JP2014059296A - 部材の重なりを監視する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重なった部材を信頼性高く認識できる方法及び装置の提案。
【解決手段】部材を搬送して機械に供給する際に、対向して配置した２つのレーザセンサ５、６により、レーザセンサ５、６間を通過する部材の重なりを検出するために、受光器８が備えられている。２つのレーザセンサ５、６間の空隙４に部材が無く且つ２つのレーザセンサ５、６が正確に整列されている場合には、受光器８は対向するレーザサンサ６からのレーザ光を受光する。この配置により、測定方法及び測定の解析が改善されるので、部材の搬送、機械への供給への監視の信頼性が高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、部材を搬送及び機械に供給する際に、それぞれがレーザ源及び検出器を有する対向して配置した２つのレーザセンサにより、該レーザセンサ間を通過する該部材を認識して部材の重なりを監視する方法であって、前記２つのレーザセンサの間隔及びレーザセンサに面した該部材の表面とそれぞれのレーザセンサとの間隔を測定して、前記２つのレーザセンサの間隔と、該部材の表面とそれぞれのレーザセンサとの間隔の和の差から該部材の厚さを算定する方法に関する。また、本発明は、部材を搬送及び機械に供給する際に、該部材を認識して部材の重なりを監視する装置であって、２つのレーザセンサ装置を備え、前記部材が通過する空隙を形成するように互いに隔てて配置され、該レーザセンサ装置のそれぞれは、レーザ源及び検出器を有するレーザセンサ（５、６）並びにレーザセンサに連結される制御装置を備えている装置に関する。

供給された部材の重なりを認識する方法及び装置は、特許文献１に開示されている。この方法では、材料及び部材の表面性状に関係無く、流れている部材を感知できる。この方法により、例えば、鋼、アルミニウム、黄銅、亜鉛、銅及び合金から成る強磁性又は強磁性でない、シート、板、ロール、打抜き板、フロントパネルなどを監視できる。同様に、合成樹脂、紙などから成る部材の監視もできる。

基本的には、機械に１つの部材のみが供給されることが肝要である。特に、シートが重なって成形機に供給された場合のシートの認識には、種々の方法が確立されている。この場合、工程の信頼性が重要であるが、このように要求の多い課題に適した測定方法は無い。レーザセンサを用いた方法は、シートの監視に際して、非接触の渦電流法に比べて、測定路が短くて済むとの利点がある。

最近は、厚さを測定する際に、２つのレーザセンサを向い合わせてその間隔を設定する方法がある。２つのレーザを互いに正確に整列して、測定軸は表面に対して直角とし、測定を同期させ且つ間隔を測定し、レーザ間の距離を一定に保持し、反射に対する調整が迅速にできるレーザセンサを用い且つ測定系を完全に監視すれば、この構成法及び利用は目的に適っている。

十分に正確な測定には、２つのレーザセンサを正確に整列することは絶対的に必要なので、測定すべき材料にレーザを垂直に配置しても、互いの整列が不正確で、即ちずれがあり、材料が一方のセンサには適合し、他方が適合せず不均一であると測定誤差となる。測定軸が材料の表面に直角からずれて整列されると、厚さばかりでなく、実際の厚さを材料の表面し対する垂線からのずれた角度の余弦で割った値に相当する間隔が測定できなくなる。それぞれのレーザセンサと材料との２つの間隔を同時に測定せず且つ２つの間隔を対で用いないと、時間的測定誤差が生ずる。ここで、同時測定とは、２つの間隔を同期して感知することを意味する。材料が振動するか、起伏のある場合のみ、この測定誤差が出現する。従って、間隔は誤って測定され、系は長い間重要な測定誤差も無く作動してから、材料はこの時点で前よりも大きく振動するので測定誤差が突然に目立つようになる。

従って、誤差のある結果が得られないように、故障を完全に予知することが重要となる。従来の、レーザセンサは、レーザ光が欠損する際に現れる本質的な弱点がある。そのため、空隙を通過する材料が認識されないことになる。この問題は深刻であり、重なったシートの制御は、信頼性に乏しくなる。

