(57)【要約】型内に統合された視覚装置を備える部品成形機と、この部品成形機内部でモールド成形部品の存在、欠如及び品質を確証する方法。型及び／又は部品の画像は、画像捕捉装置（３１０）に対して実質的に平行な角度で取得され、これにより型が開放している間の型の画像形成を可能にし、かくして部品成形機の画像形成装置の解像度、速度及び精度を高める。
2004530572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を成形するための部品成形機であって、
型と、
前記型から前記部品の少なくとも１つを排出する排出装置と、
前記排出装置を制御する制御装置と、
前記型内に位置づけられ、該型と実質的に平行な角度で該型の視野にあり、前記部品成形機によって成形された前記部品の画像形成を可能にする、少なくとも１つのセンサと、
前記センサによって捕捉された前記画像を分析し、前記部品の少なくとも１つの存在、欠如又は品質の表示を生成し、前記排出装置と通信し、前記排出装置が前記表示に応答する、分析装置と、を備える部品成形機。
【請求項２】
前記排出装置が少なくとも１つのラムである、請求項１に記載の部品成形機。
【請求項３】
前記排出装置を制御する前記装置がプログラム可能なコンピュータである、請求項１に記載の部品成形機。
【請求項４】
前記分析装置がプログラム可能なコンピュータである、請求項１に記載の部品成形機。
【請求項５】
前記分析装置がプログラム可能なマイクロプロセッサである、請求項１に記載の部品成形機。
【請求項６】
前記センサが少なくとも１つの電荷結合素子カメラである、請求項１に記載の部品成形機。
【請求項７】
前記センサが少なくとも１つの赤外線センサである、請求項１に記載の部品成形機。
【請求項８】
前記赤外線センサが少なくとも１つの赤外線カメラである、請求項７に記載の部品成形機。
【請求項９】
部品を成形するための部品成形機であって、
内部及び外部を具備する型と、
前記型から前記部品の少なくとも１つを排出する排出装置と、
前記排出装置を制御する制御装置と、
画像を捕捉し、前記型の内部に位置づけられ、該型と実質的に平行な角度で該型の視野にあり、前記部品成形機によって成形された前記部品の画像を捕捉する、画像捕捉装置と、
前記画像捕捉装置と通信するセンサ装置と、
前記画像捕捉装置からの前記画像を前記センサ装置に転送する転送装置と、
前記センサ装置によって捕捉された前記画像を分析し、少なくとも１つの前記部品の存在、欠如又は品質の表示を生成し、前記排出装置と通信し、前記排出装置が前記表示に応答する、分析装置と、を備える部品成形機。
【請求項１０】
前記画像捕捉装置が少なくとも１つの光ファイバ束である、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１１】
前記画像捕捉装置が少なくとも１つのレンズである、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１２】
前記排出装置が少なくとも１つのラムである、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１３】
前記排出装置を制御する前記装置がプログラム可能なマイクロプロセッサである、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１４】
前記分析装置がプログラム可能なマイクロプロセッサである、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１５】
前記センサが少なくとも１つの電荷結合素子カメラである、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１６】
前記センサが少なくとも１つの赤外線センサである、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１７】
前記赤外線センサが少なくとも１つの赤外線カメラである、請求項１５に記載の部品成形機。
【請求項１８】
前記転送装置が少なくとも１つの光ファイバ束である、請求項９に記載の部品成形機。
【請求項１９】
部品成形機内の部品の存在、欠如及び品質の表示を生成する方法であって、
ａ）部品の画像を該部品に相対的な平行な角度で取得する段階と、
ｂ）前記画像を画像分析装置に転送する段階と、
ｃ）前記画像を分析する段階と、
ｄ）部品成形機制御装置に信号を送信し、該部品成形機制御装置が前記画像分析装置からの信号に応答するように、前記部品成形機制御装置に前記信号を送信する段階と、を備える方法。
【請求項２０】
部品の画像を該部品に相対的に平行な角度で取得する前記段階が、前記型が開放している間に行われる、請求項１９に記載の部品成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、部品成形機（ｐａｒｔ−ｆｏｒｍｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に関しかつより詳細には型内に統合された視覚装置（ｉｎ−ｍｏｌｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｖｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）を備えた部品成形機と、そのための方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
