JP4448869B2 - 金型監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形機における金型の型面の状態を監視し、例えば、金型の型面に成形品が残存したままの状態で型締めが行われたり、成形品に不良が発生したままの状態で成形処理が継続して行われたりすることを防止するための金型監視装置に関する。

従来より、互いに雌雄の関係にある固定金型および可動金型を備えてなる、樹脂成形品を製造するための射出成形機においては、例えば、可動金型に成形品を残留させた状態で両金型を型締めしてしまうと、金型自体が損傷し、これによって、製造ラインが長期間にわたって停止してしまうことがある、などの問題が生ずるため、可動金型の型面の状態を監視することが必要とされており、例えば、型開き完了位置における可動金型の型面を所定の位置及び方向から撮像することのできる位置に監視カメラを固定し、この監視カメラにより取得される画像データに基づいて可動金型の成形面の状態を監視する構成の金型監視装置が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

このような金型監視装置においては、型締め，樹脂材料充填，冷却固化、型開きおよび成形品の突き出しを含む一連の成形処理が行われる過程において、例えば、可動金型の型面に成形品が保持された状態の画像データである一次監視画像データ、および、成形品が成形品保持面から離型された状態の画像データである二次監視画像データを取得し、予め取得しておいた、各々の状態における基準画像データである一次基準画像データおよび二次基準画像データと比較することにより、成形に係る異常発生の有無を監視している。

図５は、従来の金型監視装置の一例における監視装置本体の構成を概略的に示すブロック図である。
この金型監視装置における監視装置本体５０は、一次基準画像データおよび二次基準画像データが書き換え可能に記録、保存される基準画像メモリ５１Ａおよび５１Ｂと、監視カメラ６０によって取得される一次監視画像データおよび二次監視画像データが記録される監視画像メモリ５２Ａおよび５２Ｂと、一次基準画像データと一次監視画像データとを比較して両画像データの一致度を判定すると共に二次基準画像データと二次監視画像データとを比較して両画像データの一致度を判定する機能を有する制御部５５とを備えている。同図において、５６は、例えば射出成形機から送信される型開き信号や突き出し完了信号等に基づいて制御部５５に動作指令信号を出力するＩ／Ｏブロック、５７は監視カメラ６０から例えばアナログ信号として出力される画像データをデジタル信号（Ａ／Ｄ値）に変換して制御部５５に入力するＡ／Ｄ変換ブロックである。
この金型監視装置においては、監視画像データが成形処理を行う度毎に取得され、監視画像メモリに記録されている直前の成形処理に係るものが最新の成形処理に係る監視画像データに更新されて記録される。

基準画像データと監視画像データとの比較判定の結果、両画像が概ね一致していることが確認された場合には、成形品が固定金型に残存することなく、可動金型に保持されているものと判断されて成形品突き出し工程に移行される、あるいは、成形品が可動金型の型面から良好に突き出されたものと判断されて次の成形処理（型締め工程）が行われる。
一方、基準画像データと監視画像データとの比較判定の結果、両画像が一致しないことが確認された場合には、成形品の一部または全部が固定金型に残存しているもの、あるいは成形品が不良品であるものと判断されて、あるいは、突き出しが良好に行われずに成形品が可動金型に残存したものと判断されて、射出成形機が停止される。

特許第３８７５４８６号公報 特開２００２−１１７７２号公報

而して、上記のような従来の金型監視装置においては、上述したように、成形に異常が発生したことが検出された場合には、射出成形機を停止、すなわち成形作業を停止して、例えば固定金型あるいは可動金型に残存した成形品を除去するなどの一時的な措置を講じて成形作業を再開していた。
しかしながら、このよう対処の仕方では、異常の発生要因を究明することが困難であり、本質的な改善がなされないまま、成形作業が継続して行われることとなるため、異常が発生する度毎に成形作業が頻繁に停止されることがあり、射出成形機のスループットが低くなる、という問題があった。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、一連の成形処理が行われる過程において異常が発生した場合に、その要因を極めて容易に究明することができ、従って、射出成形機を高いスループットを有するものとして動作させることのできる金型監視装置を提供することを目的とする。