独国特許出願公開第３９０１０８８Ａ１号明細書

本発明は、上記の問題に鑑みて、重なった部材の信頼性ある認識を提案することにある。

上記課題は、以下の（１）〜（１３）のいずれかの構成により解決される。

（１）部材を搬送及び機械に供給する際に、それぞれがレーザ源及び検出器を有する対向して配置した２つのレーザセンサにより、該レーザセンサ間を通過する該部材を認識して部材の重なりを監視する方法であって、前記２つのレーザセンサの間隔及びレーザセンサに面した該部材の表面とそれぞれのレーザセンサとの間隔を測定して、前記２つのレーザセンサの間隔と、該部材の表面とそれぞれのレーザセンサとの間隔の和の差から該部材の厚さを算定し、前記２つのレーザ源の一方に対向して配置された受光器により、レーザ光を検出することによって、前記レーザセンサによる認識工程が監視されることを特徴とする部材の重なりを監視する方法。

（２）前記受光器により、前記２つのレーザセンサの間に、部材が存在するか否かを確認することを特徴とする前記（１）に記載の部材の重なりを監視する方法。

（３）前記２つのレーザセンサの間に部材が無い場合には、前記レーザセンサは互いの位置関係を点検することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の部材の重なりを監視する方法。

（４）前記レーザセンサによる間隔の計測に先立って、対向するレーザ源からのレーザ光を前記受光器が受信した場合のみ、部材の計測が行われることを特徴とする前記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する方法。

（５）前記２つのレーザセンサから部材までの間隔に関する信号が発信された場合のみ、前記レーザセンサによる計測が行われることを特徴とする前記（４）に記載の部材の重なりを監視する方法。

（６）前記受光器が対向するレーザ源からのレーザ光を受信しない場合に、故障の通知が発信されることを特徴とする前記（４）に記載の部材の重なりを監視する方法。

（７）前記受光器が対向するレーザ源からのレーザ光（９）を検出した場合に、短時間他方のレーザ源のスイッチを切ることを特徴とする前記（４）に記載の部材の重なりを監視する方法。

（８）前記受光器に検出されたレーザ光内において部材が動かされた場合に、部材の計測が開始されることを特徴とする前記（４）ないし（７）のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する方法。

（９）部材を搬送及び機械に供給する際に、該部材を認識して部材の重なりを監視する装置であって、２つのレーザセンサ装置を備え、前記部材が通過する空隙を形成するように互いに隔てて配置され、該レーザセンサ装置のそれぞれは、レーザ源及び検出器を有するレーザセンサ並びにレーザセンサに連結される制御装置を備え、前記２つのレーザセンサの一方に配置され、前記空隙に前記部材が無い場合には、対向する他方のレーザセンサからのレーザ光を受光する受光器が備えられ、正確な測定ができるように該レーザセンサが整列されていることを特徴とするに部材の重なりを監視する装置。

（１０）前記空隙は、評価に適切な測定域を確定することを特徴とする前記（９）に記載の部材の重なりを監視する装置。

（１１）前記受光器が対向するレーザ源から受光せず且つ１つ又は２つのレーザセンサ装置が信号を発信しない場合には、前記制御装置が故障の報告を発信することを特徴とする前記（９）又は（１０）に記載の部材の重なりを監視する装置。

（１２）前記受光器は、レーザ光が放射窓により反射され迷光を受光するように配置されることを特徴とする前記（９）ないし（１１）のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する装置。

（１３）周囲からの光が前記受光器に入射するのを防ぐ鞘が備えられていることを特徴とする前記（９）ないし（１２）のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する装置。

部材を搬送して機械に供給する際に、対向して配置した２つのレーザセンサにより、レーザセンサ間を通過する部材の重なりを検出するために、受光器を備えることにより、測定方法及び測定の解析が改善されるので、部材の搬送、機械への供給への監視の信頼性が高められるようになった。

本発明によるレーザセンサ装置の配置を示す断面図（レーザセンサ間の物体は不図示）

本発明では、２つのレーザ源の一方に配した受光器によりレーザ光を検知することにより、レーザセンサによる認識工程が監視される。これにより、重なった部材の監視の信頼性が大いに改善される。この措置により、材料の現在位置を推測しなくてもよく、レーザ源又はレーザセンサの故障位置を認識できる。

受光器により、レーザセンサの間に部材が在るか否かを確認することが好ましい。レーザセンサの間に「材料が無い」状態を一義的認識するために、既に在るレーザセンサの測定データにこの確認措置を付け加えることは意義がある。

２つのレーザ源又はレーザセンサが正確に整列され、レーザセンサの間に部材が無い場合に、受光器が対向して配置したレーザ源からの信号を受信することにより、２つのレーザセンサの調整が互いに点検されることに利点がある。

