(57)【要約】【課題】  監視カメラおよび光源の位置調整を表示部を視認しながら適切に行うことができ、しかも、可視光線を利用したものでありながら、可動金型の型面の状態を正確に監視することのできる金型監視装置を提供すること。【解決手段】  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た成形機の、前記可動金型の型面に光を投射する光源と、当該型面による反射光に基づいて可動金型の型面の状態を監視する監視カメラと、当該監視カメラにより得られる画像を表示する表示部を有する装置本体とを備えた金型監視装置において、光源として、特定の波長範囲の光が放射されるものが用いられ、波長６００ｎｍ未満の可視域に有効波長域を有さず、波長６００ｎｍ以上の可視域および赤外域に有効波長域を有する構成とされている。監視カメラは、カットオン波長が６００〜６５０ｎｍの波長範囲内にある波長選択フィルタを備えてなるものが用いられる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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た成形機の、前記可動金型の型面に向けて光を投射する光源と、当該可動金型の型面により反射された光に基づいて、可動金型の型面の状態を監視する監視カメラと、当該監視カメラにより得られる画像を表示する表示部を有する装置本体とを備えた金型監視装置において、
光源として、６００〜７７０ｎｍの波長範囲のうちの少なくとも一部の波長範囲の可視光線および波長７７０ｎｍ以上の赤外線を放射するものが用いられており、
波長６００ｎｍ未満の可視域に有効波長域を有さず、波長６００ｎｍ以上の可視域および赤外域に有効波長域を有することを特徴とする金型監視装置。
【請求項２】
監視カメラは、カットオン波長が６００〜６５０ｎｍの波長範囲内にある波長選択フィルタを備えていることを特徴とする請求項１に記載の金型監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば射出成形機における可動金型の型面の状態を監視カメラによって監視する金型監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図７に示すように、互いに雌雄の関係にある固定金型５１および可動金型５３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、固定金型５１と可動金型５３とが密着されることにより形成される空間内に、溶融樹脂が充填されて冷却固化されることにより成形品が製造される。その後、可動金型５３を後退させて固定金型５１から離間させた状態において、可動金型５３に付着保持されている成形品が不図示の突出し機構によって可動金型５３から取り出され、所定の収容スペースに搬送される。固定金型５１および可動金型５３は、それぞれ、固定プラテン５０および可動プラテン５２に固定されている。
しかして、このような構成の射出成形機においては、例えば可動金型５３に成形品を残留させた状態で両金型を閉じててしまうと、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５３の型面５３Ａの状態を監視する必要があり、可動金型５３の型面５３Ａの状態を監視するための金型監視装置として種々のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような金型監視装置としては、図７に示すように、固定金型５１が設けられた固定プラテン５０に固定された監視カメラ６３によって、可動金型５３の型面５３Ａの状態を撮影して逐次監視する構成のものが知られている。同図において、６２は、監視カメラ６３によって得られた画像を表示する表示部６１を備えた装置本体、６４は、監視カメラ６３を保持するカメラ保持手段である。
可動金型５３の型面５３Ａの状態を監視する方法について具体的に説明すると、一連の成形作業が行われた後における可動金型５３の型面５３Ａの状態を監視カメラ６３によって撮影し、得られた画像の輝度レベルと、予め装置本体６２に記憶しておいた基準画像、すなわち可動金型５３の型面５３Ａに樹脂成形品が付着していない場合における画像の基準輝度レベルとを比較することにより、金型内の成形品の有無を検出している。
【０００４】
しかしながら、このような監視方法の金型監視装置６０においては、例えば金型監視装置６０を配設した工場が備えている照明から放射される可視光の輝度が何らかの原因で変化したような場合など外乱光の影響によって、例えば金型内に成形品が存在しないにも関わらず、成形品が存在すると判別するなどの誤動作を生ずる問題があった。
【０００５】
このような問題に対して、例えば多数の発光ダイオードから放射される赤外線を、可動金型の型面に投射し、可動金型の型面によって反射された赤外線を、可視光線を遮断する機能を有するフィルタを介してイメージセンサに入光させ、これにより、可動金型の型面を撮像する構成の金型監視装置が提案されている（特許文献２参照。）。
このような構成の金型監視装置によれば、射出成形機周辺の外部照明などによる可視光線の影響を原理的に排除することができるため、上述したような誤動作が生ずることを確実に防止することができる、と記載されている。
