JP5260682B2 - ガラス製品成形システム - Google Patents

Description

本発明は、いわゆるＩＳ成形機のようなガラス成形機を有するガラス製品成形システムで、特に、溶融ガラスからゴブを生成するためのスパウトに、溶融ガラスの出口であるオリフィスが複数設けられているものに関する。

ガラスびんなどのガラス製品の、傷、泡、異物などの欠陥の検査は、徐冷炉で徐冷された後に（いわゆるコールドエンドで）可視光により行われている。このような装置は、一般に下記特許文献１〜３に示されるように、ガラス製品を回転させながら、製品に向かって投光器で光を照射し、その反射光又は透過光をカメラで捉え、その画像を処理して欠陥を発見するものである。

一方、ガラスびんなどのガラス製品を、成形機で大量に製造する際に、金型に装入するゴブの体積又は重量を測定する装置ないし方法が、下記特許文献４〜６に開示されている。
特許文献６には、さらに、ゴブ形状の３次元データを好適なゴブ形状のデータと比較し、ゴブの形状を適切なゴブ形状に近づけてガラス製品の品質を向上させることが記載されている。

また、オリフィスから切り出され落下するゴブの画像を撮像し、そのゴブ画像からゴブに泡や異物が入っているかどうかを検査することができる。ゴブに混入した泡や異物は、ゴブの一般部分よりも明るく光るので、ゴブの画像を処理し、明るい部分を検出することで泡や異物を含む不良ゴブを見つけ出し、そのゴブ又はそのゴブで成形したガラス製品を排除できる。

しかし、特に、スパウトにオリフィスが複数設けられているガラス製品成形システムの場合、ゴブ画像によるゴブ検査では、欠陥がないにもかかわらず、泡や異物が混入している不良ゴブと判定されることが多く、多くの良品が不良品として排除されていた。このような、間違って排除された多数の製品をサンプリングし、そのゴブ画像と比較検討した結果、誤判定の原因が、ゴブ画像に、隣のゴブの発する光が映り込んでいるためと判明した。

図６は、隣のゴブの発する光が映り込んでいるゴブ画像Ａを画像処理し、ゴブの良否判定を行う方法の例を説明している。ゴブ画像Ａは、ゴブ５が明るく、背景が暗く表示されている。ゴブ５の画像中でも、特に、周囲光彩部５１、映り込み部５２、欠点５３がその他の一般部分よりも明るくなっている。周囲光彩部５１は欠陥ではなく、ゴブ内部からの光がゴブ外周面で屈折、反射した結果明るく見える部分である。映り込み部５２も欠陥ではなく、隣のゴブが発する光がこのゴブ５の中に入り込み、ゴブの外周面で反射、屈折した結果明るく見える部分である。欠陥５３は、ゴブ内に泡や異物が入り込んでいるために明るく見える部分である。泡や異物が入り込んだゴブでガラス製品を成形すると、ガラス製品のガラス中に泡や異物が入り込むため、欠陥製品となる。しがたって、このようなゴブは不良ゴブである。

次に、ゴブ画像Ａを画像処理してゴブの良否判定を行う方法の例を説明する。
図６に示すように、ゴブ画像Ａから画像Ｂ、及び画像Ｃを作成し、画像Ｂと画像Ｃから画像Ｄを作成し、画像Ｄから欠陥があるかどうかを判定する。

画像Ｂは、ゴブ画像Ａを二値化した画像である。二値化の境界値は、周囲光彩部５１、及び欠陥５３の明るさと、ゴブの一般部の明るさの間の適当な明るさを選択する。画像Ｂにおいて、周囲光彩部５１、映り込み部５２、及び欠陥５３は白く、その他の部分は黒くなっている。映り込み部５２は欠陥と同程度に明るいので、画像Ｂにおいて白くなる。

画像Ｃはゴブ画像Ａを二値化し、白黒反転した画像である。この場合の二値化の境界値は、ゴブ全体が白くなるように、背景の明るさよりも明るい適当な明るさを選択する。画像Ｃにおいて、ゴブ全体が黒く、背景は白くなっている。

