JP6235379B2 - ギャップ検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム製品やプラスチック製品等の製造に用いられる混練機に適用される検査装置に関する。

ゴム製品やプラスチック製品の製造工程には、ゴムやプラスチックとなる複数の材料を混練して混練物を生成する工程が含まれる。ゴムを例にして説明すると、ゴム混練機は、混練室と、混練室内に配置されたロータと、を備え、ゴム原料及び各種材料(補強剤、可塑材及び老化防止剤等)を混練室に投入し、ロータを回転させて混練室内でゴム原料と各種材料とを混ぜ合わせて混練物を生成する。

ロータに形成された翼部の先端と混練室の内壁との間には、チップクリアランスと称されるギャップが形成されている。ロータが回転することにより、そのギャップにおいて、ゴム原料をせん断し、ゴム原料と各種材料とを混ぜ合わせる。このとき、ゴム原料及び各種材料には、強い力が作用するので、混練室の内壁に強い摩擦力が作用する。そこで、混練室の内壁の耐摩耗性を向上させるために、混練室の内壁にクロム等のメッキをしている。

補強剤として、近年、シリカのような硬度が高い材料が用いられるので、混練室の内壁にメッキをしても、混練中にシリカによってメッキが摩耗する。このため、混練機を中長期使用すると、混練室の内壁のメッキが薄くなったり、剥がれたり、傷ついたりするので、混練室の内壁を点検する必要がある。

混練機の清掃や点検のために、混練室を画定するケーシングを分割できる混練機が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

特許第３７５６７６６号公報

補強剤として、シリカのような硬度が高い材料が用いられると、内壁のメッキのみならず、ロータの翼部の先端が摩耗する。このため、混練機を中長期使用すると、ギャップが大きくなる。ギャップが大きいと、せん断作用が低下し、混練に支障が生じるので、ギャップを検査する必要がある。

内壁において、ギャップが大きくなっている箇所が存在するかを、ゲージのような測定器を用いて検査することができる。

しかし、混練室内には、翼部が形成されたロータが配置されているので、内壁には、見えない箇所が存在する。このため内壁の全領域において、ギャップを見ながらギャップを測定することができない。ギャップが見えない箇所では、検査者の手でギャップの位置を確認しながら、ギャップを測定しなければならない。このような作業は、熟練を要する。

本発明は、内壁において、見えない箇所のギャップを容易に検査することができるギャップ検査装置を提供することを目的とする。

本発明に係るギャップ検査装置は、混練室内に配置されたロータに形成された翼部の先端である翼先端と前記混練室の内壁との間にギャップが形成された二軸のバッチ式ミキサである混練機において、前記ギャップを検査するギャップ検査装置であって、前記ギャップは、前記翼先端に欠損部がない場合及び／又は前記内壁に窪み部がない場合に一定となり、前記ロータに取り外し可能に固定された第１の光源と、前記ロータに取り外し可能に固定されたカメラと、前記ロータの回転軸が回ることにより前記ロータが回転した状態で、前記第１の光源から前記翼先端に向けて出射された光によって、前記内壁に投影された明暗の境界線を、前記カメラに撮影させる撮影制御部と、前記ロータの回転角が所定間隔において、各回転角のときの前記ギャップを示すギャップデータを、前記各回転角のときに前記カメラによって撮影された前記境界線を基にして生成するギャップデータ生成部と、前記ギャップデータを画像の形式で出力する出力部と、を備える。

ロータの回転角がある値のときに、翼先端に向けて出射された光によって、混練室の内壁に投影された明暗の境界線は、ロータの回転角がその値のときのギャップの状態を示している。本発明に係るギャップ検査装置では、ロータが回転した状態で、翼先端に向けて出射された光によって、混練室の内壁に投影された明暗の境界線を撮影する。ロータの回転角を所定間隔として、各回転角でのギャップデータを、各回転角のときに撮影された境界線を基にして生成し、ギャップデータを画像の形式で出力する。従って、内壁において、見えない箇所のギャップを容易に検査することができる。

ギャップデータの画像を出力する形式として、ギャップデータの画像を表示部に表示させる形式と、ギャップデータの画像を用紙に印刷する形式と、がある。

ギャップデータの画像として、各回転角でのギャップデータの画像でもよいし、所定間隔の回転角を、距離に変換して、所定間隔の距離でのギャップデータの画像でもよい。

カメラ及び第１の光源は、ロータに取り外し可能にされており、ギャップの検査時に、ロータに取り付けられる。

上記構成において、前記ギャップデータ生成部は、前記第１の光源及び前記カメラが前記ロータに固定される位置を、前記ロータの回転軸方向の座標を異ならせて得られた、前記各回転角での前記ギャップデータについて、同じ回転角どうしのギャップデータをつなげる処理をし、前記出力部は、前記処理がされたギャップデータを出力する。

この構成によれば、内壁の全領域において、ギャップを検査することが可能となる。

上記構成において、前記翼部は、前記ロータの回転方向に対して前方に位置する前方面と、後方に位置する後方面と、を有しており、前記第１の光源は、前記前方面に取り外しに可能に固定されており、前記カメラは、前記後方面に取り外し可能に固定されている。

翼先端のうち、翼部の前方面側(すなわち、ギャップの噛み込み側)は、翼部の後方面側(噛み込み側の反対側)よりも、先に原料を噛み込むので、摩耗しやすい。この構成では、翼部の前方面に第１の光源を固定し、翼部の後方面にカメラを固定し、翼部の前方面から翼先端に照射された光により、内壁に投影された明暗の境界線をカメラで撮影する。この境界線は、翼先端のうち、翼部の前方面側のギャップを示している。従って、この構成によれば、翼先端のうち、翼部の前方面側のギャップの状態を知ることができる。

