JP7487762B2 - 成形品確認装置 - Google Patents
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Description
この特許文献1に記載のスプレー塗装システムの成形品確認装置(材料塗布装置10)は、成形品(ワークピースW)の表面へ材料を塗布するものであり、回転保持部(缶回転駆動機構12)の一部である、成形品を保持するワークピースホルダを有している。
また、成形品確認装置(材料塗布装置10)には、液体噴射部(材料塗布機構14)が設けられ、制御ユニット(制御機構18)によって材料塗布のオン/オフを制御している。
制御ユニット(制御機構18)は、圧延方向検出部(速度検出器ないしセンサ22)から受信した信号を基に、成形品(ワークピースW)の回転速度の決定や、材料塗布のオン/オフを制御することで、余分なコーティングを最小にするとともに、スプレーポケット内に成形品(ワークピースW)が滞在する時間を短縮しようとするものである。
また、無印刷の成形品にシール等を貼り付けて目印を付けることも考えられるが、シールの貼り付けや取り外しに必要な作業工程数の増加等、コストアップしてしまう虞があった。
これによって、目印を付けていない金属成形品であっても、圧延方向検出部が確認した反射光の強度の連続的な変化を基に制御ユニットが金属成形品の圧延方向を検出することができる。
また、制御ユニットが圧延方向検出部から金属成形品の回転に伴う反射光の強度の連続的な変化情報を得ることで、金属成形品の回転を捉えることもでき、金属成形品の圧延方向や回転速度、回転角度(回転回数)の情報を基に、成形品回転ユニットの動作を制御することもできる。
また、制御ユニットは、圧延方向検出部から受け取った受光部が受光した反射光の強度の連続的な変化情報を基に、回転保持部に保持された金属成形品の圧延方向の変化時間から回転速度を算出可能に構成されているため、制御ユニットが金属成形品の回転速度の変化をより一層詳細に捉えることができ、例えば、金属成形品回転時にスリップが発生した場合等の状況をより正確に制御ユニットが把握して、回転保持部の状況に応じて成形品回転ユニットの動作を適切に制御することができる。
請求項3に記載の構成によれば、圧延方向検出部は、照射対象面(圧延目)に対して、100mm以上200mm以下の距離に配置されているため、照射対象面(圧延目)からの反射光を大きく減衰されることなく受光部で確実に受光でき、より一層確実に金属成形品の圧延方向を圧延方向検出部が検出することができる。
これによって、成形品回転ユニット内での作業が正常に完了したか否かを金属成形品の回転速度の情報から制御ユニットが容易に判別することができるため、例えば、成形品回転ユニット内での液体噴射部による液体の噴射時間や金属成形品を回転させる時間を一定値に固定した場合でも、金属成形品への液体の塗布の回転角度(塗布範囲)を一定に保って安定して成形品を供給・生産できる。
請求項6に記載の構成によれば、制御ユニットは、算出した回転保持部に保持された金属成形品の回転速度を基に、液体噴射部からの液体の噴射開始および噴射終了を制御可能に構成されているため、金属成形品の回転速度の変化に伴って液体噴射部からの液体の噴射時間を制御ユニットが常に調整することができ、確実に液体を金属成形品に必要量塗布することができる。
請求項8に記載の構成によれば、回転保持手段で保持した圧延金属板から成形した金属成形品の照射対象面からの反射光を圧延方向検出手段で確認するため、金属成形品の表面に残った、圧延時に発生する圧延方向に延びるように形成された細かい凹凸(圧延目)に照射光を照射し、その反射光を受光することで、金属成形品の回転に伴って向きが変わる圧延目からの反射光の強度の連続的な変化を確認することができる。
これによって、目印を付けていない金属成形品であっても、圧延方向検出手段で確認した反射光の強度の連続的な変化を基に金属成形品の圧延方向を捉えることができる。
また、圧延方向検出手段によって金属成形品の回転に伴う反射光の強度の連続的な変化情報を得ることで、金属成形品の回転を捉えることもできるため、金属成形品の圧延方向や回転速度、回転角度(回転回数)の情報を基に、例えば、回転保持手段による金属成形品の保持や回転等の取り扱いを制御することもできる。
また、圧延方向検出手段は、回転保持手段によって保持された金属成形品の表面である金属光沢を有した照射対象面に対して、垂直方向から所定の入射角度で照射光を照射して、照射対象面から反射した反射光の強度の連続的な変化情報を基に、回転保持手段によって保持された金属成形品の圧延方向の変化時間から回転速度を算出することができるため、圧延方向検出手段が金属成形品の回転速度の変化をより一層詳細に捉えることができ、例えば、金属成形品回転時にスリップが発生した場合等の状況をより正確に圧延方向検出手段が把握して、回転保持手段の状況に応じて成形品回転ユニットの動作を適切に制御することができる。
なお、説明のため、図面には成形品受入部、制御ユニット、成形品排出部を図示しない。
なお、本実施形態では、液体噴射部130は成形品Cの底部Cbにコーティング用の液体を噴射するものとして説明する。
圧延方向検出部125は、成形品Cの底部Cbの任意の箇所である照射対象面Csに照射光B1を照射する発光部126と、照射対象面Csに反射した照射光B1の反射光B2を受光する受光部127とを有し、制御ユニット(図示しない)に反射光B2の強度の連続的な変化情報を伝達可能に構成されている。
また、成形品Cの少なくとも底部Cbは圧延金属板の金属光沢面が露出している。
