JP6600500B2 - 成形品の検査方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形等により成形される成形品の検査方法および装置に関する。

射出成形機等で金型を用いて成形された成形品には、バリや、そり、色むら、表面の傷、寸法の欠陥など、製品の外観や、形状、寸法に関わる不良の生じた不良品が出ることがある。このため、成形品の外観検査や、寸法検査は必要不可欠である。従来は、検査員の目視による検査が一般に行われていたが、不良品を見落すことがあったり、大量生産に検査が追いつかないことがあるため、近年では、検査工程の自動化が進められている。

成形品の検査には、ロット単位の成形品の中から抜き取り検査を行うオフラインの検査と、金型から成形品を取り出した後に直ちに検査を行うオンラインの検査とがある。オフラインの検査では、成形後すぐには不良品の発生が判明しないので、不良品が大量に発生するという問題がある。近年では、オフラインに替わってオンラインの外観検査や寸法検査が普及しており、例えば、特許文献１、２に提案されているものがある。

このうち特許文献１では、検査ステージ上の成形品の外観画像をカメラなどの撮像装置により取得し、その外観画像から成形品に生じている欠陥の位置、大きさ等の欠陥情報を数値化した上で、この欠陥情報に基づいて成形品の良／不良を判別するようにした成形品の外観検査装置が提案されている。

また、特許文献２では、あらかじめ撮像装置で撮影した成形品の基準画像を基準画像データベースに登録しておき、金型装置が型開された時点で、金型面と成形品のあるキャビティを含む範囲を撮像装置で撮影し、この画像に画像処理を行って基準画像と比較し成形品の良否判別を行う成形品の検査方法が開示されている。
このように従来の外観や寸法などの成形品検査では、成形品の画像を処理して、良否判別をするものが多い。

他方、画像処理によらない成形品の検査方法としては、成形品のそりなどを検査するために、成形品との間の距離を測定することにより、欠陥を検査することも検討されている。

特開平４−１７７１０７号公報 特開２００５−１２５７０９号公報

しかしながら、画像による成形品の検査方法では、撮像装置や画像処理装置を必要とする。近年、射出成形による成形品は、精密の度を益々高めており、そのような高精密な成形品の検査には、高精度なカメラを備えた画像処理装置を使用する必要があり、検査装置が高額になるという問題がある。

他方、成形品との距離を測定して、成形品のそりなどを判別する方法では、金型からの成形品の取り出す状態や振動が誤差を生じさせ、精度の高い検査を行えないという問題がある。

本発明は、前記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであって、高額な撮像装置や画像処理装置のような検査システムを用いる代わりに、安価な変位センサを利用して、オンラインで簡易にしかも正確に反り、ゆがみなどの形状に関わる検査を行えるようにした成形品の検査方法および装置を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、成形装置の金型装置から成形品を取り出す取出装置と、前記取出装置の可動範囲内に設置され、前記取出装置に保持された成形品との間の距離を検出する変位検出器と、基準となる第１の測定位置と、前記第１の測定位置から前記成形品の長さ方向または幅方向と平行な方向に移動した第２の測定位置の少なくとも２点での前記変位検出器の測定値に基づいて、前記成形品の形状の良／不良を判定する判定手段と、を備え、前記判定手段は、前記第１の測定位置での測定値をゼロとして得られる前記第２の測定位置での測定値が、所定のしきい値を超えた場合に、前記当該成形品はそりが生じた不良品であると判定することを特徴とするものである。

本発明に成形品の検査方法が適用される射出成形機の概要を示す側面図である。 本発明の第１実施形態による成形品のそり測定の手順を説明する図である。 本発明の第２実施形態による成形品のそり測定の手順を説明する図である。

以下、本発明による成形品の検査方法および装置の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態による成形品の検査方法および装置が適用される射出成形機１０の概要を示す図である。

