JP2018021793A - ガラス物品の検査方法、ガラス物品の検査装置、及びガラス物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス物品の製造ライン全体としての生産性の向上を図ることができるガラス物品の検査方法を提供する。【解決手段】ガラス管Ｇの軸方向両端部をそれぞれ支持してガラス管Ｇを自転させつつ軸直交方向に搬送する過程において、ガラス管Ｇの支持部間に位置する軸方向中央部Ｇａを検出対象部分としてガラス管Ｇの軸方向と交差する方向から撮像し、軸方向中央部Ｇａを含む画像を取得し、画像中における軸方向中央部Ｇａの位置ずれを検出する。そして、位置ずれの検出に基づいてガラス管Ｇの湾曲状態を検出する。【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス物品の検査方法、ガラス物品の検査装置、及びガラス物品の製造方法に関するものである。

従来、ガラス管やガラス棒等の長尺状のガラス物品は、湾曲状態が製品規格に適合するか否か検査されている。このような検査方法としては、製造ラインからガラス物品を降ろして検査を行う所謂オフライン方式が知られている。しかしながら、オフライン方式の検査は、ガラス物品の移載や移載に伴う搬送装置の停止等が必要であり、生産性の低下や装置の複雑化を招くため、製造ライン上での検査、すなわちオンライン方式での検査が望ましい。

特許文献１では、製造ラインに設けられた昇降機でガラス物品を検査台へ移載することによって、製造ライン上でガラス物品の検査を可能とする技術が開示されている。

特開２００３−２６９９１２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、検査台に移載されたガラス物品の検査が完了するまでの間、搬送装置によるガラス物品の搬送動作を一時的に停止し、間欠的な搬送を行う必要があった。すなわち、検査工程において連続的な搬送を行えないために製造ライン全体としてのタクトタイムを向上できず、生産性の向上が十分に図られていなかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ガラス物品の製造ライン全体としての生産性の向上を図ることができるガラス物品の検査方法、ガラス物品の検査装置、及びガラス物品の検査方法を含むガラス物品の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するガラス物品の検査方法は、長尺筒又は棒状のガラス物品の湾曲状態を検査するガラス物品の検査方法であって、前記ガラス物品の軸方向両端所定部位をそれぞれ支持して前記ガラス物品を自転させつつ軸直交方向に搬送する過程において、前記ガラス物品の支持部間に設定した検出対象部分を前記ガラス物品の軸方向と交差する方向から撮像し前記検出対象部分を含む画像を取得し、前記画像中における前記検出対象部分の位置ずれを検出し、前記位置ずれの検出に基づいて前記ガラス物品の湾曲状態を検出する。

長尺筒又は棒状のガラス物品の搬送過程において、ガラス物品は、軸方向両端所定部位が支持されて軸直交方向に自転しながら搬送される。その際、ガラス物品が湾曲していると、支点となっている軸方向両端部に対して軸方向中央部の位置ずれが大となる。これを踏まえ、ガラス物品の搬送過程において、ガラス物品の支持部間に設定した検出対象部分をガラス物品の軸方向と交差する方向から撮像し検出対象部分を含む画像を取得し、その撮像画像から検出対象部分の位置ずれを検出する。つまり、ガラス物品を連続的に搬送しつつ、ガラス物品の湾曲状態を検出することが可能であるため、ガラス物品の製造ライン全体としての生産性の向上を図れる。

上記ガラス物品の検査方法において、前記ガラス物品の湾曲状態の検出に基づいて、前記ガラス物品の良否判定を行う。
この方法によれば、上記したガラス物品の湾曲状態の検出に基づいて、ガラス物品の良否判定を適切に行うことが可能である。

上記ガラス物品の検査方法において、同一の前記ガラス物品に対して異なる回転位置で複数回の撮像をし、前記複数回の撮像のうち１回の撮像を前記ガラス物品の回転位置の０度位置で行う場合、少なくとも他の１回を１８０度位置以外の異なる位置で行い、前記複数回の撮像により得られた複数の画像の各々について前記検出対象部分の位置ずれを検出し、当該複数の検出結果に基づいて前記ガラス物品の湾曲状態を検出する。

