０）の領域で加工物を照明することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の検査方法。
12. 加工物の領域のシャドーイングを評価することを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載の検査方法。
13. 加工物を搬送する回転可能な搬送ホイールと、評価ユニットに接続されている検査カメラとを有する、加工物の検査装置において、
    搬送ホイール（４４）が互いに相対的に位置可変に案内されている担持アーム（４５）を備え、担持アーム（４５）が、担持アーム（４５）により保持されている加工物担持要素（４７）に対して検査カメラ（４０）の領域で該担持要素（４７）の搬送経路の少なくとも１つの他の領域よりも低い搬送速度を付与する運動制御部と接続されていることを特徴とする検査装置。
14. 運動制御部が担持アーム（４５）の制動と加速とを行なうように構成されていることを特徴とする、請求項１３に記載の検査装置。
15. 運動制御部が担持アーム（４５）を水平方向に回動させるように構成されていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の検査装置。
16. 運動制御部が担持アーム（４５）の入れ子式運動を実施させるように構成されていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の検査装置。
17. 運動制御部が担持アーム（４５）を鉛直方向に回動させるように構成されていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の検査装置。
18. 評価ユニットが不良品の加工物を除去させる除去ユニット（４２）と接続されていることを特徴とする、請求項１３から１７までのいずれか一つに記載の検査装置。
19. 運動制御部がカム制御部として構成されていることを特徴とする、請求項１３から１８までのいずれか一つに記載の検査装置。
20. 検査カメラ（４０）がＣＣＤカメラとして構成されていることを特徴とする、請求項１３から１９までのいずれか一つに記載の検査装置。
21. 評価ユニット（４１）が画像処理装置を有していることを特徴とする、請求項１３から２０までのいずれか一つに記載の検査装置。
22. 評価ユニットが少なくとも部分的にパーソナルコンピュータに実装されていることを特徴とする、請求項１３から２１までのいずれか一つに記載の検査装置。
23. 検査カメラ（４０）の領域に加工物のための照明装置が配置されていることを特徴とする、請求項１３から２２までのいずれか一つに記載の検査装置。
24. 評価ユニット（４１）が加工物の領域のシャドーイングを評価するよう構成されていることを特徴とする、請求項１３から２３までのいずれか一つに記載の検査装置。
25. 検査カメラ（４０）と搬送ホイール（４４）とが少なくとも１つのブローステーション（３）を有している容器吹込み成形装置の領域に配置されていることを特徴とする、請求項１３から２４までのいずれか一つに記載の検査装置。

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