本発明の金型監視装置は、可動金型と固定金型とを備え、前記可動金型と前記固定金型とが型締めされることにより形成されるキャビティ内に成形品形成材料を充填して成形品を成形する射出成形機の、前記可動金型の型面の状態を監視する監視カメラと、
前記可動金型の型面に成形品が保持された状態の一次基準画像データおよび可動金型の型面から成形品が離型された状態の二次基準画像データとが予め記録保存されており、成形処理が行われる過程において当該監視カメラにより取得される、可動金型の型面に成形品が保持された状態の一次監視画像データと前記一次基準画像データとを比較して両画像データの相違点を確認する一次監視動作、および、可動金型の型面から成形品が離型された状態の二次監視画像データと前記二次基準画像データとを比較して両画像データの相違点を確認する二次監視動作を行うことにより、成形処理が行われる過程における異常の発生の有無を監視する監視装置本体と
を備えてなり、
最新の成形処理および当該成形処理の直前の成形処理の少なくとも２回分の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが保存された状態が得られるよう、成形処理が行われる度毎に、時系列的に古い成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが順次に最新の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データに更新されながら記録され、
異常が発生した成形処理に係る監視画像データと、異常発生時より前の成形処理に係る監視画像データとが比較対照されることを特徴とする。

また、本発明の金型監視装置においては、外部メモリが着脱自在に設けられており、前記一次監視動作および前記二次監視動作のいずれか一方において異常状態が発生したことが確認されたときに、監視装置本体に記録されている監視画像データが当該外部メモリに転送されて保存される構成とされていることが好ましい。

本発明の金型監視装置によれば、異常が発生した成形処理に係る監視画像データと、少なくとも当該成形処理の直前の成形処理に係る監視画像データとが、常時、履歴情報として記録されるよう、時系列的に古い成形処理に係る監視画像データが最新の成形処理に係る監視画像データに順次に更新保存され、異常が発生した成形処理に係る監視画像データと、異常発生時の直前の成形処理に係る監視画像データとが比較対照されることによって、異常が発生する予兆を認識することができる結果、異常の発生原因を極めて容易に究明することができ、従って、異常の発生原因に対する適正な措置を速やかに講ずることができ、射出成形機をスループットが高いものとして動作させることができる。

また、監視装置本体に記録されている履歴情報としての監視画像データを転送して保存するための外部メモリが接続可能に構成されていることにより、外部メモリのみを監視装置本体から取り外して、例えばデータ解析用のコンピュータに接続することによって、成形作業とは別個に監視画像データの解析を並行して行うことができるので、射出成形機のスループットが低下することを防止しながら、異常原因の究明を行うことができる。

図１は、本発明の金型監視装置が取り付けられた射出成形機の一例における要部の構成の概略を両金型が開いた状態で示す説明図、図２は、本発明の金型監視装置の一例に係る監視装置本体の構成を概略的に示すブロック図である。
この射出成形機は、固定プラテン１０に固定された固定金型１１と、固定プラテン１０とタイバー１５により連結されて固定金型１１に対して進退自在に設けられた可動プラテン２０に固定された可動金型２１とを備えており、型締め状態（可動金型２１が固定金型１１に対して密着された状態）とされることにより形成されるキャビティ（成形用空間）内に、溶融された樹脂材料を充填するためのノズル１３を含む射出機構が固定プラテン１０に設けられていると共に、可動金型２１が固定金型１１から離間する方向に移動されてピン部材２３が突き出し部２４に押圧されることによって可動金型２１の型面２１Ａから成形品を離型させる突き出し機構が可動プラテン２０に設けられている。