この射出成形機１０は、射出装置１２と、型締装置１４とから構成されている。型締装置１４では、固定ダイプレート（固定盤）１５と、リンクハウジング（受圧盤）１６とが設けられ、これらの間に、移動ダイプレート（移動盤）１７が配置されている。固定ダイプレート１５と、リンクハウジング１６とは、複数の（例えば、４本の）ダイバー１８によって連結されている。

固定ダイプレート１５には、固定金型１９が取り付けられ、移動ダイプレート１７には、移動金型２０が取り付けられている。固定金型１９と移動金型２０とによって成形品のキャビティを形成する金型が構成されている。

型締装置１４では、金型開閉機構（型締機構）として、図示しないトグルリンク機構が設けられている。このトグルリンク機構が伸びると、移動ダイプレート１７は前進して型閉動作が行われる。そして、トグルリンク機構をさらに伸ばすことで、タイバー１８の伸びによる大きな型締力が発生する。逆に、トグルリンク機構が屈曲されると、移動ダイプレート１７は後退して、型開動作が行われる。

次に、射出装置１２について説明する。バレル２２の内部には、スクリュ２３が回転自在でかつ軸方向に移動可能に挿入されている。樹脂（成形材料）は、ホッパ２４からバレル２２内に投入される。バレル２２の外周部には加熱用の図示しない加熱ヒータが配置されている。

射出装置１２では、図示しない計量用モータによりスクリュ２３を回転させ、樹脂の溶融と混練をし、樹脂をバレル２２の前方に溜めながら計量が行われる。図示しない射出用モータによってスクリュ２３を前進させることで、溜められた樹脂は、ノズル２５から固定金型１９と移動金型２０によって形成されたキャビィに充填される。

本実施形態の射出成形機では、射出後の保圧工程を経て、金型が開かれると、成形品は、成形品取出機（取出装置）３０によって金型から取り出されるようになっている。
図１において、成形品取出機３０は、固定ダイプレート１５の上に設置されており、水平フレーム３１には、水平方向および鉛直方向に移動可能な取出アーム３２が設けられている。この成形品取出装置３０では、少なくとも、水平軸、鉛直軸の２以上の制御軸を有している。取出アーム３２の先端部には、成形品５０を着脱可能に保持するチャック３４が設けられている。この実施形態では、成形品５０は板状の成形品である。

成形品取出機３０の可動範囲内には、変位センサ（変位検出器）３５が配置されている。固定金型１９から移動金型２０が開いて、取り出された成形品５０は、取出アーム３２のチャック３４で保持されたまま、変位センサ３５の近くの測定位置に移動し、この変位センサ３５によって、そりが生じていないかどうかを判定する成形品の形状、寸法に関わる検査（寸法検査）が行われるようになっている。この変位センサ３５としては、例えば、半導体レーザを照射する発光素子と、成形品５０で反射したレーザ光を結像する受光素子と、を有し、変位センサ３５と成形品５０との距離を検出する変位センサが用いられている。射出成形機１０の脇には、検査に合格した成形品５０を搬出するベルトコンベア３６が配置されている。

なお、図１において、参照番号３７は、射出成形機１０の制御装置を示す。この制御装置３７は、射出成形機１０の動作全般を制御する他、成形品取出機３０の動作を制御する。また、この制御装置３７は、後述する手順の検査プログラムを実行して、変位センサ３５の出力から成形品５０との間の距離を求めるとともに、成形品５０の良否を判定する手段を構成する演算装置を備えている。検査の結果は、表示部３８にリアルタイムで表示される。

次に、以上のような変位センサ３５を利用して実施される成形品の検査方法について説明する。

図２は、変位センサ３５による成形品５０のそり測定の手順を説明する図である。
本実施形態では、異なる２箇所の測定位置で、変位センサ３５と成形品５０の間の距離を測定する。そして、この距離の測定によって得られた値が許容範囲を超えていた場合に、成形品にそりが生じていると判定する。図２（イ）は、１回目の測定を示し、図２（ロ）は、２回目の測定を示している。
この実施形態では、変位センサ３５の位置は固定されているので、取出アーム３２の方が移動して、チャック３４で保持している成形品５０の位置が変わることになる。１回目の測定位置はＰ１（図２（イ））、第２回目の測定位置がＰ２（図２（ロ））に設定されている。この実施形態では、成形品５０は、その長さ方向（幅方向でもよい）が鉛直になるような姿勢で保持されており、測定位置Ｐ2は、測定位置Ｐ1から鉛直方向にずれた位置になる。