部品成形産業（ｐａｒｔｓ ｆｏｒｍｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ）は、総歳入及び雇用の両方において世界最大の産業界の１つである。多くの１０億ドル産業として、製造プロセスへの僅かな改良でさえ、莫大な製造効率かくして財政的な影響を有することが判明し得る。多数の方法及び機械が部品を成形するために構成されてきた。例えば、部品は型、ダイ（ｄｉｅ）を介して及び／又は熱形成によって一般に形成される。型の使用は現在最も広く利用されている。例えば、例示的な目的のみであれば、引張吹込み成形（ｓｔｒｅｔｃｈ−ｂｌｏｗ ｍｏｌｄｉｎｇ）、押し出し吹込み成形（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｂｌｏｗ ｍｏｌｄｉｎｇ）、射出吹込み成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｂｌｏｗ ｍｏｌｄｉｎｇ）、回転成形（ｒｏｔａｒｙ ｍｏｌｄｉｎｇ）及び射出モールド成形（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ）のような型によって部品を成形する多くの方法がある。
【０００３】
中空の容器を成形する１つの典型的な方法は、通常、２つの対向する側部部材、及び底部／上げ底（ｂｏｔｔｏｍ／ｐｕｓｈ−ｕｐ）型を有する３片型（ｔｈｒｅｅ ｐｉｅｃｅ ｍｏｌｄ）が使用される、引張吹込み成形として周知の広く利用されている方法による。通常、全体的に（パリソンとしても知られている）試験チューブのように形成された、射出モールド成形予備形成品が型の頂部内に挿入される。棒がパリソン内部に挿入されて該パリソンを型の底部まで引っ張るために用いられ、これに基づいて圧縮された空気が強制的にパリソン内に入る。このように、パリソンを、まず側部部材の略中央に向けて、次いで上げ底／底部型に亘って且つ周りで外向きに引っ張る。パリソンは吹込み段階を始める前には全体的に不定形である。しかしながら、パリソン引張後は、分子が整列することにより高引張強度を有する容器を構成する。
【０００４】
より一般的な方法でさえも射出モールド成形として知られた技術を用いて部品を成形する方法である。通常、射出モールド成形装置は、プラスチック結合剤マトリックス内の液体又は融解したプラスチック材料又は金属粉末を強制的に型内の特別に形成した空洞内に入れることによって、プラスチック及び幾つかの金属部品を成形するために使用される。便宜上、本願明細書におけるプラスチック及びプラスチック射出モールド成形に関する言及は、これらに言及せず従って特に説明しなくとも、金属粉末射出モールド成形、及び、自身から形成部品が射出モールド成形によって作られる他の材料に適用することも理解される。
【０００５】
典型的な射出型は、２つの型半体が係合するか又は一緒に位置づけられる時に所望の内部型空洞すなわち複数の空洞を画成するように構成される２つの別個の部分すなわち型半体で作られる。それから、液体又は融解プラスチックが単数又は複数の内部型空洞を充填する型内に射出され、かつ空洞の数に応じて冷却又は硬化して硬質プラスチック部品又は幾つかの部品に硬化するようにされた後、単数又は複数の部品を単数又は複数の内部型空洞から取り除くことができるように、２つの型半体は分離されて単数又は複数の硬質プラスチック部品が露出する。
【０００６】
多数の自動射出モールド成形装置において、型空洞から硬質プラスチック部品を押し出して取り除くためにエゼクター（すなわち、製品排出器）が設けられる。典型的なエゼクターは、型半体を貫通して単数又は複数の空洞内に延在する単数又は複数の細長いエゼクター棒と、単数又は複数の棒に連結されてこれらのエゼクター棒を長手方向に摺動させるか又は往復動させて単数又は複数の空洞内に入れるアクチュエータとを備える。しかしながら、ロボットアーム、スクレーパ、又は他の装置のような他の種類のエゼクター装置も使用し得る。そのようなエゼクターは型空洞から硬質プラスチック部品を押して取り除くためには通常は非常に効果的であるが、それらのエゼクターは誰でも扱えるものではない。エゼクターが作動するにも拘わらず、偶発的に型空洞内に硬質部品が固着又は吊るされることは珍しくない。硬質プラスチック部品を取り除くべき時毎に多数回例えば４又は５サイクル迅速に連続して作動又は往復動させ、その結果、最初に、部品が型空洞に固着するか又は該型空洞から取り除かれない場合に、部品がエゼクターで押し出され、恐らくは該部品がエゼクターからの単数又は複数の連続した打撃又は押し出しによって取り除き得るように、エゼクターを構成しかつ設定することは１つの広く知られた技術である。このような多数回のエゼクターサイクルは型から硬質の型成形プラスチック部品を押し出して取り除くためにしばしば効果的である。しかしながら、多数回のエゼクターサイクルの欠点は、型が引き続く部品の射出モールド成形のために閉ざされる前に該型が開かれて硬質プラスチック部品を排出する時毎に多数回のエゼクターサイクルに要する付加的な時間と、そのような多数回のサイクルによって生じる排出装置及び型の付加的な摩滅とを含むことである。部品を反復して射出モールド成形して大量生産ライン運転の日、周、及び月の行程に関して、このような付加的な時間及び摩滅は製造量及びコストの重大要因であり得る。