本発明の金型監視装置は、監視面である可動金型２１の型面２１Ａの状態を撮影して画像データを取得するための監視カメラ２５と、監視カメラ２５によって取得される監視画像データに基づいて可動金型２１の型面２１Ａの状態を監視すると共に取得された画像データを表示する表示手段３１を有する監視装置本体３０とを備えており、射出成形機において、型締め工程、樹脂材料充填工程、冷却固化工程、型開き工程および成形品の突き出し工程を含む一連の成形処理が行われる過程において、例えば、可動金型２１の型面２１Ａに成形品が保持された状態の画像データである一次監視画像データ、および、成形品が可動金型２１の型面２１Ａから離型された状態の画像データである二次監視画像データを取得し、予め取得しておいた、可動金型２１の型面２１Ａに成形品が保持された状態の一次基準画像データおよび成形品が可動金型２１の型面２１Ａから離型された状態の二次基準画像データと比較することにより、成形に係る異常発生の有無を監視する。
ここに、一次基準画像データは、実際に、一連の成形処理を繰り返し行うことにより得られた複数の画像データの中から、例えば欠けや割れなどが成形品に生じていない状態のものを選定することにより取得される。
また、二次基準画像データについても同様に、複数の画像データのうちから、可動金型２１の型面２１Ａに成形品（樹脂材料）が付着していない状態のものを選定することにより取得される。

監視装置本体３０は、一次基準画像データおよび二次基準画像データが書き換え可能に記録される基準画像メモリ３５Ａ，３５Ｂを有する基準画像メモリ領域３５と、一回の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが記録される監視画像メモリ領域と、基準画像データおよび監視画像データを読み出して両画像データが一致するか否かの比較判定を行う機能を有する制御部３２と、表示手段３１から送信される指令信号、および、射出成形機から送信される、型開き信号や突き出し完了信号等に基づいて制御部３２に動作指令信号を出力するＩ／Ｏブロック３４と、監視カメラ２５から例えばアナログ信号として出力される画像データをデジタル信号（Ａ／Ｄ値）に変換して制御部３２に入力するＡ／Ｄ変換ブロック３３とを備えている。

この実施例における監視装置本体３０は、例えば３つの監視画像メモリ領域４０，４１，４２を有しており、最新の成形処理に係る監視画像データを含む、連続する３回分の成形処理に係る監視画像データが履歴情報として記録される。
すなわち、３つの監視画像メモリ領域４０，４１，４２の各々に、先行する成形処理に係る監視画像データが記録されている状態において、新たに成形処理が行われた場合に、時系列的に最も古い成形処理に係る監視画像データが順次に最新の成形処理に係る監視画像データに更新記録される。
監視画像データの更新方法について具体的に説明すると、Ｎ回目の成形処理に係る最新の一次監視画像データおよび二次監視画像データが取得されると、第３の監視画像メモリ領域４２の一次監視画像メモリ４２Ａおよび二次監視画像メモリ４２Ｂに記録されている時系列的に最も古い（Ｎ−３）回目の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが消去され、第２の監視画像メモリ領域４１の一次監視画像メモリ４１Ａおよび二次監視画像メモリ４１Ｂに記録されている（Ｎ−２）回目の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが第３の監視画像メモリ領域４２の一次監視画像メモリ４２Ａおよび二次監視画像メモリ４２Ｂに転送されると共に、第１の監視画像メモリ領域４０の一次監視画像メモリ４０Ａおよび二次監視画像メモリ４０Ｂに記録されている（Ｎ−１）回目の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが第２の監視画像メモリ領域４１の一次監視画像メモリ４１Ａおよび二次監視画像メモリ４１Ｂに転送され、Ｎ回目の成形処理に係る最新の一次監視画像データおよび二次監視画像データがそれぞれ第１の監視画像メモリ領域４０の一次監視画像メモリ４０Ａおよび二次監視画像メモリ４０Ｂに記録される。