まず、図２（イ）において、距離ａは、変位センサ３５と成形品５０の間の距離の誤差を含まない真の値であるとする。αは測定誤差とする。
測定誤差の要因には、型締装置１４の型開動作に伴う振動による影響の他、チャック３４による成形品５０の保持の仕方がある。特に、チャック３４で把持するときには、常に、同じ状態で把持されるとは限らず、成形品５０がわずかに傾いたりすることがある。このため、変位センサ３５で測定される距離は、誤差を含んだａ±αが測定値Ａ1となる。しかも、測定誤差αには、成形品５０を毎回取り出すたびにバラツキの生じる可能性がある。したがって、１回目の測定では、測定誤差αを含む測定値Ａ1（＝ａ±α）にバラツキがある。測定値Ａ1（＝ａ±α）をこのままそり判定に用いると、判定に誤差が生じるので、ここでは第１回の測定値Ａ1（＝ａ±α）をゼロにして、第２回目の測定に移ることになる。

次に、図２（ロ）に示されるように、取出アーム３２を鉛直方向に移動させて成形品５０を第２回目の測定位置Ｐ２に位置決めしてから、第２回目の距離の測定を行う。そりが生じている成形品５０の場合には、第２回目の測定では測定位置が成形品５０の長さ方向に変わっていることから、第１回目の測定値Ａ1との間に偏差ｂが生じると考えられる。すなわち、測定値Ａ2は、Ａ2＝Ａ1±ｂとなる。

第２回目の測定では、チャック３４による成形品５０の保持の仕方は第１回と同じであるため、αは変わらないと考えられる。第１回目の測定値Ａ1（＝ａ±α）＝０になっているので、第２回目の測定値Ａ2は、
Ａ2＝ａ±α±ｂ＝±ｂ
となる。
このようにして、第２回目の測定で得たｂの値は、測定誤差αを含まない成形品５０のそりの大きさを反映している値であるので、成形品５０のそりを判定する場合のデータとして用いる測定値とする。そして、ｂの値が、所定のしきい値以内であれば、成形品５０にそりがない良品と判定し、しきい値を超える場合に、そりの生じた不良品と判定される。合格品と判定された成形品は、取出機の取出アーム３２によってコンベア３６に供出される。不良品は、廃棄される。

以上のような成形品５０の検査は、成形サイクルが連続して行われる間、成形品５０が取出機３０によって取り出されるごとにオンラインで行われる。

以上のように、本実施形態によれば、成形品５０を取出機３０によって金型から取り出す工程ラインに、変位センサ３５を追加するだけで、そりなどの形状欠陥の有無を調べる検査（寸法検査）を安価にオンライン化することができる。しかも、変位センサ３５の測定値の誤差を排除した絶対値評価が可能になるので、成形品５０の検査精度を高めることができ、高精度の成形品５０であっても、１つの変位センサ３５による対応が可能である。
なお、以上は、２点での測定を挙げたが、３点以上の測定を行うようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る成形品の検査方法の第２実施形態について、図３を参照しながら説明する。
この第２実施形態は、変位センサ３５と成形品５０との距離が任意に設定した設定距離ａになるように、最初に、変位センサ３５と成形品５０との相対位置を位置決めしてから、変位センサと成形品５０との距離を測定し、そりの有無を検査するようにした実施の形態のである。

まず、図３（イ）において、金型から取り出された成形品５０は、取出アーム３２のチャック３４で保持されたまま、変位センサ３５の近くの所定位置に移動する。
この第２実施形態では、距離ａは、任意の適当な距離にあらかじめ設定されている。変位センサ３５により成形品５０との距離を測定しながら、取出アーム３２を水平方向に動かす。この場合、変位センサ３５の出力は、取出アーム３２の水平軸の制御系にフィードバックされ、成形品５０は、変位センサ３５から距離ａだけ離れた位置に正確に位置決めされる。