【０００７】
他方で、固着するか又は不完全に排出された硬質プラスチック部品も型にかなりの損害を引き起こしかつ製造時間を失わせ得る。大抵の射出モールド成形生産ラインにおいて射出モールド成形機は自動的に作動する、すなわち、一旦、所望の型が設置されると、型半体を一緒に閉じ、これらの型半体を加熱し、型空洞内に液体又は溶融プラスチックを射出し、型内のプラスチックを養生又は硬化させて硬質プラスチック部品にするために冷却し、型成形された硬質プラスチック部品を排出し、及び型半体を再び一緒に閉じて別の部品又は部品の組を型成形する、連続する往復サイクルが行われる。液体又は溶融プラスチックを型半体内に射出して適時に空洞の全ての部分を完全に充填するためには極めて高い射出圧力が要求される。そのような高圧力は、プラスチックの射出の間に型半体を押し込んで分離させる傾向がある。射出モールド成形の間の型半体のそのような分離を防止するために、大抵の射出モールド成形機は型半体を押しかつ保持して一緒にする非常に強力な機械式又は液圧式ラムを備える。以前のサイクルからの硬質プラスチック部品が型半体の間から排出されずかつ完全に取り除かれない場合には、強力な機械式又は液圧式ラムが型半体を硬質プラスチック部品上に閉ざそうと試行する。これは型半体の１つ又は両方に損害を与え得るものでありかつしばしば損害を与える。型は、通常、ステンレス鋼又は他の硬質金属から非常に精密に機械加工される。従って、これらの型は交換するには高価であり、かつこれらの型を取り替えるに要する休止時間も労力が高くつき、かつ生産を失うものである。型空洞内のプラスチック部品の幾つかを、型内でモールド成形される部品の残部から引き離し、かつ成形された部品の残部が排出される時に型空洞内に留めることも変わったことではない。そのような留まった材料が空洞内における引き続く部品の適切な充填及び成形を阻止し、引き続いてモールド成形された部品に欠陥を生じさせる。自動化された生産ラインでは、誰かがこれらの欠陥を検出して課題を修正するために射出モールド成形機を遮断する前に、かなりの数のそのような欠陥部品が生産され得る。
【０００８】
上述したような、そのような型損傷、休止時間、及び欠陥のあるモールド成形された部品を避けるために、モールド成形された硬質プラスチック部品が実際に押し出されて完全に排出されたか、あるいは機械式又は液圧式ラムが閉鎖可能とされる以前に型から取り除くかを検出又は決定するために種々の技術が開発されて用いられてきた。そのような技術は、光ビームセンサ、視覚システム、空気圧センサ、真空圧センサ、及び他のものを含む。Ｋｏｓａｋａ等に発行された米国特許第４、８４１、３６４号は視覚装置を例示する。この視覚システムでは、視覚システムの制御装置に接続されたビデオカメラが、開かれた型半体のビデオ画像を取得してメモリに記憶された空の型半体のビデオ画像とコンピュータで比較し、型半体内の取り除かれていない何れかの部品又は残留プラスチック材料を検出するように構成されている。Ｓｈｉｂａｔａ等に発行された米国特許第４、２３６、１８１号も視覚システムを例示する。この視覚システムでは、光センサがＣＲＴの前面プレートに設けられて部品が取り除かれたか否かを電気的に検出する。
【０００９】
上述したシステムに対する改善策として、Ｋａｃｈｎｉｃ等に発行された米国特許第５、９２８、５７８号は、射出モールド成形装置用スキップ排出システムを提供する。このスキップ排出システムは、部品エゼクターが作動した後の開いた型の実像を視覚装置と、部品が型内に依然として留まっているかを決定するために開いた型の理想画像とそのような実像を比較するための制御装置とを備える。部品が依然として型内に留まっているのであれば、制御装置はエゼクターを作動させて再び往復動させるための信号を該エゼクターに出力する。さらに、Ｋａｃｈｎｉｃ等、Ｋｏｓａｋａ等、及びＳｈｉｂａｔａ等への特許は、部品の欠陥を検出するための手段を提供する。
【００１０】
しかしながら、本発明のシステム及び方法の視点からすれば、従来技術のシステムは不利である。より詳細には、上述のシステムは、通常、型の画像を取得するために、型の頂部又は側部に位置づけられた電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラを利用する。これは、画像を取得し得る以前に型が完全に開放されることを要し、かくして検査プロセスを遅らせる。さらに、型に対する検出装置の角度により、歪んだ画像が取得され、これにより画像の解像度が低下し検出誤差が増大する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、センサから相対的に平行な角度で取得される画像を提供し、かくしてより高精度な検出解像度を提供する、型内に統合された視覚装置及び該視覚装置のための方法を備える部品成形機に対する要求が存在することは容易に明らかである。従って、本発明はそのような改善策を提供することに向けられている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の主要な特徴を広範に言及するなら、本発明は、型内に統合された視覚センサと、この視覚センサのための、型内部のモールド成形部品の存在、欠如及び品質を確証する方法に関する。
【００１３】