表示手段３１は、一次基準画像データおよび二次基準画像データを取得して、基準画像メモリ領域３５の一次基準画像メモリ３５Ａおよび二次基準画像メモリ３５Ｂに記録、保存する設定動作を行うための設定モードと、予め保存されている各基準画像データと、一連の成形処理を行う過程において得られる各監視画像データとを比較して可動金型２１の型面２１Ａの状態を監視する監視動作を行うための監視モードとを選択するアイコンが表示されるタッチパネル（図示せず）を有し、選択される動作モードに応じた動作指令信号を制御部３２に出力する機能を有する。
設定モードは、一次基準画像データおよび二次基準画像データを取得して保存する場合の他に、基準画像メモリ領域３５に既に保存されている各基準画像データを新しいものに更新する場合にも利用される。

以下においては、上記金型監視装置による可動金型２１の型面２１Ａの状態を監視する方法について、図３を参照して説明する。
先ず、表示手段３１におけるタッチパネルにおいて設定モードが選択されると（図３の判断部（イ）において「Ｎ」）、必要に応じて基準画像メモリ領域３５に既に記録されている各基準画像データが消去された後、射出成形機において成形工程（型締め工程、樹脂材料の充填工程、冷却固化工程）が開始され、成形工程が完了すると、可動金型２１が固定金型１１に対して離間する方向に移動されて型開き状態とされる。
そして、可動金型２１が所定の監視位置に位置された状態であることが確認されると（図３の判断部（ロ）において「Ｙ」）、成形品が保持されている可動金型２１の型面２１Ａの状態が監視カメラ２５によって撮影されることにより、一次基準画像データが取得されて一次基準画像メモリ３５Ａに記録される。
次いで、射出成形機において突き出し工程が行われ、成形品が可動金型２１の型面２１Ａから離型されたことが確認されると（図３の判断部（ハ）において「Ｙ」）、可動金型２１の型面２１Ａの状態が監視カメラ２５によって撮影されることにより、二次基準画像データが取得されて二次基準画像メモリ３５Ｂに記録される。
そして、このような処理が必要に応じて繰り返して行われて、最適なものと判断される各基準画像データが保存される。

一方、各基準画像データが取得された状態において、表示手段３１におけるタッチパネルにおいて監視モードが選択されると（図３の判断部（イ）において「Ｙ」）、射出成形機において成形工程（樹脂材料の充填、冷却固化）が開始され、成形工程が完了すると、可動金型２１が固定金型１１に対して離間する方向に移動されて型開き状態とされる。
そして、可動金型２１が所定の監視位置に位置された状態であることが確認されると（図３の判断部（ニ）において「Ｙ」）、成形品が保持されている可動金型２１の型面２１Ａの状態が監視カメラ２５によって撮影されることにより、一次監視画像データが取得されて監視画像メモリに記録される。ここに、一連の成形処理が行われることにより、既に監視画像データが各監視画像メモリ領域４０、４１、４２に記録されている場合には、上述したように、時系列的に最も古い成形処理に係る監視画像データが消去されて最新の成形処理に係る一次監視画像データが更新記録される。

このようにして取得された一次監視画像データと、一次基準画像データとが比較されて一次基準画像データと一次監視画像データとが一致するか否か（両画像の一致度）を判断する一次監視動作が行われる。
一次監視画像データと一次基準画像データとが実質的に一致しているものであると判断されると（図３の判断部（ホ）において「Ｙ」）、成形品を可動金型２１の型面２１Ａから離型させる突き出し工程が行われる。ここに、「実質的に一致する」とは、射出成形機のスループットの低下を防止するために、得られた成形品が良品か不良品であるかを判断する判断基準が実際上問題のない範囲内においてある程度の誤差が許容される状態で設定されているためである。
一方、一次監視画像データと一次基準画像データとが一致していないものであると判断されると（図３の判断部（ホ）において「Ｎ」）、成形処理に異常が発生したものであると判断されて、警報が発せられると共に射出成形機がいわば強制的に停止される。なお、成形処理に異常が発生したと判断される状態については後述する。