例えばガラス物品の湾曲が撮像方向手前又は奥側に向いているような場合、ガラス物品の回転位置が０度位置及び１８０度位置の撮像画像としては同様に湾曲のないガラス物品に見えてしまう。これを踏まえ、同一のガラス物品に対して異なる回転位置で複数回の撮像をする場合、複数回の撮像のうち１回の撮像をガラス物品の回転位置の０度位置で行い、少なくとも他の１回の撮像を回転位置の１８０度位置以外の異なる位置で行う。そして、複数回の撮像により得られた複数の画像の各々について検出対象部分の位置ずれを検出し、複数の検出結果に基づいてガラス物品の湾曲状態を検出するため、ガラス物品の湾曲状態をより確実に検出することができる。

上記ガラス物品の検査方法において、同一の前記ガラス物品に対して複数の前記画像を取得し、前記複数の画像の何れかにおける前記検出対象部分の位置ずれが、湾曲のない前記ガラス物品の位置ずれに基づいて定められた範囲外であるか否かに基づいて、前記ガラス物品の湾曲状態を検出する。

この方法によれば、複数の画像の何れかにおける検出対象部分の位置ずれが、湾曲のないガラス物品の位置ずれに基づいて定められた範囲外であるか否かに基づいて、ガラス物品の湾曲状態を検出する。このため、複数の画像同士の比較に基づいてガラス物品の湾曲状態を検出する場合と比べて、容易に検出することができる。

上記ガラス物品の検査方法において、前記ガラス物品の検出対象部分は、前記ガラス物品の軸中心である。
この方法によれば、ガラス物品の軸中心を検出対象部分としてガラス物品の湾曲状態の検出が行われるため、ガラス物品の外径が異なるものでも同様に検出可能である。

上記ガラス物品の検査方法において、前記ガラス物品の検出対象部分は、前記ガラス物品の軸方向中央部を含む。
この方法によれば、ガラス物品の支点となっている軸方向両端部に対して位置ずれが大となる軸方向中央部を検出対象部分として含んでガラス物品の湾曲状態の検査が行われるため、ガラス物品の湾曲状態をより確実に検出することができる。

上記ガラス物品の検査方法において、前記ガラス物品を各々自転する複数のローラにより回転支持し、前記複数のローラを円弧状に周回移動させることにより、前記ガラス物品を搬送する。

この方法によれば、ガラス物品を回転支持する複数のローラは、各々自転しながら円弧状に周回移動するため、ガラス物品を自転させつつ円弧状に搬送しながら、ガラス物品の湾曲状態の検出を行うことができる。

上記課題を解決するガラス物品の検査装置は、長尺筒又は棒状のガラス物品の湾曲状態を検査するガラス物品の検査装置であって、前記ガラス物品の軸方向両端所定部位をそれぞれ支持して前記ガラス物品を自転させつつ軸直交方向に搬送する搬送部と、前記ガラス物品の支持部間に設定した検出対象部分を前記ガラス物品の軸方向と交差する方向から撮像し前記検出対象部分を含む画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置にて取得した前記画像から前記検出対象部分の位置ずれを検出して前記ガラス物品の湾曲状態を検出する検出部とを備えた。

この構成によれば、上記ガラス物品の検査方法と同様に、ガラス物品を連続的に搬送しつつ、ガラス物品の湾曲状態を検出することが可能であるため、ガラス物品の製造ライン全体としての生産性の向上が図れる。

上記課題を解決するガラス物品の製造方法は、長尺筒又は棒状のガラス物品の製造方法であって、前記ガラス物品の軸方向両端所定部位をそれぞれ支持して前記ガラス物品を自転させつつ軸直交方向に搬送する製造過程に組み込まれ、前記ガラス物品の支持部間に設定した検出対象部分を前記ガラス物品の軸方向と交差する方向から撮像し前記検出対象部分を含む画像を取得し、前記画像中における前記検出対象部分の位置ずれを検出して前記ガラス物品の湾曲状態を検出し、前記ガラス物品の湾曲状態の検出に基づいて、前記ガラス物品の良否判定を行い、前記良否判定に基づいて前記ガラス物品が良品か不良品かを選別する。