【特許文献１】特許第３３９７３５５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０５７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に開示されている技術においては、次に示すような問題がある。すなわち、樹脂等の射出成形を行うに際しては、作業者は、監視カメラおよび可動金型の型面を照らす光源が可動金型の型面に対して最適な位置に配置されるよう、位置調整を行うことが必要である。このような位置調整作業は、通常、表示部に映し出される画像を視認しながら行われている。
然るに、前記技術においては、可視光線をフィルタによって遮断しているため、作業者が表示部に映し出される画像を視認することが困難となるため、監視カメラの位置調整、例えば撮影範囲（視野）、撮影角度および照準の調整などを行うために煩雑な作業が必要となり、所定の位置調整作業を適切に行うことができない。
また、光源の位置調整作業を行う場合についても、同様の問題を有する。
【０００７】
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、監視カメラおよび光源の位置調整を表示部に表示される画像を視認しながら適切に行うことができ、しかも、可視光線を利用したものでありながら、可動金型の型面の状態を高い信頼性をもって正確に監視す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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の金型監視装置は、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た成形機の、前記可動金型の型面に向けて光を投射する光源と、当該可動金型の型面により反射された光に基づいて、可動金型の型面の状態を監視する監視カメラと、当該監視カメラにより得られる画像を表示する表示部を有する装置本体とを備えたものにおいて、
光源として、６００〜７７０ｎｍの波長範囲のうちの少なくとも一部の波長範囲の可視光線および波長７７０ｎｍ以上の赤外線を放射するものが用いられており、
波長６００ｎｍ未満の可視域に有効波長域を有さず、波長６００ｎｍ以上の可視域および赤外域に有効波長域を有することを特徴とする。
ここに、「有効波長域」とは、金型監視装置が感度を示す波長範囲をいう。
【０００９】
本発明の金型監視装置においては、監視カメラは、カットオン波長が６００〜６５０ｎｍの波長範囲内にある波長選択フィルタを備えた構成のものとすることができる。
「カットオン波長」とは、短波長ブロッキング域から透過率が増加してピーク透過率に移るとき、透過率が５％になる波長をいう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の金型監視装置によれば、特定の波長範囲の可視域および赤外域に有効波長域を有することにより、特定の波長範囲の可視域および赤外域の光に基づいて可動金型の型面の画像データが取得されるので、可動金型の型面に対する光源および監視カメラの位置調整作業を表示部に表示される画像を視認しながら行うことができる結果、所定の位置調整作業を適切に行うことができ、しかも、有効波長域における可視域の波長範囲が適正な大きさに制限されるので、可視光線を利用したものでありながら、外乱光の影響を実質的に受けることがなく、可動金型の型面の状態を高い信頼性をもって正確に監視することができる。
具体的には、監視カメラがカットオン波長が特定の波長範囲内にある波長選択フィルタを備えてなるものであることにより、カットオン波長以上の可視域および赤外域の波長範囲に有効波長域を有する状態が達成され、上記効果を確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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用斜視図である。
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とガイドレール（図示せず）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１５に固定された可動金型１６とを有してなる。固定金型１１および可動金型１６は、互いに雌雄の関係にある。
【００１２】
金型監視装置は、固定プラテン１０の上面に設けられた、監視面である可動金型１６の型面１６Ａに向けて光を投射する光源２０と、固定プラテン１０の上面に設けられた、可動金型１６の型面１６Ａの状態を監視する監視カメラ３０およびこの監視カメラ３０を保持するカメラ保持手段２５と、監視カメラ３０で撮影された画像データに対して適宜の画像処理がなされた可動金型１６の型面１６Ａの画像を表示する表示部２３を備えた装置本体２２と、監視カメラ３０と装置本体２２とを電気的に接続する接続ケーブル２４とを備えている。
【００１３】
光源２０としては、６００ｎｍ〜７７０ｎｍの波長範囲のうち少なくとも一部の波長範囲の可視光線および７７０ｎｍ以上の波長範囲の赤外線を放射するものが用いられ、この実施例においては、例えば、図２に示すような発光特性を有する白熱電球を備えた照明装置が用いられている。なお、本発明において、「可視光線」とは、波長が３８０ｎｍ〜７７０ｎｍの波長範囲内の光線を意味するものとする。