一次監視動作において成形処理が正常に行われたと判断された後、射出成形機において突き出し工程が行われ、成形品が可動金型２１の型面２１Ａから離型されたことが確認されると（図３の判断部（ヘ）において「Ｙ」）、可動金型２１の型面２１Ａの状態が監視カメラ２５によって撮影され、これにより、二次監視画像データが取得されて当該成形処理に係る一次監視画像データが記録された監視画像メモリ領域の二次監視画像メモリに記録される。
このようにして取得された二次監視画像データと、二次基準画像データとが比較されて二次基準画像データと二次監視画像データとが一致するか否か（両画像の一致度）を判断する二次監視動作が行われる。
二次監視画像データと二次基準画像データとが実質的に一致しているものであると判断されると（図３の判断部（ト）において「Ｙ」）、次の成形処理が実施され、一方、一次監視画像データと一次基準画像データとが一致していないものであると判断されると（図３の判断部（ト）において「Ｎ」）、成形処理に異常が発生したものであると判断されて、警報が発せられると共に射出成形機がいわば強制的に停止される。

以上において、基準画像データおよび監視画像データの両画像データの比較判断処理が行われた結果、基準画像データと監視画像データとが一致していないものである、すなわち、成形処理に異常が発生したものであると判断される事例としては、例えば
（１）型開き後に、成形品が固定金型１１の型面１１Ａに付着、保持されており、成形品が可動金型２１の型面２１Ａに付着保持されていないことが確認された場合、
（２）成形品の突き出し動作を行った後においても、成形品が可動金型２１の型面２１Ａから離型せずに残存していたことが確認された場合、
（３）成形品が所望の形状に成形されていないことが確認された場合
などを例示することができる。

このような射出成形機が停止される「異常」の発生要因としては、例えば、金型およびその他の射出成形機を構成する構成部材の構造（形状や材質等）自体の問題や、構成部材の変形、破損、あるいは、（Ａ）直前の成形処理において生じた成形粉（樹脂材料）が金型内に残った状態において次の成形処理が行われることにより、当該成形粉が可動金型２１の型面２１Ａにこびりつき、いわば接着剤として機能して成形品が可動金型２１の型面２１Ａに残留されてしまったこと、（Ｂ）キャビティ内に充填される樹脂材料の量が適正な量でなかったこと、などの種々の要因が考えられる。

然るに、上記金型監視装置によれば、異常が発生した成形処理に係る監視画像データを含む、連続する３回分の成形処理に係る監視画像データが、常時、履歴情報として記録された状態が得られるよう、時系列的に古い成形処理に係る監視画像データから順次に更新保存される構成とされていることにより、異常が発生した成形処理に係る監視画像データと、異常発生時より前の成形処理に係る監視画像データとを比較対照することにより、異常が発生する予兆を認識すること、換言すれば、監視装置本体３０に記録されている各監視画像データを異常原因の究明に用いることができる。
具体的には、例えば、異常が発生した成形処理に係る監視画像データと、直前の成形処理に係る監視画像データおよびさらにその前の成形処理に係る監視画像データとを比較対照することによって、例えば、異常が発生した成形処理の直前の成形処理に係る二次監視画像データにおいて、可動金型２１の型面２１Ａに成形粉が存在していること、あるいは、一次監視画像データにおいて、樹脂材料の充填量の変化に起因する形状変化が生じていること、などの相違点を認識することができ、その結果、異常の発生要因を極めて容易に究明することができる。
本発明においては、少なくとも異常発生時の成形処理の直前の成形処理に係る監視画像データが記録される構成とされていれば、実用上十分な効果が得られるものとなることが期待され、上記実施例のように３回分の成形処理に係る監視画像データが履歴情報として記録される構成とされていることにより、高い確度で異常の発生原因を究明することができる。
従って、異常の発生原因に対する適正な措置を速やかに講ずることができ、射出成形機をスループットが高いものとして動作させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、図４に示すように、外部メモリ４５が監視装置本体３０に対して着脱自在に設けられており、図３に示すフローチャートに示されているように、一次監視動作および二次監視動作のいずれか一方において異常が発生したことが確認された場合に、監視装置本体３０の各成形処理に係る監視画像メモリ領域４０、４１、４２に記録された監視画像データ（一次監視画像データおよび二次監視画像データ）が外部メモリ４５に転送されて保存される構成とすることができる。
このような構成の金型監視装置によれば、外部メモリ４５のみを監視装置本体３０から取り外して、例えばデータ解析用のコンピュータに接続することによって、成形作業とは別個に監視画像データの解析（異常原因の究明）を並行して行うことができるので、射出成形機のスループットが低下することを防止しながら、異常原因の究明を行うことができる。