この方法によれば、上記ガラス物品の検査方法と同様に、ガラス物品の湾曲状態の適切な検出が行われ、これに基づくガラス物品の良否判定、更にはガラス物品の良品・不良品の選別をより確実に行うことができ、ガラス物品の製造ライン全体としての生産性の更なる向上を図ることができる。

本発明のガラス物品の検査方法、ガラス物品の検査装置、及びガラス物品の製造方法によれば、ガラス物品の製造ライン全体としての生産性の向上を図ることができる。

一実施形態におけるガラス物品の検査装置の構成図。 同形態におけるガラス物品の検査装置の側面図。 （ａ）〜（ｄ）はガラス管の湾曲状態の検出手法の説明に用いる模式図。 ガラス管の湾曲状態の検出手法の説明に用いるグラフ。

以下、ガラス物品の検査方法（装置）を含むガラス物品の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張して示す場合がある。また、各部分の寸法比率についても、実際と異なる場合がある。

図１に示すガラス管Ｇ（ガラス物品）の検査装置１０は、ガラス管Ｇの湾曲状態を検査する検査工程に用いられる装置である。本実施形態のガラス管Ｇの検査装置１０は、ガラス管Ｇの製造ライン上に組み込まれる所謂オンライン方式であり、ガラス管Ｇを所定長さに切断する切断工程と組み合わせて設置されている。このため、ガラス管の検査装置１０は、切断工程と検査工程とで共用の搬送部２０と、切断部３０と、検査部４０とを備えている。

搬送部２０は、所定長さのガラス管Ｇを軸直交方向に搬送するためのローラ２１を複数備えている。各ローラ２１は、一対のローラ部材２１ａが搬送方向両側にそれぞれ設けられ（図１では手前のみ図示）、図示略のローラ軸に固定されている。図２に示すように、一対のローラ部材２１ａは、互いの間隔がガラス管Ｇの軸方向の長さよりも若干狭く設定されている。各ローラ２１は、搬送部２０の側方視で略円形に構成されるベース機構部２２の外周部に回転可能に組み付けられ、またこの組付により同一円周上で等間隔に位置するようになっている。ベース機構部２２は、自身が駆動部２３にて等速度で回転されることでローラ２１群を等速度で周回させる。

各ローラ２１の端部には、それぞれ伝達用歯車２４が取り付けられている。各伝達用歯車２４は、サブ機構部２５の外周部と回転方向において係合している。サブ機構部２５は、ベース機構部２２と同軸的に配置され、ベース機構部２２の駆動部２３とは別の駆動部２６にて回転する。

そして、各駆動部２３，２６にてベース機構部２２とサブ機構部２５との間で相対的に回転速度差が生じるように各機構部２２，２５の回転駆動を行うことで、各ローラ２１が自転しながら周回するようになっている。例えば、図１において、ベース機構部２２及びサブ機構部２５を共に時計回り方向に回転させ更にサブ機構部２５の方の回転速度を速くすることで、ローラ２１群の全体が時計回り方向に周回しながら、且つ、個々のローラ２１は反時計回り方向に自転する。

このように動作する搬送部２０では、搬送方向に隣接するローラ２１間に形成される窪み部分にガラス管Ｇが載置されて搬送される。このとき、ガラス管Ｇは、両端部より若干軸方向内側にて各ローラ部材２１ａとそれぞれ当接し、両端所定部位が各ローラ部材２１ａにて支持されつつ搬送される（図２参照）。そして、ローラ２１群の全体が時計回り方向に等速度で周回することでガラス管Ｇが時計回り方向に円弧状に等速度で搬送され、また、個々のローラ２１が反時計回り方向に自転することでガラス管Ｇが時計回り方向に自転するようになっている。