従って、本発明の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、かつモールド成形部品の存在、欠如及び品質を確定する、型内に統合された視覚センサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００１４】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、これにより角度が付された視野を削除し、かくして各画素の視野領域を減じることによって画像の解像度を高める新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００１５】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、従来のシステムに見られる、誤った製品排出及び／又は間違った確認の回数を減じる、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００１６】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、これにより視覚検査装置の精度を高め、かくして部品成形機の効率を増大させる、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００１７】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、かくして画像解像度を高め、これにより視覚装置が方法における厳しい公差の変動を解析可能にし、改善された視覚装置及びモールド成形装置に帰着する、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００１８】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、かつ相対的に平行な角度で加えられる光源を提供し、かくして照度のコンシステンシー（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）を高め、これにより明瞭な画像を取得する、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００１９】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、これにより型の完全な開放前に画像取得を可能にし、かくして装置の速度を高める、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００２０】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、可干渉性の光ファイバ束又は光ファイバケーブルが画像をセンサに移送するために利用される、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００２１】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、光源が光ファイバケーブル又は光ファイバ束によって型及び／又は部品を照明する、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００２２】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、これにより型の完全な開放前に画像取得を可能にし、かつ更に開放段階の間に不良部品排出を可能にし、その直後に取得された画像を形成する、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００２３】
本発明の別の特徴及び利点は、相対的に平行な角度で型及び／又は部品の画像を取得し、かくして検出装置が斜めの視野の場合よりもより迅速に画像に焦点を合わせることを可能にする、型内に統合されたセンサを備える新規かつ改善された部品成形機を提供することである。
【００２４】
本発明の別の特徴及び利点は、部品成形機が型内センサを利用して型及び／又は部品の画像を部品に相対的に平行な角度で取得する、部品成形機内のモールド成形部品の存在、欠如及び品質を確証する新規かつ改善された方法を提供することである。
【００２５】
本発明の別の特徴及び利点は、部品成形機が型内センサを利用し、かつ方法が従来技術の方法に関してより効率的かつ正確である、部品成形機内のモールド成形部品の存在、欠如及び品質を確証する新規かつ改善された方法を提供することである。
【００２６】
本発明の別の特徴及び利点は、部品成形機が型内センサを利用し、かくして型開放段階の間に画像取得を可能にする、部品成形機内のモールド成形部品の存在、欠如及び品質を確証する新規かつ改善された方法を提供することである。
【００２７】
本発明の別の特徴及び利点は、部品成形機が型内センサを利用して相対的に平行な姿勢で画像を取得し、かくして部品及び／又への迅速な焦点合わせ又はこれらの検出を可能にした、部品成形機内のモールド成形部品の存在、欠如及び品質を確証する新規かつ改善された方法を提供することである。
【００２８】
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面に照らして読んだ場合、以下の説明、及び特許請求の範囲から当業者には明らかとなろう。