上記構成において、前記混練室に設けられた混練物排出口を画定する辺部のうち、前記ロータの回転軸方向に沿った辺部に、取り外し可能に取り付けられている基準部材を備え、前記ギャップデータ生成部は、前記基準部材と前記翼先端とが対向する回転角での前記ギャップデータである基準ギャップデータを、前記対向する回転角のときに前記カメラによって撮影された前記境界線を基にして生成し、前記出力部は、前記基準ギャップデータを画像の形式で出力する。

基準ギャップデータは、翼先端と基準部材とのギャップを示している。従って、この構成によれば、ギャップが大きくなった原因が、摩耗により翼先端に発生した欠損部であるか否かを判定できる。

上記構成において、スリット光が前記翼先端に接する角度で前記スリット光を出射し、前記ロータに取り外し可能に固定された第２の光源と、前記撮影制御部は、前記スリット光が前記内壁で反射した光である光切断線を前記カメラに撮影させ、前記出力部は、前記光切断線を画像の形式で出力する。

光切断線は、内壁のうち、スリット光が反射された箇所の形状を示している。従って、この構成によれば、ギャップが大きくなった原因が、摩耗により内壁に発生した窪み部であるか否かを判定することができる。

本発明に係るギャップ検査装置によって検査の対象となる内壁を有する混練室では、ゴム製品又はプラスチック製品となる混練物が生成される。

本発明によれば、内壁において、見えない箇所のギャップを容易に検査することができる。

混練機の一例の断面概略図である。 図１に示す２つの混練室及び２つのロータの拡大図である。 図２に示すロータ及び混練室において、ロータに形成された翼部に取り外し可能に固定されたカメラユニット及び光源ユニットを示す模式図である。 ロータが回転した状態で、光源から翼先端に向けて出射された光によって、内壁に投影された明暗を、カメラが撮影している状態を示す模式図である。 カメラによって撮影された明暗像の模式図である。 混練室の上方からロータを見た状態を示す平面図である。 本実施形態に係るギャップ検査装置の構成を示すブロック図である。 ロータの回転角を測定する態様の一例を説明する模式図である。 出力されたギャップデータの一例の模式図である。 第１変形例を説明する模式図である。 第２変形例を説明する模式図である。 第３変形例を説明する模式図である。 第３変形例において、カメラによって撮影された像の模式図である。

以下、図面に基づいて、本発明の一実施形態を詳細に説明する。図１は、混練機１００の一例の断面概略図である。混練機１００は、二軸のバッチ式ミキサであり、例えば、ゴム原料及び各種材料(補強剤、可塑材及び老化防止剤等)を混練した混練物の生成に用いられる。本実施形態では、ゴム製品となる混練物を生成する混練機１００を例にして説明するが、本発明は、これに限定されず、プラスチック製品となる混練物を生成する混練機に適用することもできる。

混練機１００は、材料供給筒１１、フローティングウェイト１３、空気圧シリンダ１５、ケーシング１７、２つの混練室１９ａ，１９ｂ、２つのロータ２１ａ，２１ｂ、及び、ドロップドア２３を備える。

材料供給筒１１は、ケーシング１７の上方において、上下方向に延びている。材料供給筒１１の上端には、空気圧シリンダ１５が設けられている。空気圧シリンダ１５の内部から材料供給筒１１の内部に亘ってピストンロッド２９が配置されている。空気圧シリンダ１５の内部には、ピストンロッド２９の上端に固定されたピストン３１が配置されている。

材料供給筒１１の内部には、フローティングウェイト１３が配置されている。フローティングウェイト１３は、ピストンロッド２９の下端に固定されており、ピストンロッド２９と共に、上下に移動できる。

材料供給筒１１の下端は、ケーシング１７に形成された材料供給口２５を通して、２つの混練室１９ａ，１９ｂと連通している。

材料供給筒１１の側面には、ホッパー２７が設けられている。ホッパー２７から材料(ゴム原料及び各種材料)が、材料供給筒１１に投入される。

空気圧シリンダ１５の作用でフローティングウェイト１３が下降すると、材料供給筒１１に投入された上記材料が、２つの混練室１９ａ，１９ｂに供給される。

２つの混練室１９ａ，１９ｂは、ケーシング１７の内部に形成されている。２つの混練室１９ａ，１９ｂは、それぞれ、図１の紙面に対して垂直方向に延びる略円筒形状を有する。

混練室１９ａ内には、ロータ２１ａが配置され、混練室１９ｂ内には、ロータ２１ｂが配置されている。ロータ２１ａ，２１ｂは、図１の紙面に対して垂直方向に延びており、図示しないモータから動力を与えられて、ロータ２１ａが回転方向Ａに回転し、ロータ２１ｂが回転方向Ａと逆の回転方向Ｂに回転する。

ケーシング１７の下部には、混練物を排出するための混練物排出口３３が設けられている。

ドロップドア２３は、混練物排出口３３を塞ぐ蓋として機能する。ドロップドア２３は、上下に移動できるように配置されている。ドロップドア２３が下降することにより、混練物排出口３３が開放される。ドロップドア２３が上昇することにより、混練物排出口３３が塞がれる。

図２は、図１に示す混練室１９ａ，１９ｂ及びロータ２１ａ，２１ｂの拡大図である。ロータ２１ａは、胴体部４１ａと、胴体部４１ａに設けられた翼部４３ａと、を含む。ロータ２１ｂは、ロータ２１ａと同様に、胴体部４１ｂと、胴体部４１ｂに設けられた翼部４３ｂと、を含む。