また、搬送部２０には、切断部３０が組み込まれている。切断部３０は、加熱部３１と切断刃３２とを備えている。加熱部３１は、搬送部２０の上流側、すなわち切断刃３２の上流側に設置されている。加熱部３１及び切断刃３２は、ガラス管Ｇの両端部部分の切断加工を行うべく、搬送方向両側に一対設置されている（図１では手前のみ図示）。そして、搬送部２０にて自転しながら搬送されるガラス管Ｇの端部部分が加熱部３１にて局所的に環状に加熱され、下流側にてその加熱部分に切断刃３２が接触することで、ローラ部材２１ａよりも軸方向外側にそれぞれ突出するガラス管Ｇの端部部分が切断される。

また、搬送部２０には、検査部４０が組み込まれている。検査部４０は、搬送されるガラス管Ｇを撮像するための撮像装置４１と、撮像装置４１によって撮像されたデータからガラス管Ｇの湾曲状態を検出する検出部４２とを備えている。

撮像装置４１は、ガラス管Ｇが最も高い位置に搬送される搬送部２０の頂点から高さ方向に離間した位置で固定され、撮像面が下方に向けられている。撮像装置４１は、搬送方向両側のローラ部材２１ａ間のガラス管Ｇの軸方向中央部Ｇａを撮像可能な撮像領域Ａを平面視で撮像する。また、撮像装置４１は、１本のガラス管Ｇが撮像領域Ａを通過する間に複数回の撮像を行う。そして、撮像装置４１は、撮像したデータを検出部４２に出力する。検出部４２は、入力された複数の撮像データからガラス管Ｇの軸方向中央部Ｇａの管軸中心線Ｌを抽出し、抽出した管軸中心線Ｌの位置Ｐに基づいてガラス管Ｇの湾曲状態を判定する。

ここで、ガラス管Ｇの湾曲状態の判定について図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ時刻ｔ１〜ｔ４の撮像領域Ａの画像であり、湾曲のないガラス管Ｇ１が破線にて、湾曲したガラス管Ｇ２が実線にてそれぞれ示されている。時刻ｔ１〜ｔ４は一定時間であるため、湾曲のないガラス管Ｇ１の管軸中心線Ｌ１の位置Ｐ１１〜Ｐ１４は時刻ｔ１〜ｔ４の経過とともに一定の位置変化となる。つまり、図４に示すように、時刻ｔ１〜ｔ４の経過に伴い、湾曲のないガラス管Ｇ１の管軸中心線Ｌ１の位置Ｐ１１〜Ｐ１４は直線的に変化する。

湾曲したガラス管Ｇ２の場合、図３（ａ）の時刻ｔ１において例えば紙面奥側に湾曲しているとすると、撮像領域Ａの画像としては、湾曲したガラス管Ｇ２と湾曲のないガラス管Ｇ１とは一致する。しかしながら、図３（ｂ）の時刻ｔ２になると自転の関係で、ガラス管Ｇ２の管軸中心線Ｌ２の位置Ｐ２２は、湾曲のないガラス管Ｇ１の管軸中心線Ｌ１の位置Ｐ１２の位置よりも搬送方向下流側にずれる。図３（ｃ）の時刻ｔ３になると、湾曲したガラス管Ｇ２と湾曲のないガラス管Ｇ１とは再び一致する状態となる。そして、図３（ｄ）の時刻ｔ４になると自転の関係で、ガラス管Ｇ２の管軸中心線Ｌ２の位置Ｐ２４は、湾曲のないガラス管Ｇ１の管軸中心線Ｌ１の位置Ｐ１４の位置よりも搬送方向上流側にずれる。このようにガラス管Ｇ２の管軸中心線Ｌ２の位置Ｐ２１〜Ｐ２４は、時刻ｔ１〜ｔ４の経過とともに位置変化が大小する。つまり、図４に示すように、時刻ｔ１〜ｔ４の経過に伴い、湾曲したガラス管Ｇ２の管軸中心線Ｌ２の位置Ｐ２１〜Ｐ２４は直線的な変化とならず、波状に変化する。