【００２９】
本発明は添付の図面を参照して発明の詳細な説明の好ましい実施形態及び別の実施形態を読めばより良く理解できるであろう。同様な構造体には類似の参照符号を付し、かつ全体を通して類似した部材には類似の参照符号を引用する。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態を図面で説明するにあたり、明瞭化のために特定の用語を用いた。しかしながら、本発明は、このようにして選択した特定の用語に限定することを意図したものではない。従って、各々の特定の部材は類似の機能を果たすために同様に作用する全ての技術的な均等物を含む。
【００３１】
本明細書に記載されかつ説明されたそのような全ての実施形態に関して、審美的に感じがよい色合い及び表面構成、及びラベル貼り、ブランド銘記に限定されないが、付随的な特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に関連して設け得るものである。
【００３２】
本発明のシステム及び方法をより良く理解するためには、典型的な射出型成形機及び方法の初歩知識が手助けとなる。従って、まず図１から図３までを参照すると、２つの型半体１４、１６と、摺動棒形式の製品排除装置１８と、デジタル化してメモリーに記憶し、及び型半体１４内の可塑性部品又は材料の存在又は欠如を検出するように処理し得る電子形式の開放型半体１４の視覚画像を取得するためのカメラ２０と、を備える型１２を具備する慣用の自動化された射出モールド成形機１０が示される。
【００３３】
一般に、例示的な慣用の射出モールド成形機１０は、型１２を構成する２つの半体１４、１６を取り付けるための４つの細長く、極めて堅固な枠棒２８、３０、３２、３４から作られる枠体に取り付けられる２つのプラテン２４、２６を備える。固定プラテン２４は棒２８、３０、３２、３４に不動に固定される一方で、可動プラテン２６は、固定プラテン２４に対して矢印３６で示すように前後に移動し得るように棒２８、３０、３２、３４に摺動自在に取り付けられる。従って、可動プラテン２６に取り付けた型半体１６は、固定プラテン２４取り付けられる他の型半体１４に対して矢印３６で示すようにも移動可能である。かなりの軸線方向力を及ぼすことができる、大きな液圧式又は機械式ラム３８が、可動プラテン２６に連結され、型半体１６を型半体１４と接触するように移動させかつこれらの半体を極めて緊密にくっつけて保持する一方で、図２に最も良く示すように、液体又は溶融プラスチック４０が型１２内に射出される。大部分の型１２は、内部ダクト１５、１７を備え、熱水及び冷水のような加熱及び冷却流体をそれぞれの型半体１４、１６を通じて循環させる。冷却流体供給ホース１９、２１は、それぞれのダクト１５、１７を（図示しない）流体源及びポンプ装置に接続する。液体又は溶融プラスチック４０を空洞５０内に射出する間に型１２を熱く維持するために、通常、加熱流体はダクト１５、１７を通じて循環される。それから、流体はダクト１５、１７を通じて循環して型１２を冷却し、液体又は溶融プラスチック４０を図３に示される硬質プラスチック部品２２に硬化させる。典型的なプラスチック射出モールド成形装置又は押し出し成形装置４２は、チューブ４４内に螺旋状刃先（ａｕｇｅｒ）４５を具備する射出チューブ４４を備え、液体又は溶融プラスチック４０を強制的に、開口４６を通じて固定プラテン２４に、かつ型半体１４内のダクト４８を通じて型空洞５０内に入れる。型空洞５０は、型半体１６に機械加工を施すか又は別様に形成される。多くの適用例では、モールド成形サイクル用に、型１２内には１つ以上の多くの空洞が存在する。そのような多くの空洞を備える型では、全ての空洞から硬質プラスチックを排出するために 多くの製品排出器を要求し得る。プラスチック押し出し成形装置４２はまた、チューブ４４を粒状固体プラスチック４１で充填するためのホッパ又は漏斗５２、粒状固体プラスチック４１を加熱してこの粒状固体プラスチックがチューブ４４内で液体又は溶融プラスチック４０になるまで十分に溶融させる、チューブ４４の周りに配置された加熱コイル４７又は他の加熱装置、及び螺旋状刃先４６を駆動するためのモータ５４を備える。
【００３４】
図２に示すように、液体又は溶融プラスチック４０が型１２内に射出されて型空洞５０を充填した後、かつ型空洞内のプラスチック４０が上述したように硬化した後、硬質プラスチック部品２２が型空洞５０から排出し得るように、ラム３８が作動して型半体１６が型半体１４から離れるように引っ張る。一旦、型半体１４、１６が完全に分離されると、部品成形機制御装置７２は、型半体１６の第１画像を取得するためにカメラ２０に信号を送信する。ここで、画像は型半体１６内の部品２２の存在を確かめるために分析される。上述したように、硬質プラスチック部品２２の排出は、本発明によりより効率的かつ効果的になし得る種々の機構又は方法により達成し得る。図１から図３までに示した製品排出器１８は本発明を説明するために好都合な１つの実施形態に過ぎない。製品排出器１８は可動プラテン２６を通じて及び型半体１６を通じて型空洞５０内に延在する２つの摺動可能な製品排出棒５６、５８を備える。図２に示すように、型空洞５０をプラスチック４０で充填するために型１２が閉じると、製品排出棒５６、５８は型空洞内までは延在しない。