胴体部４１ａ，４１ｂの径は、比較的大きい。これは、ロータ２１ａ，２１ｂの回転により、混練時、すなわち、ゴム原料をせん断して(言い換えれば、噛み込み)、ゴム原料と各種材料とを混ぜ合わせる時に、ロータ２１ａ，２１ｂに大きな力が作用し、この力によりロータ２１ａ，２１ｂが破壊するのを防止するためである。また、混練により発生する熱を吸収するために、胴体部４１ａ，４１ｂに冷却管が通されているからである。

翼部４３ａの先端である翼先端４４ａと混練室１９ａの内壁４５ａとの間、及び、翼部４３ｂの先端である翼先端４４ｂと混練室１９ｂの内壁４５ｂとの間には、チップクリアランスと称するギャップＧが形成されている。ギャップＧは、ゴム原料のせん断やゴム原料中への各種材料の分散の効率を高めるために、小さくされている。

胴体部４１ａ，４１ｂには、ロータ２１ａ，２１ｂの回転軸方向に捩れた複雑な形状を有する翼部４３ａ，４３ｂが形成されている。そして、上述したように、胴体部４１ａ，４１ｂの径が比較的大きくされている。よって、混練物排出口３３から混練室１９ａ，１９ｂ、例えば、混練室１９ａの内壁４５ａを見た場合、死角θ１が不可避的に生じるので、内壁４５ａのうち、ギャップＧを目視できない箇所が存在する。

そこで、本実施形態では、ロータ２１ａに取り外し可能に固定されたカメラ及び光源を用いて、翼先端４４ａと内壁４５ａとのギャップＧを検査し、ロータ２１ｂに取り外し可能に固定されたカメラ及び光源を用いて、翼先端４４ｂと内壁４５ｂとのギャップＧを検査する。前者を例にして、ギャップＧの検査について説明する。

図３は、図２に示すロータ２１ａ及び混練室１９ａにおいて、ロータ２１ａに形成された翼部４３ａに取り外し可能に固定されたカメラユニット５１及び光源ユニット６１を示す模式図である。カメラユニット５１及び光源ユニット６１が、翼部４３ａに取り外し可能に固定されているので、カメラ５５及び光源６５(第１の光源)がロータ２１ａに取り外し可能に固定されていることになる。

翼部４３ａは、ロータ２１ａの回転方向Ａに対して前方に位置する前方面４３１と、後方に位置する後方面４３２と、を有する。光源ユニット６１が、前方面４３１に取り外し可能に固定されている。カメラユニット５１が、後方面４３２に取り外し可能に固定されている。従って、光源ユニット６１は、翼先端４４ａのうち、翼部４３ａの前方面４３１側(すなわち、ギャップＧの噛み込み側)に位置し、カメラユニット５１が、翼先端４４ａのうち、翼部４３ａの後方面４３２側(ギャップＧの噛み込み側と反対側)に位置する。

内壁４５ａの撮影は、図１に示す混練機１００で混練物を生成していないときに実行される。翼部４３ａは、磁石が吸着する材料で構成されているので、カメラユニット５１に取り付けた磁石により、カメラユニット５１を後方面４３２に固定し、光源ユニット６１の取り付けた磁石により、光源ユニット６１を前方面４３１に固定する。翼部４３ａが磁石を吸着しない場合、カメラユニット５１に取り付けた吸盤により、カメラユニット５１を後方面４３２に固定し、光源ユニット６１の取り付けた吸盤により、光源ユニット６１を前方面４３１に固定する。このように、カメラユニット５１及び光源ユニット６１は、ロータ２１ａの翼部４３ａに取り外し可能にされており、内壁４５ａの検査時に、ロータ２１ａの翼部４３ａに取り付けられる。

カメラユニット５１は、ベース５３、カメラ５５及び通信部５７を備える。ベース５３の裏面には、翼部４３ａに吸着する磁石(不図示)が取り付けられている。ベース５３の表面には、カメラ５５及び通信部５７が取り付けられている。

通信部５７は、混練機１００の外部にあるパソコン８と通信する。これにより、パソコン８から、カメラ５５を遠隔制御する。

パソコン８と通信部５７との通信は、有線でもよいし、無線でもよい。カメラ５５により撮影された画像を、パソコン８に送る方法として２つある。１つは、カメラ５５により撮影された画像を、通信部５７を経由して、パソコン８に送信する。もう１つは、カメラ５５により撮影された画像を、カメラ５５内のメモリに蓄積させる。撮影終了後に、カメラユニット５１をロータ２１ａの翼部４３ａから取り外し、パソコン８とカメラ５５とを接続し、カメラ５５内のメモリに蓄積された画像をパソコン８に取り込む。

カメラ５５及び通信部５７の電源は、電池である。

光源ユニット６１は、ベース６３、光源６５(第１の光源)及び受信部６７を備える。ベース６３の裏面には、翼部４３ａに吸着する磁石(不図示)が取り付けられている。ベース６３の表面には、光源６５及び受信部６７が取り付けられている。

受信部６７は、パソコン８から送られた命令を受信する。これにより、パソコン８から、光源６５に対して、光源６５のオンオフや光源６５から出射される光Ｌの光量等が遠隔制御される。