これを踏まえ、本実施形態の検出部４２は、湾曲のないガラス管Ｇ１の管軸中心線Ｌ１の位置変化直線Ｌｘに対し所定幅を持たせた閾値Ｌｔｈが設定され、ガラス管Ｇの管軸中心線Ｌの位置Ｐの変化が閾値Ｌｔｈ以内であれば、ガラス管Ｇの湾曲状態が許容範囲内の良品であると判定する。一方、ガラス管Ｇの管軸中心線Ｌの位置Ｐの変化が閾値Ｌｔｈを超えると、検出部４２は、ガラス管Ｇの湾曲状態が許容範囲を超えた不良品であると判定する。そして、検出部４２の下流側にガラス管Ｇの良否を選別する選別部５０が備えられる場合、検出部４２におけるガラス管Ｇの良否判定を受け、不良品と判定されたガラス管Ｇは製造ラインから除去される。

次に、本実施形態の特徴的な効果を記載する。
（１）本実施形態のガラス管Ｇの搬送において、ガラス管Ｇは、軸方向両端所定部位がそれぞれローラ部材２１ａにて支持されて軸直交方向に自転しながら搬送される。その際、ガラス管Ｇが湾曲していると、支点となっている軸方向両端部に対して軸方向中央部Ｇａの位置ずれが大となる。これを踏まえ、ガラス管Ｇの支持部間に位置する軸方向中央部Ｇａを検出対象部分としてガラス管Ｇの軸直交方向から撮像装置４１にて撮像し、撮像装置４１にて得た撮像画像から軸方向中央部Ｇａの管軸中心線Ｌの位置ずれを検出することで、ガラス管Ｇの湾曲状態を適切に検出する。つまり、ガラス管Ｇを連続的に搬送しつつ、湾曲状態を検出することが可能であるため、ガラス管Ｇの製造ライン全体としての生産性の向上を図れる。またこれにより、ガラス管Ｇの良否判定、更にはガラス管Ｇの良品・不良品の選別・除去をより確実に行うことができ、ガラス管Ｇの生産性の更なる向上を図れる。

（２）ガラス管Ｇの管軸中心線Ｌを検出対象部分としてガラス管Ｇの湾曲状態の検出が行われるため、ガラス管Ｇの外径が異なるものでも同様に検出することができる。
（３）ガラス管Ｇの軸方向両端部に対して位置ずれが大となる軸方向中央部Ｇａを検出対象部分としてガラス管Ｇの湾曲状態の検出が行われるため、ガラス管Ｇの湾曲状態をより確実に検出することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では特に言及していなかったが、同一のガラス管Ｇの撮像を複数回行う際、少なくとも２回の撮像がガラス管Ｇの回転位置の０度位置及び１８０度位置以外の異なる位置とすることが好ましい。例えば図３（ａ）（ｃ）のように、ガラス管Ｇの湾曲が撮像方向手前又は奥側に向いているような場合、ガラス管Ｇの回転位置が０度位置及び１８０度位置の撮像画像としては同様に湾曲のないガラス管Ｇに見えてしまう。これを踏まえ、ガラス管Ｇの回転位置の０度位置及び１８０度位置以外の異なる位置で撮像すれば、ガラス管Ｇの湾曲状態をより確実に検出することができる。

・上記実施形態では、撮像装置４１の撮像面を下方に向け、ガラス管Ｇの軸方向中央部Ｇａを平面視で撮像したが、撮像面を斜め下方に向けたり、水平方向に向けたりしてもよい。また、撮像面を向ける方向をガラス管Ｇの軸直交方向でなく、斜め方向から撮像する態様としてもよい。

・上記実施形態では、撮像装置４１を固定していたが、搬送に合わせて移動させてもよい。
・上記実施形態では、１つの撮像装置４１を用いて複数回画像を撮像していたが、例えば、複数の撮像装置４１をガラス管Ｇの搬送方向に配列して備え、一つのガラス管Ｇにつき各撮像装置４１で１回以上の撮像を行うことにより複数の画像を得てもよい。

・上記実施形態では、ガラス管Ｇの検出対象部分として管軸中心線Ｌの位置を検出していたが、例えば外周面等、管軸中心線Ｌ以外の部位を検出対象部分としてもよい。
・上記実施形態では、検査対象とするガラス物品をガラス管Ｇといった長尺管状限らず、長尺棒状のものであってもよい。