しかしながら、図３に示すように、型１２が開くと、２つの小さな液圧シリンダー６２、６６及び製品排出棒５６、５８に連結された横棒６８を備える、製品排出器のアクチュエータ６０が製品排出棒５６、５８を押し出して型空洞５０内に入れて硬質プラスチック部品２２に衝突しかつ該硬質プラスチック部品を押しのけて空洞５０から押し出す。製品排出棒５６、５８による１回の衝突又は押しのけは空洞５０からの道中ずっと硬質プラスチック部品２２を押しのけかつ押し出すには十分でないことが時折あるから、製品排出器のアクチュエータ６０を幾度かサイクル作動させて製品排出棒５６、５８を往復動させることにより空洞５０に出し入れさせ、その結果、硬質プラスチック部品２２が依然として空洞内にあると、製品排出棒は幾度も衝突しかつ押し出し、硬質プラスチック部品２２が完全に排出されない場合を最小に減じる。次いで、部品成形機制御装置７２は、空洞５０を含む型半体１６の画像を取得するためにカメラ２０に信号を送信し、及びそれから画像は電子形態で画像処理装置に送信される。ここで、この電子形態の画像はデジタル化されかつコンピュータ又はマイクロプロセッサによって型半体１６及び空の型空洞５０の理想画像と比較される。画像の比較が、型空洞５０が空でありしかも硬質プラスチック部品２２が型半体１６から取り除かれたことを示すと、ラム３８は作動して型１２を閉じ新たなモールド成形サイクルを始動させる。他方で、画像の比較が、硬質プラスチック部品２２が空洞５０から取り除かれていないか又は型半体１６から取り除かれていないことを示すと、この時は、ラム３８は型１２を閉じることが許されず、操作者に型を点検し、空洞５０及び型１２からプラスチック又は硬質プラスチック部品２２の何れかの残留物を取り除かせ、及び、その後、プラスチック射出モールド成形機１０を再始動させるように知らせる信号が生成される。
【００３５】
上記したように、幾つかの慣用の射出成形機で行われる製品排出棒５６、５８の反復サイクルは、硬質プラスチック部品２２が空洞５０から押し出されて型半体１６から取り除かれないことの発生を減じる。しかしながら、製品排出棒５６、５８による更なる衝突又は押し出しが必要な場合に回数で勝っている、製品排出棒５６、５８による１回の衝突又は押し出しが硬質プラスチック部品２２を押し出しかつ取り除くには十分である多くの場合には、型１２が開く毎の製品排出装置１８の反復サイクルは不要な時間を費やし、かつ製品排出装置１８及び型１２に不要な摩滅を引き起こす。改善策として、Ｋａｃｈｎｉｃ等に発行された米国特許第５、９２８、５７８号に見出せるような、必要な時のみに製品排出装置１８が作動するスキップ排出システムが、通常、使用される。例えば、型１２がプラスチック部品モールド成形サイクルにおいて開かれるたび毎に対する製品排出棒５６、５８の行程又はサイクルの多数の固定回数を使用する代わりに、変動可能な製品排出棒５６、５８の行程が各モールド成形サイクルの排出要求に合致するように使用される。行程サイクルの繰り返しはカメラ２０によって得られるような型１２の画像に依存する。
【００３６】
図７及び図８に示すように、好ましい実施形態では、センサシステム３００は、画像捕捉源３１０、リンク部材３２０、センサ装置３３０及び分析装置３４０を備える。ここで、分析装置３４０は、好ましくはコンピュータ又はマイクロプロセッサである。画像捕捉装置３１０は、型半体１６とその内部の何れかの部品とが全体的に画像捕捉源３１０に相対的に概ね平行な角度であるように、好ましくは型半体１６の表面に面する型半体１４の中心に位置づけられる。しかしながら、種々の部品又は部品の特定領域が実質的に平行な角度で画像形成し得るように、別の実施形態の画像捕捉源３１０は種々の位置に位置づけ得ることに留意すべきである。型内の種々の位置にかなり多数の画像捕捉源３１０を位置づけ得ることも考えられる。画像捕捉源３１０は、好ましくは、コーヒレントすなわち可干渉性光ファイバーケーブル束である。ここで、光波及び／又は放射はこれらの光ファイバーケーブル束により捕捉し、かつリンク部材３２０を通じてセンサ装置３３０までこれらの光ファイバーケーブル束を通じて移動可能にすることができる。リンク部材３２０はまた、好ましくはコヒーレントな光ファイバーケーブルである。コヒーレントな光ファイバーケーブル束は、型半体１６及び／又は部品２２の画像をセンサ装置３３０によって遠隔視認可能にし、かくしてセンサ装置３３０が型の高温に晒されないように阻止する。好ましくは、センサ装置３３０は、型半体１４の外に位置づけられる。しかしながら、別の実施形態では、センサ装置３３０が高温によって損傷を受けないような、部品成形機領域から更に離れた位置又は該領域の低温度点における型半体１４、１６の１つ内にこのセンサ装置３３０を位置づけ得る。センサ装置３３０が熱的に絶縁及び／又はセンサ装置３３０を保護し従ってこのセンサ装置を型内に位置づけることを可能にする熱除去装置を備え得ることも考えられる。
【００３７】
センサ装置３３０は、好ましくは電荷結合素子（ＣＣＤ）配列電子カメラである。しかしながら、別の実施形態では、センサ装置３３０は、例えば、例示的な目的のためだけではあるが、赤外線又は近赤外線カメラ、あるいは赤外線熱センサのような何れかのセンサ装置とし得る。
【００３８】