パソコン８と受信部６７との通信は、有線でもよいし、無線でもよい。光源６５及び受信部６７の電源は、電池である。

図４は、ロータ２１ａが回転した状態で、光源６５から翼先端４４ａに向けて出射された光Ｌによって、内壁４５ａに投影された明暗を、カメラ５５が撮影している状態を示す模式図である。回転軸方向Ｄ１は、図４の紙面の垂直方向であり、ロータ２１ａの回転軸４７(図３)の方向を示している。欠損部４３３は、翼先端４４ａが摩耗により削れて発生した翼先端４４ａの欠損の部分である。窪み部４５１は、内壁４５ａが摩耗により削れて発生した内壁４５ａの窪み部分である。

翼先端４４ａ付近に翼部４３ａを挟んでカメラ５５と光源６５とが配置されている。カメラ５５及び光源６５は、ロータ２１ａが回転した状態において、内壁４５ａに接触しないように配置されている。

光源６５(第１の光源)は、点光源、線光源及び平行光源のいずれでもよい。これらの光源によれば、明暗の境界線ＢＬ(図５)を内壁４５ａに明瞭に投影することができる。

カメラ５５は、内壁４５ａのうち、視野角θ２の範囲にある領域を撮影する。

光源６５からの光Ｌが翼先端４４ａ及びギャップＧに照射されると、光Ｌの一部が翼先端４４ａによって遮られ、翼先端４４ａよりもカメラ５５側の内壁４５ａに明暗が投影される。混練機１００の外部において、ロータ２１ａの回転軸４７(図３)を人が回すことにより、ロータ２１ａを回転方向Ａに回転させた状態で、カメラ５５により上記明暗を撮影する。

図５は、カメラ５５によって撮影された明暗像の模式図である。明暗像７１，７３，７５は、明部７７と暗部７９とにより構成され、明部７７と暗部７９との境界が境界線ＢＬとなる。境界線ＢＬは、光源６５によって光Ｌが照射された範囲での翼先端４４ａ及び内壁４５ａの形状を反映した形状となる。境界線ＢＬの形状によりギャップＧの状態(ギャップＧの深さ、ギャップＧの形)を知ることができる。図４及び図５を参照して、明暗像７１，７３，７５について詳細に説明する。

明暗像７１は、光源６５によって光Ｌが照射された範囲において、翼先端４４ａに欠損部４３３がない場合の明暗像である。内壁４５ａの地点ｐ１は、このときに境界線ＢＬ上に位置する地点である。

明暗像７３は、光源６５によって光Ｌが照射された範囲において、翼先端４４ａに欠損部４３３があるが、内壁４５ａに窪み部４５１がない場合の明暗像である。内壁４５ａの地点ｐ２は、このときに境界線ＢＬ上に位置する地点である。

明暗像７５は、光源６５によって光Ｌが照射された範囲において、翼先端４４ａに欠損部４３３があり、かつ、内壁４５ａに窪み部４５１がある場合の明暗像である。内壁４５ａの地点ｐ３は、このときに境界線ＢＬ上に位置する地点である。

図６は、混練室１９ａの上方からロータ２１ａを見た状態を示す平面図である。４台のカメラユニット５１及び４台の光源ユニット６１が、翼部４３ａに取り外し可能に固定されている。以下、４台のカメラユニットを区別する必要がなければ、カメラユニット５１と記載し、４台のカメラユニットを区別する場合、カメラユニット５１−１，５１−２，５１−３，５１−４と記載する。４台の光源ユニットを区別する必要がなければ、光源ユニット６１と記載し、４台の光源ユニットを区別する場合、光源ユニット６１−１，６１−２，６１−３，６１−４と記載する。

光源ユニット６１−１の光源６５からの光Ｌによって、内壁４５ａに投影された明暗を、カメラユニット５１−１のカメラ５５が撮影する。光源ユニット６１−２の光源６５からの光Ｌによって、内壁４５ａに投影された明暗を、カメラユニット５１−２のカメラ５５が撮影する。光源ユニット６１−３の光源６５からの光Ｌによって、内壁４５ａに投影された明暗を、カメラユニット５１−３のカメラ５５が撮影する。光源ユニット６１−４の光源６５からの光Ｌによって、内壁４５ａに投影された明暗を、カメラユニット５１−４のカメラ５５が撮影する。

カメラユニット５１及び光源ユニット６１は、翼部４３ａに取り付けられるで、カメラユニット５１及び光源ユニット６１と、内壁４５ａとの距離が短い。このため、一組のカメラユニット５１及び光源ユニット６１では、内壁４５ａの全体を撮影できないので、複数組のカメラユニット５１及び光源ユニット６１により、撮影する領域を分担させている。

すなわち、カメラユニット５１−１及び光源ユニット６１−１の組、カメラユニット５１−２及び光源ユニット６１−２の組、カメラユニット５１−３及び光源ユニット６１−３の組、カメラユニット５１−４及び光源ユニット６１−４の組が、翼部４３ａに固定される位置を、ロータ２１ａの回転軸方向Ｄ１の座標を異ならせて、内壁４５ａを撮影する。本実施形態では、カメラユニット５１及び光源ユニット６１の組が４つであるが、回転軸方向Ｄ１の内壁４５ａの寸法等に応じて、撮影に用いるカメラユニット５１及び光源ユニット６１の組の数が決まる。

このように、カメラユニット５１及び光源ユニット６１の組を複数用意して、内壁４５ａを撮影すれば、ロータ２１ａの回転を一回で撮影を終了することができる。

なお、カメラユニット５１及び光源ユニット６１は、翼部４３ａに取り外し可能に固定されている。そこで、１組のカメラユニット５１及び光源ユニット６１を用意し、これらのユニットが翼部４３ａに固定される位置を、回転軸方向Ｄ１の座標を異ならせて、内壁４５ａを撮影することもできる。