レーザセンサによる間隔の測定前に、対向するレーザ源からのレーザ光を受光器が受信すれば、上記２つの措置により、部材の測定方法が更に展開できる。更に、２つのレーザセンサにより、部材との間隔に関する測定信号を受信することにより、異なった測定が可能となる。これにより、少なくとも、妥当しない間隔の値を、「空隙には材料が存在しない」と正確に解釈しての確認が可能となる。

更に、受光器が対向するレーザ源からレーザ光を受信しない場合には、故障の通知が発信される。このことは、測定中にレーザセンサの調整が変化して進行中の測定が疑わしいことを意味する。

更に、受光器が対向するレーザ源からのレーザ光を受信した場合に、短時間他方のレーザ源のスイッチを切る方法もある。これにより、他のレーザ源からの迷光が受光器に達するのを防ぎ、対向するレーザ源からの信号として解釈できる。

部材が受光器の受信するレーザ光内を動く、すなわち、受光器が対向するレーザ源からの光を受信しない場合に、間隔の測定を開始するように変更することも目的に適っている。

本発明による装置は、材料が無い場合に正確に測定できるように、対向するレーザセンサ装置のレーザ源からのレーザ光を受信する受光器を備えている。

特に、レーザセンサ装置により規定される空隙によって、評価に適切な測定域を確定することは目的に適っている。

受光器が対向するレーザ源から信号を受信せず且つ１つ又は双方のレーザセンサ装置が信号を送信しない場合には、制御装置が故障の報告を発することが好ましい。この場合、レーザセンサ装置の間に材料があることは明白であるが、レーザセンサ装置は、信号を発信しない。双方のレーザセンサ装置が同じ信号を発信するように調整することが理想的である。許容範囲内でずれが生じた場合には、材料が波状であることを意味し、許容範囲外は故障を意味する。

受光器は、レーザ源に組込むか又は外部に配置してもよい。受光器は、レーザ光から生じた迷光が、第１のレーザ源のガラスカバー上に向かって、受光器に直接には受信されないように配置することが好ましい。簡単な構造上の措置により、受光器の配置が実現される。通常は、レーザ源からのレーザ光が通過するガラス板をレーザ源に備えている場合には、このガラス板に入射する対向するレーザ源からの反射光が補足されて利用される。受光器によって反射を受信して、双方のレーザ源が正確に配置されていることを意味するので、この場合の距離は小さい。

受光器で受信した全ての迷光を間違えて故障と解釈することを避けるために、周囲からの光が受光器に入射しないように、光学的な覆い装着する。このことは、例えばフィルターなどの光学素子でも実現できる。内部に受光器を配置する簡単な内面が黒い鞘を用いることも可能であり、その鞘を通ってレーザ光がガラス板に達する。

本発明は、既存の装置に付加した構造的な処置を用いて、重なった部材が供給された工程を信頼性のあるように制御して測定を行うことが可能となる。空隙に材料が無く且つ双方のセンサの調整が点検されておれば、一義的に決まることが本発明の利点である。

以下、図面を用いて本発明による実施例の特徴及び長所を説明する。

図１は、レーザセンサ装置の配置を示す断面図であり、レーザセンサ間の材料は図示していない。図１は、第１のレーザセンサ装置２及び第２のレーザセンサ装置３を有する装置１を示す。レーザセンサ装置２、３の間には、空隙４が形成されている。それぞれのレーザセンサ装置２、３はレーザセンサ５、６を備えている。それぞれのレーザセンサ５、６は、周知のやり方で間隔が測定できるように、レーザ源５′、６′及び検出器５″、６″を備えている。不図示の制御装置により、検出器からの信号が解析される。レーザセンサ５には、外からの光を遮断する鞘１０が装着され、その鞘のレーザセンサ５の射出窓７に接する末端の内側に受光器８が備えられている。受光器８は、通常のフォトダイオードでもよい。受光器８は、レーザセンサ６のレーザ源６′からのレーザ光９が放射窓７により反射された光を迷光として検出する。受光器８からの信号は、不図示の制御装置に送られて解析される。

レーザ源６′からのレーザ光９が、受光器８に捕捉された場合には、空隙４に何らの物体も存在しないことが確認される。従って、この状況は明白である。このことを確実にするため、レーザセンサ５が短時間、作動しないようにしてもよい。これにより、監視の際に、受光器８が、レーザセンサ５からの光を誤って受光しないことが保証されて、空隙４には物体が無いと解釈される。