好ましい実施形態では、分析装置３４０は、センサ装置３３０からの取得画像の電子画像を受け取り、この電子画像を分析しかつ型１２内のモールド成形部品の存在又は欠如を部品成形機制御装置７２に通信する。既知のパラメータが与えられると、当業者であれば、型１２の画像を分析するためのソフトウェアを開発することができるであろう。分析装置３４０は、部品成形機制御装置７２と一体にされることが好ましい。しかしながら、部品成形機制御装置７２と通信によりリンクされた別個の制御装置／コンピュータを利用し得る。
【００３９】
捕捉源３１０の概ね平行な位置づけにより、型が開放されつつあるという機械制御装置７２からの信号をセンサ装置３３０が受信するや否や、型１２が完全に開放されたという機械制御装置７２からの信号を待つ代わりに、型１２が開放している間に第１画像が取得される。その後、部品２２が型半体１６の移動側に存在することを保証するために画像は分析される。次いで、製品排出棒５６、５８の第１サイクルが行われる。この段階は、今度は、型１２が開放している間に行うことができる。第２画像が取得され、かつ型半体１６に部品２２が存在するかを確定するために分析される。ここで、部品２２が依然として存在すると、行われたサイクルの回数によって、部品２２がくっついていることを操作者に通知するために、製品排出棒５６、５８の別の一連のサイクルが行われるか又は警報機が作動する。第２画像が部品２２が欠如することを示すと、分析装置３４０は機械制御装置７２に信号を送信し、型１２を閉じて次のモールド成形段階を始める。
【００４０】
より詳細には、図４に示す第１状態Ａでは、分析装置３４０は、電気的インターフェース７２又は何れか他のデータ通信装置を介して、型閉鎖信号を射出モールド成形装置１０に送信する。これに応じて、ラムアクチュエータを備える開閉機構がラム３８を作動させて型半体１６を型半体１４に近接させかつ押し付け、プラスチック押し出し装置４２を引き続いて作動させることによって液体又は溶融プラスチックを型１２内に射出してプラスチック部品を形成する。プラスチックが硬化するために十分な時間を与えた後、プロセスは矢印７６で示すように状態Ｂに進み、この状態Ｂでは、ラム３８が作動して型半体１６を型半体１４から離れるように引っ張る。型１２が状態Ｂに示すように開放される間に、開いた型半体１６の画像が捕捉源３１０を介してセンサ装置３３０によって取得され、かつ電気ケーブル７８又は何れか他の周知の伝達装置を介して伝達される。この分析装置はこの画像を空洞内で適切に成形されたプラスチック部品２２を備えて出現すべき時の型半体１６の理想画像と比較する。分析装置３４０のこの比較機能は、図４に判断記号８０で示される。シーケンス中のこの段階において、型半体１６内には十分に成形された硬質プラスチック部品２２が存在するべきである。従って、判断記号８０における比較が、型半体１６内にプラスチック部品２２が存在しないか又はプラスチック部品２２が存在するが不完全に成形されていることを示すと、分析装置３４０はシーケンスを停止させて矢印８４で示すように、警報装置８２又は他の装置へ信号を生成して、操作者８６が来て射出モールド成形装置１０を点検するように通知する。しかしながら、比較により、完全に成形されたプラスチック部品２２が型半体１６内に存在することが示されると、想像されるように、矢印８８で示すように、分析装置３４０は、機械制御装置７２を介して信号を送信することによってシーケンスを状態Ｃまで続行し、もって製品排出装置１８を作動させて製品排出棒５６、５８を伸張させて型半体１６の硬質プラスチック部品に衝突させるか又は型半体１６から該硬質プラスチック部品を押し出すサイクルを１回行う。しかしながら、上述の通り議論したように、製品排出棒５６、５８の１回の伸張では型半体１６から硬質プラスチック部品２２を押しのけないか又は取り除けないことが時折ある。従って、分析装置３４０は、シーケンスを矢印９０で示すように状態Ｄまで進める。
【００４１】
状態Ｄでは、分析装置３４０は捕捉源３１０を介したセンサ装置３３０による型半体１６の別の画像を取得し、この画像は電気ケーブル７８、あるいは何れか他の周知の伝達装置を介して伝達され、かつこの画像を判断ブロック９２で示すように、メモリーに記憶された、硬質プラスチック部品２２が取り除かれかつ（図４には示していない）型空洞５０が空の状態である型半体１６の理想画像と比較する。判断記号９２における比較が、部品２２が取り除かれかつ空洞５０が空であることを示すと、分析装置３４０は、機械制御装置７２を介して信号を送信することによってシーケンスを矢印９４で示すように状態Ａまで戻して続行し、もってラム３８を作動させて再び型１２を閉じかつ押し出し成形装置４２を作動させて再び型１２にプラスチックを充填する。これに反して、判断記号９２における比較が、部品２２が想像線２２´により示されるように型半体１６内にくっつくか別様に取り除かれないと、その時、分析装置３４０は矢印９６で示すように進んで、製品排出棒５６、５８が伸張するか又はサイクル作動された回数を点検する。判断記号９８で示すように、製品排出棒５６、５８が、型半体１６から部品２２を押し出して取り除くための失敗試行において、例えば５回のような合理的な回数により多くサイクル作動すると、分析装置３４０はシーケンスを停止させ、かつ前進して矢印１００で示すようにアラーム８２又は他の装置８６に操作者を呼ぶように送信する。しかしながら、試行回数が例えば５回のような数を超えないと、矢印１０２によって示すように、分析装置３４０はシーケンスを状態Ｃまで続行し、もって機械械制御装置７２を介して製品排出棒のアクチュエータに信号を発信することによって再び製品排出棒５６、５８を起動またはサイクル作動させてもう一度部品２２に衝突させるか又は該部品を押し出す。