すなわち、最初、カメラユニット５１及び光源ユニット６１を、カメラユニット５１−１及び光源ユニット６１−１の位置に固定して内壁４５ａを撮影し、次に、カメラユニット５１及び光源ユニット６１を、カメラユニット５１−２及び光源ユニット６１−２の位置に固定して内壁４５ａを撮影し、次に、カメラユニット５１及び光源ユニット６１を、カメラユニット５１−３及び光源ユニット６１−３の位置に固定して内壁４５ａを撮影し、最後に、カメラユニット５１及び光源ユニット６１を、カメラユニット５１−４及び光源ユニット６１−４の位置に固定して内壁４５ａを撮影する。これによれば、ロータ２１ａを複数回回転させなければならないが、カメラユニット５１及び光源ユニット６１の組は、一つで済む。

図７は、本実施形態に係るギャップ検査装置１の構成を示すブロック図である。ギャップ検査装置１は、４組のカメラユニット５１及び光源ユニット６１、パソコン８及び回転角測定部７を備える。

図６で説明したように、４組のカメラユニット５１及び光源ユニット６１が、翼部４３ａに取り外し可能に固定されている。

パソコン８は、混練機１００の外部にあり、撮影制御部８１、ギャップデータ生成部８３、操作部８５、出力部８７、及び、通信部８９を備える。

撮影制御部８１は、ロータ２１ａが回転した状態で、各光源ユニット６１の光源６５から翼先端４４ａに向けて出射された光Ｌによって、内壁４５ａに投影された明暗の境界線ＢＬを、各カメラユニット５１のカメラ５５に撮影させる制御をする。

ギャップデータ生成部８３は、ロータ２１ａの回転角を所定間隔において、各回転角のときのギャップＧを示すギャップデータＧＤ(図９)を、各回転角のときにカメラ５５によって撮影された境界線ＢＬを基にして生成する。

出力部８７は、各回転角でのギャップデータＧＤを画像の形式で出力する。出力部８７が表示制御部及び表示部の場合、各回転角でのギャップデータＧＤの画像を、表示制御部が表示部に表示させる。出力部８７が画像形成部の場合、各回転角でのギャップデータＧＤの画像を用紙に印刷する。

ギャップデータＧＤの画像として、各回転角でのギャップデータＧＤの画像に限定されない。例えば、ロータ２１ａの所定間隔の回転角を、距離(内壁４５ａを展開した状態の内壁４５ａ上の距離)に変換して、所定間隔の距離でのギャップデータＧＤの画像でもよい。

操作部８５は、各カメラユニット５１のカメラ５５に内壁４５ａの画像(内壁４５ａに投影された明暗の境界線ＢＬ)を撮影させる命令やギャップデータＧＤを画像の形式で出力する命令等の入力をする。

通信部８９は、各カメラユニット５１の通信部５７のそれぞれと、通信する。これにより、操作部８５を用いて、パソコン８から各カメラユニット５１のカメラ５５を遠隔操作することができる。

通信部８９は、各光源ユニット６１の受信部６７のそれぞれと、通信する。これにより、操作部８５を用いて、パソコン８から各光源ユニット６１の光源６５を遠隔操作することができる。

回転角測定部７は、ロータ２１ａの回転角を測定する。回転角測定部７が測定した回転角のデータは、通信部８９を介してギャップデータ生成部８３に送られる。

回転角測定部７としては、いくつかの態様が考えられる。第１の態様は、ロータ２１ａを回転させるモータが、ロータ２１ａの回転角を制御できる信号により回転制御されていれば、その信号を用いてロータ２１ａの回転角を測定する。第２の態様は、回転軸４７に取り付けたエンコーダにより、ロータ２１ａの回転角を測定する。第３の態様は、回転軸４７に付けられた白黒模様と、白黒模様を検出する光センサーとでエンコーダを構成し、ロータ２１ａの回転時に光センサーでその白黒模様を検知して、ロータ２１ａの回転角を測定する。

第４の態様は、ロータ２１ａに傾斜計を取り付け、ロータ２１ａが回転することにより傾斜計で測定される傾斜の変化を利用して、ロータ２１ａの回転角を測定する。第５の態様は、ロータ２１ａを一定速度で回転させることができる場合、回転速度と経過時間とを利用して、ロータ２１ａの回転角を測定する。第６の態様は、図８に示すように、内壁４５ａと接触するタイヤ部材９１と、タイヤ部材９１を回転可能に保持し、ロータ２１ａの胴体部４１ａに固定された支持部材９３と、を設ける。ロータ２１ａが回転すると、タイヤ部材９１が内壁４５ａ上で回転することを利用して、ロータ２１ａの回転角を測定する。

ギャップデータＧＤの生成について詳しく説明する。図３及び図６を参照して、点検者がパソコン８を操作して、各光源ユニット６１の光源６５を点灯させ、かつ、各カメラユニット５１のカメラ５５に撮影を開始させる。この状態で、別の点検者がロータ２１ａの回転軸４７を回転方向Ａに回して、ロータ２１ａを１回転させる。ロータ２１ａが１回転されると、点検者がパソコン８を操作して、各カメラユニット５１のカメラ５５での撮影を終了する。

図７を参照して、各カメラユニット５１の通信部５７は、パソコン８の通信部８９と通信し、各カメラユニット５１のカメラ５５が撮影した画像を、ギャップデータ生成部８３に送る。

ギャップデータ生成部８３は、カメラユニット５１−１のカメラ５５により撮影された画像のうち、ロータ２１ａの回転角を、例えば、５°間隔(所定間隔)として、各回転角(５°、１０°、１５°、・・・、２３０°、２３５°)での画像を選択する。

