JP2019020205A - 金型表面の油膜厚さ測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明の金型表面の油膜厚さ測定方法における測定原理の説明図であり、1は金型表面に形成された油膜、2は金型の上方位置にあるカメラ、3はカメラ2の周囲に環状に配置された多数の紫外線照明手段である。紫外線照明手段3から照射される紫外線によって油膜1から蛍光が発生し、その光量が中央のカメラ2によって撮像される。油膜1の厚さと蛍光の光量との間には例えば図2に示すような相関があることが確認されているので、本発明ではこの相関式を利用して、油膜の厚さを求める。なお図3は図2の基礎となった実際の画像であり、図2の下側の数字は油膜の厚さである。
図1に示した装置を金型上にセットし、紫外線照明手段3から金型表面に紫外線を照射する。ほとんどの有機系の油剤は内部の成分により蛍光を発するので、その蛍光画像をカメラ2で撮影する。カメラ2は蛍光発光の光量を捉えやすいように、白黒の高分解能のカメラを用いることが好ましい。
金型表面と同じ材質の金属片(テストピース)を多数枚用意する。油剤が薄く塗布される金属の表面は、下地の金属表面の状態が微妙に影響するため、金属表面の光り方、色、加工した面の様子を金型表面と同じくした金属片を用意する。この金属片の表面に、金型表面に塗布される油剤と同一の油剤を薄く塗布する。
この金属片に紫外線を照射して蛍光発光させ、その画像をカメラで撮影する。このとき、照明の基準面と金属片の基準点を相対的に変化させて撮影する。照明の基準面は例えば紫外線照明手段3の下端面とする。この照明の基準面を固定した状態で、図8に示すように、金属片の位置、角度などの因子を変化させて撮影する。
次に、金属片に塗布された実際の油膜の膜厚を、市販の膜厚測定装置で測定する。この装置の測定範囲はごく狭く、直径1〜2mm程度の局所的な膜厚を、ハロゲン光と分光器を用いて測定することができる。この装置は局所的であるが、1μm以下の高精度で膜厚を測定可能である。
ステップ3で3つの因子(距離L、角度θ、ズレの寸法a)を変化させて測定した蛍光の光量Qと、ステップ4で測定した実際の膜厚tから、これらの5つの変数の関係式を求める。すなわち、L、θ、a、Qの4つの因子を用いて、目的変数である膜厚tを、実験計画法や回帰分析を使って求める。このようにして、蛍光の光量Qと油膜の厚さtとの相関式を、カメラからの距離Lと傾斜角度θとカメラの視野内のズレ量aとが光量Qに及ぼす影響により補正した膜厚演算式を導出することができる。その一例は前記した数1の式の通りである。
実際に測定したい金型表面に対するカメラの位置を3D-CADデータ上で設定し、金型上の油膜厚さの各測定点から、カメラや紫外線照明手段3までの相対的寸法を3D-CADデータ上で読み取る。そして各測定点についてのL、θ、aの3つの因子を、金型の形状データに基づいて算出しておく。
次に図9に示すように、スプレーが行われた実際の金型の油膜厚さの測定を行う。事前に設定した撮影点にカメラを移動させ、撮影する。撮影点から金型表面までの距離は、100〜200mm程度とすることが好ましい。このカメラの移動は、金型が開放された状態のときにロボットなどの正確に位置決めができるユニットにより行う。このようにして撮影された画像の中で、予め設定された各測定点にマーキングし、このマーキングされた局部的な部分において蛍光の光量Qが測定される。各測定点におけるL、θ、aの3つの因子はステップ6において算出されているので、ステップ5で算出された膜厚演算式にこれらの値を代入すれば、実際の金型の各測定点における油膜の膜厚を算出することができる。
上記のようにして、実際の金型の表面の複数の測定点における油膜厚さを、オンラインで測定することができる。実生産においては、同一の金型が数百個の製品を生産するまで交換することなく連続的に使用される。この間は金型が一定であるため、上記の式を固定して使用することができる。しかし実生産中に金型の表面状態が汚れなどにより少しずつ変化していくことがある。このためときどき実際の金型表面の油膜厚さを膜厚測定装置で実測し、その測定値と膜厚演算式との誤差が大きくなったら、補正係数を用いて膜厚演算式を補正することが好ましい。
2 カメラ
3 紫外線照明手段
Claims (4)
- 金型表面に紫外線を照射し、金型表面の油膜が発する蛍光の光量をカメラで撮像して油膜厚さを求める金型表面の油膜厚さ測定方法であって、
金型の形状データに基づいて、金型表面の各測定点のカメラからの距離、傾斜角度及びカメラの視野内のズレ量を演算し、
カメラで撮影された蛍光の光量と油膜の厚さとの相関式を、カメラからの距離と傾斜角度とカメラの視野内のズレ量とが光量に及ぼす影響により補正した膜厚演算式を導出し、
この膜厚演算式にカメラで撮影された蛍光の光量、各測定点のカメラからの距離、傾斜角度、およびカメラの視野内のズレ量を入力して、金型表面の各測定点の油膜の厚さを演算することを特徴とする金型表面の油膜厚さ測定方法。 - カメラの周囲に配置された多数の紫外線照明手段から金型表面に紫外線を照射し、金型表面の油膜が発する蛍光の光量を中央のカメラで撮像することを特徴とする請求項1に記載の金型表面の油膜厚さ測定方法。
- 予め、油の種類ごとに蛍光の光量と油膜の厚さとの相関式を求めておくことを特徴とする請求項1または2に記載の金型表面の油膜厚さ測定方法。
- 金型表面の各測定点の位置を、金型表面にマーキングしておくことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の金型表面の油膜厚さ測定方法。
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