この時、分析装置３４０は、シーケンスを矢印９０で示すように状態Ｄまで再び続行する。この状態Ｄでは、型半体１６の別の画像がセンサ装置３３０によって取得され、かつ型半体１６が部品を取り除かれた状態でどのように出現すべきかを示す理想画像と再び比較される。部品２２が製品排出ピン５６、５８の最後の伸張又はサイクル作動によって上手く取り除かれると、シーケンスは矢印９４で示すように状態Ａまで進む。しかしながら、９２における比較が、部品２２´が依然としてくっついているか又は取り除かれていないことを示すと、分析装置３４０は９８において試行回数を点検し、例えば５回を超えていないと、シーケンスを再び状態Ｃまで戻す。判断９８において設定した最大の試行回数は、何れの数にもし得るが、５回に設定するのが好ましい。この回数は、実際に効果を奏することなく部品２２を押しのけて取り除くことを妥当に期待するに十分な製品排棒５６、５８のサイクル又は伸張を可能にするものと思われる。従って、製品排出棒５６、５８の伸張及び後退の多くのサイクルは有用であり、かつ部品２２がくっついた時に使われるが、本発明は、部品２２を型から押しのけて取り除く際には不必要な製品排出棒５６、５８の反復サイクルを阻止する。
【００４２】
上述しかつ図９に示すように、型の頂部に視覚装置を配置する従来の方法は、目標の角度がカメラに対して増加するにつれて斜めの視野に帰着する。結果的に、各画素４００に対するより大きな視野領域は、これにより画像の解像度を低下させる結果に帰着する。しかしながら、図１０に示すように、本発明では、カメラが目標と相対的に平行な角度で保持され、従って、このように、各画素４１０に対する視野領域はより小さくかつよりコンシステントであり、これにより高解像度を備える画像に帰着する。結果として、より正確な分析はより良い解像度を備える画像でなし得る。
【００４３】
好ましい実施形態では、センサ装置３３０は、リンク部材３２０を介して捕捉装置３１０まで移動し、これにより部品２２及び／又は型１２をこれらに実質的に平行な角度で直に照明する。結果として、目標領域のより良い照明は可能であり、かくして取得される画像の明瞭さ及び精度を高める。別の実施形態では、センサ装置と一列に取り付けた別個の照明源、あるいはこれらとは独立した別の照明源であり得るものと考えられる。
【００４４】
上述した型内センサシステムをスキップ排出装置と組み合わせて説明してきたが、型内センサシステムは、何れの部品成形機も利用し得ることに留意すべきである。多数のセンサ装置３３０及び／又は捕捉源３１０を利用し得ることに留意すべきである。
【００４５】
本発明の例示的な実施形態を述べてきたが、当業者なら、開示事項は例示のみであって、種々の他の実施形態、適用、及び変更を本発明の範囲内で行い得ることに留意すべきである。従って、本発明は本明細書に示した特定の実施形態に限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】型の頂部に位置づけられた視覚装置を具備する通常の従来技術の射出モールド成形機の斜視図である。
【図２】後退した製品排出器を示す図１の射出モールド成形機の部分的に断面で示した立面図である。
【図３】伸張した製品排出器を示す図１の射出モールド成形機の部分的に断面で示した立面図である。
【図４】スキップ製品排出器として周知の従来技術による装置の論理の流れを表す線図である。
【図５】スキップ製品排出器として周知の従来技術による装置の制御の機能ブロック線図である。
【図６】従来技術による機械制御装置及び分析装置の機能ブロック線図である。
【図７】本発明の好ましい実施形態の部分的な斜視図である。
【図８】本発明の好ましい実施形態による機械制御装置及び分析装置の制御の機能ブロック線図である。
【図９】画素領域の歪曲された視野の影響を示す従来技術による視覚装置の代表的画素グリッド領域の平面図である。
【図１０】各画素の縮小された視野領域を示す本発明による代表的画素グリッド領域の平面図である。
【符号の説明】
１０  射出モールド成形機
１２  型
１４、１６  型半体
１５、１７  内部ダクト
１８  製品排出器（製品排出装置）
１９、２１  冷却流体供給ホース
２０  ＣＣＤアレイ電子カメラ
２２  硬質プラスチック部品
２２´  想像線
２４  固定プラテン
２６  可動プラテン
２８、３０、３２、３４  枠棒
３８  ラム
４０  溶融プラスチック
４１  粒状固体プラスチック
４２  押し出し成形装置
４４  チューブ
４５  螺旋状刃先
４６  開口
４７  加熱コイル
４８  ダクト
５０  型空洞
５２  漏斗
５４  モータ
５６、５８  製品排出棒
６０  アクチュエータ
６２、６６  液圧シリンダー
６８  横棒
７０  カメラ制御装置
７２  機械の制御装置
７８  電気ケーブル
８０  判断記号
８２  警報装置
９２  判断記号
９８  判断記号
３００  センサシステム
３１０  画像捕捉源、画像捕捉装置
３２０  リンク部材
３３０  センサ装置
３４０  分析装置
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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