・上記実施形態では、ガラス管Ｇを円弧状に搬送するものであったが、直線状に搬送するものに適用してもよい。
・上記実施形態では、ガラス管Ｇの検査工程と切断工程とで搬送部２０を共用させたが、これに限らず、互いに分離してもよい。

１０…ガラス物品の検査装置、２０…搬送部、４０…検査部、４１…撮像装置、４２…検出部、Ｇ…ガラス管（ガラス物品）、Ｇａ…軸方向中央部（検出対象部分）、Ｌ…管軸中心線。

Claims (9)

1. 長尺筒又は棒状のガラス物品の湾曲状態を検査するガラス物品の検査方法であって、
   前記ガラス物品の軸方向両端所定部位をそれぞれ支持して前記ガラス物品を自転させつつ軸直交方向に搬送する過程において、前記ガラス物品の支持部間に設定した検出対象部分を前記ガラス物品の軸方向と交差する方向から撮像し前記検出対象部分を含む画像を取得し、
   前記画像中における前記検出対象部分の位置ずれを検出し、
   前記位置ずれの検出に基づいて前記ガラス物品の湾曲状態を検出することを特徴とするガラス物品の検査方法。
2. 前記ガラス物品の湾曲状態の検出に基づいて、前記ガラス物品の良否判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のガラス物品の検査方法。
3. 同一の前記ガラス物品に対して異なる回転位置で複数回の撮像をし、前記複数回の撮像のうち１回の撮像を前記ガラス物品の回転位置の０度位置で行う場合、少なくとも他の１回を１８０度位置以外の異なる位置で行い、
   前記複数回の撮像により得られた複数の画像の各々について前記検出対象部分の位置ずれを検出し、当該複数の検出結果に基づいて前記ガラス物品の湾曲状態を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス物品の検査方法。
4. 同一の前記ガラス物品に対して複数の前記画像を取得し、前記複数の画像の何れかにおける前記検出対象部分の位置ずれが、湾曲のない前記ガラス物品の位置ずれに基づいて定められた範囲外であるか否かに基づいて、前記ガラス物品の湾曲状態を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガラス物品の検査方法。
5. 前記ガラス物品の検出対象部分は、前記ガラス物品の軸中心であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガラス物品の検査方法。
6. 前記ガラス物品の検出対象部分は、前記ガラス物品の軸方向中央部を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガラス物品の検査方法。
7. 前記ガラス物品を各々自転する複数のローラにより回転支持し、前記複数のローラを円弧状に周回移動させることにより、前記ガラス物品を搬送することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のガラス物品の検査方法。
8. 長尺筒又は棒状のガラス物品の湾曲状態を検査するガラス物品の検査装置であって、
   前記ガラス物品の軸方向両端所定部位をそれぞれ支持して前記ガラス物品を自転させつつ軸直交方向に搬送する搬送部と、
   前記ガラス物品の支持部間に設定した検出対象部分を前記ガラス物品の軸方向と交差する方向から撮像し前記検出対象部分を含む画像を取得する撮像装置と、
   前記撮像装置にて取得した前記画像から前記検出対象部分の位置ずれを検出して前記ガラス物品の湾曲状態を検出する検出部と
   を備えたことを特徴とするガラス物品の検査装置。
9. 長尺筒又は棒状のガラス物品の製造方法であって、
   前記ガラス物品の軸方向両端所定部位をそれぞれ支持して前記ガラス物品を自転させつつ軸直交方向に搬送する製造過程に組み込まれ、前記ガラス物品の支持部間に設定した検出対象部分を前記ガラス物品の軸方向と交差する方向から撮像し前記検出対象部分を含む画像を取得し、
   前記画像中における前記検出対象部分の位置ずれを検出して前記ガラス物品の湾曲状態を検出し、
   前記ガラス物品の湾曲状態の検出に基づいて、前記ガラス物品の良否判定を行い、
   前記良否判定に基づいて前記ガラス物品が良品か不良品かを選別することを特徴とするガラス物品の製造方法。

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