レーザセンサ装置２、３の間に材料が存在することを認識した後に、測定を行って、レーザセンサ５、６から送られた信号が適切であるか否かを確認する方法も可能である。適切である場合には、測定を継続する。双方の信号が極限値を超えるか又は極限値に達せずに不適切な場合には、短時間の間レーザセンサ５のスイッチを切る。信号が受光器８に達する限りは、材料が存在しないことを意味し、次の測定を開始する。信号が達しない場合には、故障が告げられる。レーザセンサ５又はレーザセンサ６の信号が不適切な場合にも故障が告げられる。

１ 装置
２ 第１のレーザセンサ装置
３ 第２のレーザセンサ装置
４ 空隙
５ （第１のレーザセンサ装置の）レーザセンサ
５′ レーザセンサ５のレーザ源
５″ レーザセンサ５の検出器
６ （第２のレーザセンサ装置の）レーザセンサ
６′ レーザセンサ６のレーザ源
６′ レーザセンサ６の検出器
７ （レーザセンサ５）の放射窓７
８ 受光器
９ （レーザ源６′からの）レーザ光
１０ 鞘

Claims (13)

1. 部材を搬送及び機械に供給する際に、それぞれがレーザ源（５′、６′）及び検出器（５″、６″）を有する対向して配置した２つのレーザセンサ（５、６）により、該レーザセンサ間を通過する該部材を認識して部材の重なりを監視する方法であって、
   ２つのレーザセンサ（５、６）の間隔及びレーザセンサに面した該部材の表面とそれぞれのレーザセンサとの間隔を測定して、２つのレーザセンサ（５、６）の間隔と、該部材の表面とそれぞれのレーザセンサとの間隔の和の差から該部材の厚さを算定し、
   ２つのレーザ源（５′、６′）の一方に対向して配置された受光器（８）により、レーザ光を検出することによって、レーザセンサ（５、６）による認識工程が監視されることを特徴とする部材の重なりを監視する方法。
2. 受光器（８）により、２つのレーザセンサ（５、６）の間に、部材が存在するか否かを確認することを特徴とする請求項１に記載の部材の重なりを監視する方法。
3. ２つのレーザセンサ（５、６）の間に部材が無い場合には、レーザセンサ（５、６）は互いの位置関係を点検することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の部材の重なりを監視する方法。
4. レーザセンサ（５、６）による間隔の計測に先立って、対向するレーザ源（６′）からのレーザ光（９）を受光器（８）が受信した場合のみ、部材の計測が行われることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する方法。
5. ２つのレーザセンサ（５、６）から部材までの間隔に関する信号が発信された場合のみ、レーザセンサ（５、６）による計測が行われることを特徴とする請求項４に記載の部材の重なりを監視する方法。
6. 受光器（８）が対向するレーザ源（６′）からのレーザ光（９）を受信しない場合に、故障の通知が発信されることを特徴とする請求項４に記載の部材の重なりを監視する方法。
7. 受光器（８）が対向するレーザ源（６′）からのレーザ光（９）を検出した場合に、短時間他方のレーザ源（５′）のスイッチを切ることを特徴とする請求項４に記載の部材の重なりを監視する方法。
8. 受光器（８）に検出されたレーザ光（９）内において部材が動かされた場合に、部材の計測が開始されることを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する方法。
9. 部材を搬送及び機械に供給する際に、該部材を認識して部材の重なりを監視する装置であって、
   ２つのレーザセンサ装置（２、３）を備え、前記部材が通過する空隙（４）を形成するように互いに隔てて配置され、該レーザセンサ装置のそれぞれは、レーザ源（５′、６′）及び検出器（５″、６″）を有するレーザセンサ（５、６）並びにレーザセンサ（５、６）に連結される制御装置を備え、
   ２つのレーザセンサ（５、６）の一方に配置され、空隙（４）に前記部材が無い場合には、対向する他方のレーザセンサ（５、６）からのレーザ光（９）を受光する受光器（８）が備えられ、正確な測定ができるように該レーザセンサ（５、６）が整列されていることを特徴とするに部材の重なりを監視する装置。
10. 空隙（４）は、評価に適切な測定域を確定することを特徴とする請求項９に記載の部材の重なりを監視する装置。
11. 受光器（８）が対向するレーザ源（６′）から受光せず且つ１つ又は２つのレーザセンサ装置（５、６）が信号を発信しない場合には、前記制御装置が故障の報告を発信することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の部材の重なりを監視する装置。
12. 受光器（８）は、レーザ光（９）が放射窓（７）により反射され迷光を受光するように配置されることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する装置。
13. 周囲からの光が受光器（８）に入射するのを防ぐ鞘（１０）が備えられていることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の部材の重なりを監視する装置。

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