図３を参照して、混練物排出口３３の箇所では、内壁４５ａが存在せず、明暗の画像がカメラ５５に写らないので、明暗の画像がカメラ５５に写らない状態から写る状態に変化したときの回転角を、０°とする。材料供給口２５の箇所では、内壁４５ａが存在せず、明暗の画像がカメラ５５に写らないので、明暗の画像がカメラ５５に写る状態から写らない状態に変化したときの回転角を、例えば、２４０°とする。

各回転角での画像を取得する方法としては、２つある。１つは、カメラユニット５１−１のカメラ５５で内壁４５ａを連続撮影して得られた画像群の中から、各回転角のときに撮影された画像を選択する。もう１つは、各回転角のときに、カメラユニット５１−１のカメラ５５で内壁４５ａを撮影する。

ギャップデータ生成部８３は、各回転角(すなわち、５°、１０°、１５°、・・・、２３０°、２３５°)での画像に含まれる境界線ＢＬを抽出し、必要に応じて、抽出した境界線ＢＬの歪み等を補正してギャップデータＧＤを生成する。

ギャップデータ生成部８３は、カメラユニット５１−２のカメラ５５、カメラユニット５１−３のカメラ５５、カメラユニット５１−４のカメラ５５により撮影された画像についても、同様の処理をして、ギャップデータＧＤを生成する。

そして、ギャップデータ生成部８３は、カメラユニット５１−１のカメラ５５により得られた各回転角でのギャップデータＧＤ、カメラユニット５１−２のカメラ５５により得られた各回転角でのギャップデータＧＤ、カメラユニット５１−３のカメラ５５により得られた各回転角でのギャップデータＧＤ、カメラユニット５１−４のカメラ５５により得られた各回転角でのギャップデータＧＤについて、５°、１０°、１５°、・・・、２３０°、２３５°のギャップデータＧＤどうしをつなげる処理をする。すなわち、ギャップデータ生成部８３は、光源６５及びカメラ５５がロータ２１ａ(本実施形態ではロータ２１ａの翼部４３ａ)に固定される位置を、ロータ２１ａの回転軸方向Ｄ１の座標を異ならせて得られた、各回転角でのギャップデータＧＤについて、同じ回転角どうしのギャップデータＧＤをつなげる処理をする。

出力部８７は、その処理がされたギャップデータＧＤを出力する。図９は、出力されたギャップデータＧＤの一例の模式図である。各回転角でのギャップデータＧＤのうち、直線成分Ｃ１は、図５に示す明暗像７１の境界線ＢＬと対応し、ギャップＧが大きくなっていないことを示し、曲線成分Ｃ２〜Ｃ５は、図５に示す明暗像７３，７５の境界線ＢＬと対応し、ギャップＧが大きくなっていることを示している。翼先端４４ａに欠損部４３３がない場合、及び／又は、内壁４５ａに窪み部４５１がない場合、ギャップＧは一定となるので、ギャップデータＧＤは直線となる。

各回転角において、回転軸方向Ｄ１の座標が同じ箇所に、曲線成分Ｃ２が存在する。これは、回転角に関係なく、ギャップＧが大きくなっているので、翼先端４４ａの欠損部４３３(図４)を示している。これに対して、特定の回転角のときに存在する曲線成分Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５は、内壁４５ａにおいて、その回転角に対応する箇所に発生した窪み部４５１(図４)を示している。

回転角１０°でのギャップデータＧＤに含まれる曲線成分Ｃ２は、図５に示す明暗像７５の境界線ＢＬと対応し、翼先端４４ａの欠損部４３３と内壁４５ａの窪み部４５１とが同時に存在することを示している。

本実施形態の主な効果を説明する。図４及び図５を参照して、ロータ２１ａの回転角がある値のときに、翼先端４４ａに向けて出射された光Ｌによって、混練室１９ａの内壁４５ａに投影された明暗の境界線ＢＬは、ロータ２１ａの回転角がその値のときのギャップＧの状態を示している。本実施形態に係るギャップ検査装置１では、ロータ２１ａが回転した状態で、翼先端４４ａに向けて出射された光Ｌによって、混練室１９ａの内壁４５ａに投影された明暗の境界線ＢＬを撮影する。ロータ２１ａの回転角を所定間隔として、各回転角でのギャップデータＧＤを、各回転角のときに撮影された境界線ＢＬを基にして生成し、各回転角でのギャップデータＧＤを画像の形式で出力する(図９)。従って、内壁４５ａにおいて、見えない箇所のギャップＧを容易に検査することができる。

図６及び図９を参照して、本実施形態では、光源６５及びカメラ５５が翼部４３ａに固定される位置を、ロータ２１ａの回転軸方向Ｄ１の座標を異ならせて得られた、各回転角でのギャップデータＧＤを、同じ回転角どうしのギャップデータＧＤについて、つなげる処理をして、その処理がされたギャップデータＧＤを出力する。従って、本実施形態によれば、内壁４５ａの全領域において、ギャップＧを検査することが可能となる。

図４を参照して、翼先端４４ａのうち、翼部４３ａの前方面４３１側(すなわち、ギャップＧの噛み込み側)は、翼部４３ａの後方面４３２側(噛み込み側の反対側)よりも、先に原料を噛み込むので、摩耗しやすい。本実施形態では、翼部４３ａの前方面４３１に光源ユニット６１を固定し、翼部４３ａの後方面４３２にカメラユニット５１を固定し、翼部４３ａの前方面４３１から翼先端４４ａに照射された光Ｌにより、内壁４５ａに投影された明暗の境界線ＢＬをカメラ５５で撮影する。この境界線ＢＬは、翼先端４４ａのうち、翼部４３ａの前方面４３１側のギャップＧを示している。従って、本実施形態によれば、翼先端４４ａのうち、翼部４３ａの前方面４３１側のギャップＧの状態を知ることができる。