画像Ｄは、画像Ｂと画像Ｃを加算したものである。画像の加算において、黒＋黒＝黒、黒＋白＝白、白＋白＝白である。画像Ｄにおいて、黒い領域の外周形状は、ゴブの外周形状から周囲光彩部５１を除いた形状となっている。これにより、周囲光彩部を欠陥と誤判定することが防止される。その黒い領域の中に、映り込み部５２及び欠陥５３が白くなって存在している。

画像Ｄに基づくゴブの良否判定は、画像Ｄの黒い領域内にどの程度白い部分があるかによって行われる。例えば、画像Ｄの黒い領域内において、白い部分の合計の画素数が所定の画素数閾値を超える場合に、そのゴブを不良ゴブと判定することができる。また、画像Ｄの黒い領域内において、白い部分が複数あるとき、そのうちの一つの白い部分の画素数が所定の画素数閾値を超える場合に、そのゴブを不良ゴブと判定することができる。いずれにしても、画像Ｄの黒い領域内に映り込み部５２があるので、欠陥５３が無いゴブであっても不良ゴブと誤判定される可能性が大きい。

特開２００３−４６４９号公報 特開２０００−１９１３０号公報 特開平７−１０３９１５号公報 特公昭６３−５２３２６号公報 特開平７−３３４４５号公報 ＷＯ２００３／８３４８号公報

本発明は、ゴブ画像に隣のゴブが発する光が映り込むのを防ぐことで、欠陥のないゴブを不良ゴブと判定する誤判定を防止し、ガラス製品の製造能率を向上することを課題とするものである。

〔請求項１〕
本発明は、成形機と、
複数のオリフィスを有するスパウトと、
該スパウトの各オリフィスから切り出され落下するゴブを水平方向にスキャンするラインスキャンカメラで撮像し、その撮像したゴブ画像においてゴブに混入した泡や異物によって一般部分よりも明るく光る部分を検出してゴブの良否判定を行うゴブ検査装置と、
該落下するゴブを成形機の金型に分配する分配手段を有するガラス製品成形システムにおいて、
隣り合うゴブの軌道の間で前記カメラで撮像する高さ位置に遮光板を設け、ゴブ画像に隣のゴブの発する光が写らないようにしたことを特徴とするガラス製品成形システムである。

遮光板によって、ゴブ画像に隣のゴブの発する光が写らないので、欠陥のないゴブを不良ゴブと判定する誤判定が防止される。遮光板は、光を通さないものであればどのようなものでも良く、例えば、幅７〜１０ｃｍ、長さ３０〜３５ｃｍ、厚さ２〜３ｍｍ程度の金属板を用いることができる。

ゴブ検査装置は、ラインスキャンカメラと処理手段を有する。ラインスキャンカメラは、主に可視光を捉える、市販されている一般的なものを使用できる。また、ゴブ自体が発光しているために、特に照明手段は必要としない。処理手段は、市販のパーソナルコンピュータを使用できるが、市販のフレームグラバー及び画像処理ソフトウェアと組み合わせることが望ましい。

〔請求項２〕
また本発明は、前記カメラでゴブを撮像する高さ位置が前記分配手段のアッパーファンネルとロワファンネルの間であり、前記遮光板が隣り合うゴブの軌道の間のアッパーファンネルとロワファンネルの間の高さに設けられている請求項１に記載のガラス製品成形システムである。

オリフィスから切り出され落下するゴブを撮像する場合、アッパーファンネルとロワファンネルの間が最も適している。その周囲の空間が広く、カメラを設置するのに適しているからである。

本発明のガラス製品成形システムは、ゴブ検査装置でのゴブの良否判定において、欠陥のないゴブを不良ゴブと判定する誤判定が防止されるので、欠陥のないゴブ又は欠陥のないゴブで成形されたガラス製品が不良品として排除されることが無く、ガラス製品の製造能率を向上することができる。

ゴブが切り出されてから金型内に供給されるまでの模式図である。 成形機で成形されたガラス製品が徐冷炉に入るまでの説明図である。 ゴブ５と遮光板６の位置関係の平面説明図である。 遮光板を設置しない場合のゴブ画像の例である。 遮光板を設置した場合のゴブ画像の例である。 ゴブ検査装置によるゴブ画像の画像処理の例の説明図である。