この実施例において用いられる照明装置は、例えば白熱電球を備えた発光部が変形自在な保持手段２１によって保持されており、これにより、白熱電球から放射される光の投射角度が自在に調整可能とされている。
【００１４】
監視カメラ３０は、図３に示すように、筒状のケーシング３１と、このケーシング３１における可動金型側の開口部に嵌め込まれた撮像部３５と、この撮像部３５により得られた画像データ信号を装置本体２２に送信する機能を有する制御回路３２とを有し、入光面が可動金型１６の型面１６Ａを指向するよう傾斜した姿勢で、撮影角度が自在に調整可能に構成されたカメラ保持手段２５によって保持されている。
【００１５】
撮像部３５は、特定の光学特性を有する波長選択フィルタ３６と、この波長選択フィルタ３６を透過した光を集光するための集光レンズ３７と、集光された光を結像して画像データを得るセンサ素子３８とが、可動金型１６の型面１６Ａによって反射された反射光の入射方向に対してこの順で並ぶよう配置されている。
【００１６】
波長選択フィルタ３６は、基材の表面に誘電体多層膜が形成されたものよりなり、この誘電体多層膜の組成によって、波長６００ｎｍ以下の光が遮断されるよう、カットオン波長が６００〜６５０ｎｍの波長範囲内に設定されたものである。
この実施例においては、波長選択フィルタ３６として、例えば厚みが０．２μｍである酸化ベリリウム層と、厚みが０．１μｍであるフッ化マグネシウム層との２つの層がこの順で積層されてなる厚みが０．３μｍの誘電体多層膜が、厚みが３ｍｍであるガラスよりなる基材の表面に形成されてなるものであって、図４に示すような特性を有するものが用いられている。
【００１７】
カットオン波長を上記数値範囲に規定した理由は次に示すとおりである。すなわち、カットオン波長が６００ｎｍ未満に設定された場合には、後述する監視カメラ３０および光源２０の位置調整作業を行うには支障はないが、短波長の可視光線を含めて比較的広い波長範囲の可視光線が波長選択フィルタ３６を透過するため、可視光線の透過光量が多くなり、金型内に残存する成形品の有無の確認を行うに際して、工場照明の影響などの外乱光の影響を受けやすくなる。一方、カットオン波長が６５０ｎｍ以上に設定された場合には、金型内に残存する成形品の有無を確認するには支障はないが、波長選択フィルタ３６を透過する可視光線の波長範囲が狭くなりすぎて可視光線の透過光量が減少するため、監視カメラ３０および光源２０の位置調整作業を行うのに支障が生じるからである。
【００１８】
センサ素子３８としては、１０００ｎｍ以下の波長範囲に感度を有するものが用いられ、この実施例においては、例えば図５に示すような分光感度特性、すなわち波長６００ｎｍにおいてピーク感度を有するものが用いられている。
【００１９】
以下においては、上記金型監視装置による可動金型１６の型面１６Ａの状態を監視する方法について説明する。
先ず、可動金型１６が所定の監視位置に位置されるよう型開きされた状態において、光源２０および監視カメラ３０の位置調整作業が行われる。具体的には、光源２０は、例えば可動金型１６の型面１６Ａの全体が照射されるよう、投射角度が調整され、監視カメラ３０は、装置本体２２の表示部２３に表示される可動金型１６の型面１６Ａの画像を視認しながら、可動金型１６の型面１６Ａによって反射された可視光線が有効に検出されるよう、監視範囲（視野）、撮影角度および照準などが調整される。
監視カメラ３０の位置調整を行う際に利用される画像データは、次のようにして取得される。すなわち、光源２０が点灯されて光源２０から放射される光が所定の監視位置に位置されている可動金型１６の型面１６Ａに投射されると、型面１６Ａによって反射された可視光線および赤外線が監視カメラ３０における波長選択フィルタ３６および集光レンズ３７を介してセンサ素子３８に入光され、センサ素子３８によって結像されて画像データ信号が取得される。この画像データ信号は、制御回路３２の機能によって装置本体２２に送信されて、装置本体２２によって適宜の画像処理がなされた後、装置本体２２の表示部２３に表示される。
【００２０】
そして、実際の成形工程における可動金型１６の型面１６Ａの状態の監視、すなわち金型内に残存する成形品の有無の確認は、予め、少なくとも成形品が付着保持されていない状態の型面１６Ａの画像を基準画像データとして取得し、装置本体２２に記録（登録）しておき、上述した溶融樹脂の充填、冷却固化および成形品の搬送を含む一連の成形処理が行われた後の可動金型１６の型面１６Ａの状態を監視カメラ３０によって撮像することにより得られる画像データと、基準画像データとを比較することにより、行われる。
具体的には、成形処理が行われた後における画像データの輝度レベルが、基準画像データの基準輝度レベルと一致する場合には、金型内に成形品が残存していないと判断されて次の成形処理が行われ、基準画像データの基準輝度レベルと一致しない場合には、金型内に成形品が残存していると判断されて、可動プラテン１５の動作を制御するためのコントローラに対して装置本体２２から制御信号が送信されて成形作業が中止される。
【００２１】
而して、上記構成の金型監視装置によれば、監視カメラ３０が、カットオン波長が６００〜６５０ｎｍの波長範囲内にある特定の波長選択フィルタ３６を備えていると共に、１０００ｎｍ以下の波長範囲に感度を有すると共に波長６００ｎｍにおいてピーク感度を有するセンサ素子３８を備えたものであり、これにより、波長６００ｎｍ未満の可視域に有効波長域を有さず、波長６００ｎｍ以上の可視域および赤外域に有効波長域を有する構成とされていることにより、カットオン波長以上の可視域および赤外域の光に基づいて可動金型１６の型面１６Ａの画像データが取得されるので、作業者は、監視カメラ３０および光源２０の位置調整作業を装置本体２２の表示部２３を視認しながら行うことができ、従って、所定の位置調整作業を適切にかつ容易に行うことができる。