本実施形態の変形例を説明する。図４及び図９を参照して、上述したように、各回転角でのギャップデータＧＤを見れば、ギャップＧが大きくなった原因が、摩耗により翼先端４４ａに発生した欠損部４３３であるのか、摩耗により内壁４５ａに発生した窪み部４５１であるのかを判定することができる。第１変形例は、ギャップＧが大きくなった原因が、翼先端４４ａの欠損部４３３であるか否かを判定することができる。第２変形例は、ギャップＧが大きくなった原因が、内壁４５ａの窪み部４５１であるか否かを判定することができる。第１変形例及び第２変形例について、本実施形態に係るギャップ検査装置１との相違を中心に説明する。

図１０は、第１変形例を説明する模式図である。第１変形例は、混練物排出口３３を画定する辺部に基準部材２００を取り付け、基準ギャップデータを生成する。図３との違いは、混練物排出口３３を画定する辺部のうち、混練室１９ａ側であって回転軸方向Ｄ１(図６)に沿った辺部に、基準部材２００が取り外し可能に取り付けられている。混練機１００で混練物を生成するとき、基準部材２００は取り外される。

基準部材２００は、長手方向が、回転軸方向Ｄ１であり、翼先端４４ａと対向する対向面２０１は、平坦にされている。

ギャップデータ生成部８３(図７)は、基準部材２００と翼先端４４ａとが対向する回転角でのギャップデータである基準ギャップデータを、対向する回転角のときにカメラ５５によって撮影された境界線ＢＬを基にして生成する。出力部８７は、基準ギャップデータを画像の形式で出力する。

基準ギャップデータは、翼先端４４ａと基準部材２００とのギャップを示している。基準部材２００の対向面２０１は、平坦なので、翼先端４４ａに欠損部４３３(図４)がなければ、基準ギャップデータは直線成分Ｃ１(図９)のみで構成される。従って、基準ギャップデータに曲線成分Ｃ２〜Ｃ５(図９)が含まれていれば、翼先端４４ａに欠損部４３３が存在することが分かる。

次に、第２変形例について説明する。図１１は、第２変形例を説明する模式図である。図４との違いは、光源ユニット６１が、光源６５に加えて光源６９(第２の光源)を備える。

光源６９は、スリット光ＳＬ(言い換えれば、シート光)が翼先端４４ａに接する角度でスリット光ＳＬを出射する。

操作部８５(図７)を操作することにより、第１の撮影モードと第２の撮影モードとを選択できる。第１の撮影モードは、上述した本実施形態での撮影モード、すなわち、光源６５(第１の光源)から光Ｌを出射させて内壁４５ａに投影された明暗の境界線ＢＬをカメラ５５に撮影させるモードである。第２の撮影モードは、光源６９(第２の光源)からスリット光ＳＬを出射させて、スリット光ＳＬが内壁４５ａで反射した光である光切断線をカメラ５５に撮影させるモードである。

撮影制御部８１(図７)は、第１の撮影モードを選択する操作がされた場合、第１の撮影モードを実行し、第２の撮影モードを選択する操作がされた場合、第２の撮影モードを実行する。

出力部８７(図７)は、第１の撮影モードが実行された場合、各回転角でのギャップデータＧＤを画像の形式で出力し、第２の撮影モードが実行された場合、ロータ２１ａの回転角が所定間隔において、各回転角のときにカメラ５５によって撮影された光切断線を画像の形式で出力する。

光源６５が出射する光Ｌの色と光源６９が出射するスリット光ＳＬの色とを異ならせれば、撮影制御部８１は、第１の撮影モードと第２の撮影モードとを同時に実行できる。また、撮影制御部８１が、光源６５が出射する光Ｌと光源６９が出射するスリット光ＳＬとを交互に出射させる制御をすれば、撮影制御部８１は、第１の撮影モードと第２の撮影モードとを同時に実行できる。

光切断線は、内壁４５ａのうち、スリット光ＳＬが反射された箇所の形状を示している。従って、第２変形例によれば、ギャップＧが大きくなった原因が、摩耗により内壁４５ａに発生した窪み部４５１であるか否かを判定することができる。

また、ギャップデータＧＤの画像と光切断線の画像とを用いて、ギャップデータＧＤにおいて、翼先端４４ａの欠損部４３３が原因でギャップＧが大きくなっている成分と、内壁４５ａの窪み部４５１が原因でギャップＧが大きくなっている成分とを分離することも可能となる。

本実施形態の第３変形例について説明する。第３変形例は、翼先端４４ａの摩耗を管理する摩耗管理装置である。第３変形例について、本実施形態に係るギャップ検査装置１との相違を中心に説明する。図１２は、第３変形例を説明する模式図である。図４との違いは、光源６５がスリット光ＳＬを出射する点である。

スリット光ＳＬが、翼部４３ａのうち、翼先端４４ａより僅かに下の部分に照射されるように、スリット光ＳＬの角度が調整されている。この部分は、翼先端４４ａの摩耗量限界値である。翼先端４４ａの摩耗量が摩耗量限界値を超えなければ、スリット光ＳＬは、翼部４３ａで遮られるので、内壁４５ａに到達しない。従って、カメラ５５でスリット光ＳＬの像を撮影できない。翼先端４４ａの摩耗量が摩耗量限界値を超えれば、スリット光ＳＬは、内壁４５ａに到達し、内壁４５ａで反射されるので、カメラ５５でスリット光ＳＬの像を撮影できる。