以下、いわゆるＩＳ成形機を有するガラス製品（ガラスびん）成形システムにおける本発明の実施形態について説明する。

図１は、ゴブが切り出されてから金型（粗型）内に供給されるまでの模式図である。
溶融ガラス２５が満たされたスパウト２０には、オリフィス２１、シャー２２回転するチューブ２３、及び上下動するプランジャ２４が２組備わっている。各プランジャ２４が下降して溶融ガラス２５がオリフィス２１から押し出されると、各シャー２２が作動してこれを切断し、２個のゴブ５がほぼ同時に切り離されて落下する。落下した各ゴブ５は、ゴブの分配手段であるアッパーファンネル３０、ロワファンネル３２、スクープ３３、トラフ３４及びデフレクタ３５を経て金型１１内に供給される。図１の２個の金型１１は、同じセクションにある。トラフ３４、デフレクタ３５及び金型１１は成形機の複数あるセクションごとに設けられ、スクープ３３が向きを変えながら２個のゴブを複数セクションの各金型に順次供給する。このようなゴブ分配手段は、いわゆるＩＳ成形機などで周知である。

ラインスキャンカメラ４は、アッパーファンネル３０から出てロワファンネル３２に入る間の落下するゴブ５を狙って複数台設けられる。ラインスキャンカメラが設置される環境は高温であるので、カメラはクーリングボックス（図示せず）内に収納するなどして冷却することが望ましい。ラインスキャンカメラ４からのデータは、フレームグラバーを経てパーソナルコンピュータに送られ、画像処理が行われ、ゴブに泡や異物が混入しているかどうか判定される。

ラインスキャンカメラ４は、移動体の表面を水平の線視野で捉え、一定ピッチ毎に走査を行いビデオ信号として出力する。今回使用したカメラは水平方向に２０４８画素有し、高分解能な画像取り込みができる。ゴブが画素列と直角方向に移動することによって、ゴブの全面を画像データとして取り込む。

ゴブ検査装置の処理手段は市販のコンピュータ（パーソナルコンピュータ）で、記憶手段（メモリ、ハードディスク）を内蔵し、表示手段４（モニタ）及び入力手段（キーボード、マウス）が接続されている。表示手段には、ゴブ画像やゴブ画像を加工した種々の画像など、所望の情報を表示できる。さらに、市販の画像処理ソフトウェアが組み込まれ、フレームグラバーが接続されている。

隣り合う２個のゴブの軌道の間で、カメラ４で撮像する高さ位置、すなわち、アッパーファンネル３０とロワファンネル３２の間において、ゴブ５が発する光がカメラ４で撮像するゴブ画像に映り込まないように、遮光板６が設置されている。遮光板の素材は光を通さないものであればよく、特に限定されない。遮光板の大きさは、ゴブ画像に隣のゴブの光が映り込まない大きさであれがよく、特に限定されない。

ＩＳ成形機１は、この場合第１セクションから第１０セクションの１０個のセクション（図２における丸数字はセクション番号を表す。）を有し、第１セクションがコンベア１２の最も下流側、第１０セクションが最も上流側になっている。（図２）
ＩＳ成形機１に附属している制御システムは、シャーカット信号、タイミング信号、リセット信号を有する。
シャーカット信号は、制御システムがシャー２２を動作させるときに発するパルス信号である。
タイミング信号は、ＩＳ成形機の動作速度に同期したパルス信号で、例えば、１周期の動作を完了する間（全てのセクションで１回成形を完了する間）に１８００パルスを出力する。
ゴブを切断するシャーカットのタイミング、成形機の全ての部分の動作やコンベア１２の搬送速度などはこのタイミング信号に同期している。
リセット信号は、ＩＳ成形機１が１周期の動作を完了するごとに１パルス出力されるものである。

処理手段は、ＩＳ成形機１の制御システムからシャーカット信号、タイミング信号及びリセット信号を受け取ることで、検査したゴブから成形されたガラス製品６がリジェクタ１３の正面まで搬送されてリジェクタ１３を動作させるタイミングを把握できる。