また、本発明の金型監視装置においては、監視画像メモリ領域の数は、特に限定されるものではない。
さらに、履歴情報として記録される複数の監視画像データを比較することによって認識される異常発生要因としては、上記において例示したものに限定されるものではない。

本発明の金型監視装置が取り付けられた射出成形機の一例における要部の構成の概略を両金型が開いた状態で示す説明図である。 本発明の金型監視装置の一例に係る監視装置本体の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の金型監視装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の金型監視装置に係る監視装置本体の他の例における構成を概略的に示すブロック図である。 従来の金型監視装置の一例における監視装置本体の構成を概略的に示すブロック図である。

符号の説明

１０ 固定プラテン
１１ 固定金型
１１Ａ 固定金型の型面
１３ ノズル
１５ タイバー
２０ 可動プラテン
２１ 可動金型
２１Ａ 可動金型の型面
２３ ピン
２４ 突き出し部
２５ 監視カメラ
３０ 監視装置本体
３１ 表示手段
３２ 制御部
３３ Ａ／Ｄ変換ブロック
３４ Ｉ／Ｏブロック
３５ 基準画像メモリ領域
３５Ａ 一次基準画像メモリ
３５Ｂ 二次基準画像メモリ
４０ 第１の監視画像メモリ領域
４１ 第２の監視画像メモリ領域
４２ 第３の監視画像メモリ領域
４０Ａ，４１Ａ，４２Ａ 一次監視画像メモリ
４０Ｂ，４１Ｂ，４２Ｂ 二次監視画像メモリ
４５ 外部メモリ
５０ 監視装置本体
５１Ａ 一次基準画像メモリ
５１Ｂ 二次基準画像メモリ
５２Ａ 一次監視画像メモリ
５２Ｂ 二次監視画像メモリ
５５ 制御部
５６ Ｉ／Ｏブロック
５７ Ａ／Ｄ変換ブロック
６０ 監視カメラ

Claims (2)

1. 可動金型と固定金型とを備え、前記可動金型と前記固定金型とが型締めされることにより形成されるキャビティ内に成形品形成材料を充填して成形品を成形する射出成形機の、前記可動金型の型面の状態を監視する監視カメラと、
   前記可動金型の型面に成形品が保持された状態の一次基準画像データおよび可動金型の型面から成形品が離型された状態の二次基準画像データとが予め記録保存されており、成形処理が行われる過程において当該監視カメラにより取得される、可動金型の型面に成形品が保持された状態の一次監視画像データと前記一次基準画像データとを比較して両画像データの相違点を確認する一次監視動作、および、可動金型の型面から成形品が離型された状態の二次監視画像データと前記二次基準画像データとを比較して両画像データの相違点を確認する二次監視動作を行うことにより、成形処理が行われる過程における異常の発生の有無を監視する監視装置本体と
   を備えてなり、
   最新の成形処理および当該成形処理の直前の成形処理の少なくとも２回分の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが保存された状態が得られるよう、成形処理が行われる度毎に、時系列的に古い成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データが順次に最新の成形処理に係る一次監視画像データおよび二次監視画像データに更新されながら記録され、
   異常が発生した成形処理に係る監視画像データと、異常発生時より前の成形処理に係る監視画像データとが比較対照されることを特徴とする金型監視装置。
2. 外部メモリが着脱自在に設けられており、
   前記一次監視動作および前記二次監視動作のいずれか一方において異常状態が発生したことが確認されたときに、監視装置本体に記録されている監視画像データが当該外部メモリに転送されて保存されることを特徴とする請求項１に記載の金型監視装置。