図１３は、第３変形例において、カメラ５５によって撮影された像３０１，３０３，３０５の模式図である。高さｈ１は、未使用のロータ２１ａでの翼先端４４ａの高さを示している。高さｈ２，ｈ３は、ロータ２１ａが使用され、翼先端４４ａが摩耗した状態の翼先端４４ａの高さを示している。高さｈ２は、翼先端４４ａの摩耗量が限界値に到達した状態の翼先端４４ａの高さを示している。高さｈ３は、限界値の半分に到達した状態の翼先端４４ａの高さを示している。高さｈ３は、高さｈ１と高さｈ２との中間の高さである。

仮想線Ｌ１は、翼先端４４ａの高さｈ１を示す仮想線である。仮想線Ｌ２は、翼先端４４ａの高さｈ２を示す仮想線である。仮想線Ｌ３は、翼先端４４ａの高さｈ３を示す仮想線である。

像３０１は、翼先端４４ａの摩耗量が、摩耗量限界値を超えていない状態を示している。像３０３は、翼先端４４ａの摩耗量が、摩耗量限界値を超えている箇所が存在することを示している。矢印で示す線がスリット光ＳＬの像として現れている。

像３０５は、翼先端４４ａの摩耗量が、摩耗量限界値を超えている箇所が存在することに加えて、摩耗量限界値の半分を超えている箇所が存在することを示している。この場合、スリット光ＳＬとして、第１のスリット光と第２のスリット光を用意する必要がある。第１のスリット光は、上述したように、摩耗量限界値に到達したことを判定するためのスリット光ＳＬである。第２のスリット光は、摩耗量限界値の半分に到達したことを判定するめのスリット光ＳＬである。

第３変形例によれば、翼先端４４ａの摩耗量が、摩耗量限界値の半分に到達したか否か、及び、摩耗量限界値に到達したか否かを判定することができる。摩耗量限界値を超えれば、ロータ２１ａを取り換える等のメンテナンスが必要となる。

１ ギャップ検査装置
１９ａ 混練室
２１ａ ロータ
３３ 混練物排出口
４３ａ 翼部
４４ａ 翼先端
４５ａ 内壁
４７ 回転軸
５５ カメラ
６５ 光源(第１の光源の一例)
６９ 光源(第２の光源の一例)
２００ 基準部材
２０１ 対向面
４３１ 翼部の前方面
４３２ 翼部の後方面
４３３ 翼部の欠損部
４５１ 内壁の窪み部
Ａ ロータの回転方向
Ｄ１ ロータの回転軸方向
Ｇ ギャップ
ＧＤ ギャップデータ
Ｌ 光
ＳＬ スリット光

Claims (6)

1. 混練室内に配置されたロータに形成された翼部の先端である翼先端と前記混練室の内壁との間にギャップが形成された二軸のバッチ式ミキサである混練機において、前記ギャップを検査するギャップ検査装置であって、
   前記ギャップは、前記翼先端に欠損部がない場合及び／又は前記内壁に窪み部がない場合に一定となり、
   前記ロータに取り外し可能に固定された第１の光源と、
   前記ロータに取り外し可能に固定されたカメラと、
   前記ロータの回転軸が回ることにより前記ロータが回転した状態で、前記第１の光源から前記翼先端に向けて出射された光によって、前記内壁に投影された明暗の境界線を、前記カメラに撮影させる撮影制御部と、
   前記ロータの回転角が所定間隔において、各回転角のときの前記ギャップを示すギャップデータを、前記各回転角のときに前記カメラによって撮影された前記境界線を基にして生成するギャップデータ生成部と、
   前記ギャップデータを画像の形式で出力する出力部と、を備えるギャップ検査装置。
2. 前記ギャップデータ生成部は、前記第１の光源及び前記カメラが前記ロータに固定される位置を、前記ロータの回転軸方向の座標を異ならせて得られた、前記各回転角での前記ギャップデータについて、同じ回転角どうしのギャップデータをつなげる処理をし、
   前記出力部は、前記処理がされたギャップデータを出力する請求項１に記載のギャップ検査装置。
3. 前記翼部は、前記ロータの回転方向に対して前方に位置する前方面と、後方に位置する後方面と、を有しており、
   前記第１の光源は、前記前方面に取り外しに可能に固定されており、
   前記カメラは、前記後方面に取り外し可能に固定されている請求項１又は２に記載のギャップ検査装置。
4. 前記混練室に設けられた混練物排出口を画定する辺部のうち、前記ロータの回転軸方向に沿った辺部に、取り外し可能に取り付けられている基準部材を備え、
   前記ギャップデータ生成部は、前記基準部材と前記翼先端とが対向する回転角での前記ギャップデータである基準ギャップデータを、前記対向する回転角のときに前記カメラによって撮影された前記境界線を基にして生成し、
   前記出力部は、前記基準ギャップデータを画像の形式で出力する請求項１〜３のいずれか一項に記載のギャップ検査装置。
5. スリット光が前記翼先端に接する角度で前記スリット光を出射し、前記ロータに取り外し可能に固定された第２の光源と、
   前記撮影制御部は、前記スリット光が前記内壁で反射した光である光切断線を前記カメラに撮影させ、
   前記出力部は、前記光切断線を画像の形式で出力する請求項１〜３のいずれか一項に記載のギャップ検査装置。
6. 前記混練室でゴム製品又はプラスチック製品となる混練物が生成される請求項１〜５のいずれか一項に記載のギャップ検査装置。

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