しかも、波長選択フィルタ３６の機能によって、感度を有する可視光線の波長範囲がカットオン波長以上の赤外域に近い波長範囲に狭められるので、図６に示す実験結果からも明らかなように、可視光線を利用したもの換言すれば監視カメラ３０が可視光線に感度を有するものでありながら、外乱光の影響を実質的に受けることがなく、可動金型１６の型面１６Ａの状態の監視、すなわち、金型内に残存する成形品の有無の確認を高い信頼性をもって正確に行うことができる。
【００２２】
上記実施例における金型監視装置の監視精度を確認するために行った実験例を示すと、監視カメラ３０における波長選択フィルタ３６として、カットオン波長が６００ｎｍに設定されたものを用い、射出成形機の動作条件を１時間当たり２００回の成形作業が行われるよう設定して可動金型１６の型面１６Ａを監視し、２４時間の間、誤認識が発生する回数を調べたところ、図６において実線で示すように、特定の波長選択フィルタ３６を備えていることにより、監視カメラ３０の設定感度を高く設定した場合であっても、誤認識が発生する頻度を低く抑制することができ、高い精度で監視することができることが確認された。ここに、「誤認識の発生回数」は、可動金型１６の型面１６Ａの状態についての、表示部２３に表示される画像を視認することにより作業者によってなされた判断と、装置本体２２によりなされる判断とが異なる場合を、誤認識が発生したものとしてカウントしたものである。
一方、波長選択フィルタを具備していないこと以外は本実施例のものと同一の構成を有する比較用の金型監視装置により、同様の実験を行ったところ、図６において破線で示すように、設定される監視カメラの設定感度が低い場合でも、誤認識が発生するようなると共に、設定感度を高く設定するに従って誤認識の発生頻度が急激に高くなることが確認された。この理由は、図５に示すセンサ素子３８の感度特性から明らかなように、センサ素子が可視域のほぼ全域にわたる波長範囲に感度を有するものであるので、外乱光の影響を受けやすいためであると考えられる。
【００２３】
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、本発明の金型監視装置においては、光源は、６００ｎｍ〜７７０ｎｍの波長範囲のうち少なくとも一部の波長範囲の可視光線および７７０ｎｍ以上の波長範囲の赤外線を放射するものであればよく、白熱電球に限らず、放電ランプや発光ダイオードを用いることもできる。また、光源の設置位置は、固定プラテンの上面に限らず、固定プラテンのその他の面または可動プラテンの何れの面にも取り付けることができる。
また、本発明の金型監視装置においては、監視カメラの視野は、可動金型の型面の全領域である必要はなく、成形品が付着保持されるべき領域がカバーされていればよい。
【００２４】
さらに、本発明の金型監視装置において実施される監視方法においては、例えば基準画像データとして、さらに、成形品（良品と確認されたもの）が付着保持されている状態の画像データを記録（登録）しておき、成形品が製造されて金型が型開きされた状態、すなわち成形品が金型から突き出される前の状態の型面の画像データとこの基準画像データとの比較を行うことにより、正常に成形が行われているか否かの確認が行われるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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を概略的に示す説明用斜視図である。
【図２】本実施例において用いられる照明装置の発光スペクトル曲線を示す図である。
【図３】本実施例における監視カメラの一構成例を示す説明図である。
【図４】本実施例における波長選択フィルタの、入射角が０°の場合の特性を示す図である。
【図５】本実施例においるセンサ素子の分光感度特性を示す図である。
【図６】本実施例における金型監視装置の監視精度を確認するために行った実験の結果を示す図である。
【図７】従来における射出成形機の一例における要部の構成を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  固定プラテン
１１  固定金型
１５  可動プラテン
１６  可動金型
１６Ａ  型面
２０  光源
２１  保持手段
２２  装置本体
２３  表示部
２４  接続ケーブル
２５  カメラ保持手段
３０  監視カメラ
３１  ケーシング
３２  制御回路
３５  撮像部
３６  波長選択フィルタ
３７  集光レンズ
３８  センサ素子
５０  固定プラテン
５１  固定金型
５２  可動プラテン
５３  可動金型
５３Ａ  型面
６０  金型監視装置
６１  表示部
６２  装置本体
６３  監視カメラ
６４  カメラ保持手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007021797.tif 000008
【図７】
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