このようにして、変位センサ３５と、成形品５０の間の距離ａは、誤差を含まない正確な値になり、このときの成形品５０の位置を測定基準位置とする。

次いで、図３（ロ）に示されるように、取出アーム３２を鉛直方向に移動させて成形品５０をあらかじめ設定されている測定位置Ｐに位置決めし、変位センサ３５により距離の測定を行う。

そして、第２実施形態の場合、上述したように、１ショット毎に、距離は必ずａになっているので、測定値はａ±ｂとなる。この測定値と距離ａの差であるｂの値は、測定誤差を含まない値であるので、成形品５０のそりを判定する場合のデータとして用いる測定値とする。ｂの値が、所定のしきい値以内であると、成形品５０にそりがない合格品と判定し、しきい値を超える場合に、そりの生じた不良品と判定される。

以上のようにして、本実施形態によっても、第１実施形態と同様に、成形品５０を取出機３０によって金型から取り出す工程ラインに、変位センサ３５を追加するだけで、そりなどの形状欠陥の有無を調べる検査（寸法検査）を安価にオンライン化することができる。しかも、変位センサ３５の測定値の誤差を排除した絶対値評価が可能になるので、成形品の検査精度を高めることができる。

なお、上述の説明では、取出アーム３２を移動させて、変位センサ３５と成形品５０の距離をａに合わせているが、変位センサ３５の方を移動させるようにしてもよい。

以上、本発明について、好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、射出成形機による成形される成形品の他、ダイカスト機による成形される成形品の検査（寸法検査）にも同様に適用可能である。

１０…射出成形機、１２…射出装置、１４…型締装置、１５…固定ダイプレート（固定盤）、１６…リンクハウジング（受圧盤）、１７…移動ダイプレート（移動盤）、１８…タイバー、１９…固定金型、１９…移動金型、２２…バレル、２３…スクリュ、２４…ホッパ、３０…成形品取出機（取出装置）、３１…水平フレーム、３２…取出アーム、３４…チャック、３５…変位センサ、３６…コンベア、３７…制御装置、５０…成形品

Claims (3)

1. 成形装置の金型装置から成形品を取り出す取出装置と、
   前記取出装置の可動範囲内に設置され、前記取出装置に保持された成形品との間の距離を検出する変位検出器と、
   基準となる第１の測定位置と、前記第１の測定位置から前記成形品の長さ方向または幅方向と平行な方向に移動した第２の測定位置の少なくとも２点での前記変位検出器の測定値に基づいて、前記成形品の形状の良／不良を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、前記第１の測定位置での測定値をゼロとして得られる前記第２の測定位置での測定値が、所定のしきい値を超えた場合に、前記当該成形品はそりが生じた不良品であると判定することを特徴とする成形品の検査装置。
2. 成形装置の金型装置から成形品を取り出す取出装置と、
   前記取出装置の可動範囲内に設置され、前記取出装置に保持された成形品との間の距離を検出する変位検出器と、
   基準となる第１の測定位置と、前記第１の測定位置から前記成形品の長さ方向または幅方向と平行な方向に移動した第２の測定位置の少なくとも２点での前記変位検出器の測定値に基づいて、前記成形品の形状の良／不良を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記第１の測定位置では、前記変位検出器と前記成形品との距離があらかじめ設定された設定距離になるように、前記変位検出器と前記成形品の相対距離を位置決めし、前記判定手段は、前記第２の測定位置での測定値と前記設定距離との差が、所定のしきい値を超えた場合に、当該成形品はそりが生じた不良品であると判定することを特徴とする成形品の検査装置。
3. 請求項１または２のいずれかの項に記載の検査装置を用いて、前記取出装置によって金型から取り出された成形品の外観検査をオンラインで行うことを特徴とする成形品の検査方法。

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