図２は、成形機１で成形されたガラス製品７（ガラスびん）が徐冷炉１６に入るまでの様子を示している。
ゴブ検査装置で同時に検査された２個のゴブは、ＩＳ成形機１の１セクション内の２個の粗型に装入され、成形機内でパリソン成形及び仕上成形が行われ、成形された２個のガラス製品６はコンベア１２上に送り出され、その上を徐冷炉１６に向かって搬送されて行き、プッシャー１５によって徐冷炉１６の中に送り込まれる。
リジェクタ１３は、ＩＳ成形機１と徐冷炉１６の間のコンベア１２の脇に設けられている。リジェクタは、コンベア上のガラス製品をエアで吹き飛ばすタイプのもの、押し出すタイプのものなど、周知のものを使用できる。

処理手段は、画像処理したゴブが、泡や異物が混入している不良ゴブと判定した場合、ゴブ排除装置３０（図１）を作動してそのゴブを排除することができる。

又は、不良ゴブは排除せず、不良ゴブから成形されたガラス製品を、成形機から徐冷炉までの間のコンベア上を搬送されているときにリジェクタにより廃棄部１４に排除することができる。これは、ゴブ自体を排除すると製品を成形しない（１回パスの）金型が生じ、この金型が冷えてしまい、次に成形する製品に微小クラックやしわなどの欠陥が生じる可能性があるからである。製品の排除を成形機から徐冷炉までの間で行うのは、処理手段に成形機のタイミング信号などを送ることで、処理手段が、検査したゴブで成形した製品がリジェクタの正面に到達して排除するタイミングを個別に把握でき、正確に不良ゴブから成形された製品を排除できるからである。

図４は、遮光板を設置しない場合のゴブ画像の例である。ゴブ画像には隣り合う２個のゴブが撮像されており、その右側のゴブに映り込み部５２が明るく写し出されている。映り込み部５２は、隣の左側のゴブが発する光が右側のゴブ５の中に入り込み、ゴブの外周面で反射、屈折した結果明るく見える部分である。符号５１は周囲光彩部である。

図５は、遮光板を設置した、本発明実施形態のゴブ画像の例である。図５には、映り込み部５２は全くなく、周囲光彩部５１のみがゴブの中で明るくなっている。周囲光彩部は画像処理で取り除かれるので（画像Ｄ）、欠陥と誤判定されることはない。

１ 成形機
１１ 金型
１２ コンベア
１３ リジェクタ
１４ 廃棄部
１５ プッシャー
１６ 徐冷炉
２０ スパウト
２１ オリフィス
２２ シャー
２３ チューブ
２４ プランジャ
２５ 溶融ガラス
３０ アッパーファンネル
３１ ゴブ排除装置
３２ ロワファンネル
３３ スクープ
３４ トラフ
３５ デフレクタ
４ カメラ
５ ゴブ
５１ 周囲光彩部
５２ 映り込み部
５３ 欠陥
６ 遮光板
７ ガラス製品
Ａ ゴブ画像
Ｂ 画像Ｂ
Ｃ 画像Ｃ
Ｄ 画像Ｄ

Claims (2)

1. 成形機と、
   複数のオリフィスを有するスパウトと、
   該スパウトの各オリフィスから切り出され落下するゴブを水平方向にスキャンするラインスキャンカメラで撮像し、その撮像したゴブ画像においてゴブに混入した泡や異物によって一般部分よりも明るく光る部分を検出してゴブの良否判定を行うゴブ検査装置と、
   該落下するゴブを成形機の金型に分配する分配手段を有するガラス製品成形システムにおいて、
   隣り合うゴブの軌道の間で前記カメラで撮像する高さ位置に遮光板を設け、ゴブ画像に隣のゴブの発する光が写らないようにしたことを特徴とするガラス製品成形システム。
2. 前記カメラでゴブを撮像する高さ位置が前記分配手段のアッパーファンネルとロワファンネルの間であり、前記遮光板が隣り合うゴブの軌道の間のアッパーファンネルとロワファンネルの間の高さに設けられている請求項１に記載のガラス製品成形システム。

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