または、透明な塗料・インクや透明樹脂など、金属光沢面への照射光B1や金属光沢面からの反射光B2を遮らないものであれば、圧延金属板や成形品Cの表面が覆われていてもよい。
なお、成形品Cは金属光沢を有する圧延金属板であれば材質は限定されず、例えば、アルミニウム板や鋼板等を使用できる。
成形品Cは、回転保持部122のポケット123内に案内され、ローラ124で成形品Cの中心軸を回転中心として回転可能に胴部Cmを支持される。
このとき、成形品Cは回転伝達ベルト121とローラ124に挟まれるように位置し、回転伝達ベルト121によって回転力を伝達されて回転を開始する(手順3)。
なお、照射対象面Csは、成形品Cの底部Cbの回転に関係なく、発光部126から照射した照射光B1が成形品Cの底部Cbに到達した箇所のことである。
すなわち、回転している成形品Cに対して所定の角度で照射光B1を照射すると、成形品Cの回転に伴って照射対象面Csの状態が変化するため、受光部127で受光できる反射光B2の強度も変化する。
なお、成形品Cは圧延金属板から成形されているため、底部Cbには圧延方向に延びる細かい凹凸(圧延目の山Ct1、圧延目の谷Ct2)である圧延目Ctが無数に形成されている。
状態1において、図4に示すように、照射光B1は照射対象面Csの圧延目Ctに到達する。
圧延目Ctは縦方向に延びているため、照射光B1は圧延目Ctの山Ct1から谷Ct2にかけて照射され、反射光B2は圧延目Ctから様々な角度で拡散されるように照射対象面Csから反射される。
このとき、圧延目Ctは縦方向に延びていることから、図4に示すように照射光B1を圧延目Ctの延びる向きと同じ方向に所定の入射角度B1dで照射すると、正反射の角度となる反射光B2の成分が多くなり、受光部127で受光できる反射光B2の拡散反射の成分は少なく、受光部127で受光した反射光B2の強度は小さくなる。
圧延目Ctは横方向に延びているため、圧延目Ctの山Ct1から谷Ct2にかけて照射された照射光B1は、図6に示すように、圧延目Ctの山Ct1と谷Ct2との間の接続面Ct3から多く反射されるため、状態1に比べて拡散反射の成分が多くなり、多くの反射光B2を受光部127で受光することができ、受光部127で受光した反射光B2の強度は大きくなる。
すなわち、受光部127で受光する反射光B2の強度の連続的な変化は、成形品Cが1回転する間に角度0度(180度)での小さくなるピークと、角度90度(270度)での大きくなるピークが周期的に2度発生することがわかる。
また、圧延方向検出部125は発光部126から照射光B1を照射対象面Csに照射し、反射光B2を受光部127から受光できる構成であればよいため、高価な高精度カメラ等を使用する必要がなく、例えば、レーザセンサ等の安価な市販品を使用することができ、コストアップの抑制や、メンテナンス性を向上することができる。
照射光B1の光軸B1cの入射角度B1dが5度以上15度以下とするのが受光部127で反射光B2の強度の変化を十分に確認可能な程度の反射光B2を受光できるため好適である。
また、圧延方向検出部125と照射対象面Csとの距離Tは、100mm以上200mm以下とするのが受光部127で反射光B2の強度の変化を十分に確認可能な程度の反射光B2を受光できるため好適である。
具体的には、反射光B2の強度の変化情報を基に、成形品Cの回転速度が正常な回転速度の範囲に収まっているかを判別することによる判定を実施することが考えられるが、判定基準は成形品Cの回転速度に限定されず、例えば、成形品Cが所定の角度回転したか否かを判定基準としてもよい。
液体噴射部130による液体の噴射が正常に完了しなかった場合は、制御ユニット(図示しない)は成形品Cをエラー品として判定する(手順6)とともに、ターレット110を回転して成形品排出部(図示しない)に回転保持部122を移動させ、成形品受入部(図示しない)での上流から新たに搬送された成形品Cの受け入れを停止し(手順8)、成形品Cをエラー排出路(図示しない)から成形品確認装置100外へ排出し(手順9)、成形品確認装置100を停止する(手順10)。
なお、表1の横軸は経過時間を、縦軸は受光部127で受光した反射光B2の強度である。
すなわち、この成形品CはP1からP2で半回転し、P1からP3で1回転していることがわかる。
P1到達時が12msecで、P2到達時が54msecであることから、成形品Cが半回転する時間は42msecであり、84msecで1回転していることがわかる。
なお、成形品Cの回転が不安定であれば、反射光B2の強度の各ピーク間の時間のバラツキが大きくなるので、異常の発生を制御ユニット(図示しない)が簡単に検知することができる。
しかしながら、成形品Cの回転速度を確認するまで、すなわち、反射光B2の強度のピークP1とP2に到達するまで(P1到達までの時間に加えてさらに半回転42msec)の間液体を噴射できなくなるため、生産速度が遅くなってしまう虞がある。
また、制御ユニット(図示しない)がP1に到達したことを検知した時点で液体の噴射を開始し、P3に到達した時点で液体の噴射を停止することで生産速度を向上することも考えられるが、P1に到達するまで液体の噴射を開始できない分生産速度は遅くなり、P1に到達するまでの時間が成形品Cの圧延目Ctの向きによって変化(最大で半回転42msec)するため、生産速度が不安定となってしまう虞があった。
また、上述した実施形態では、成形品は回転伝達ベルトによって回転力を伝達されるものとして説明したが、成形品への回転伝達方法はこれに限定されず、例えば、ローラによって回転を伝達してもよい。
また、上述した実施形態では、成形品に液体噴射部からコーティング用の液体を成形品底部に噴射するものとして説明したが、噴射物の種類や噴射箇所はこれに限定されず、例えば、洗浄液や潤滑剤、冷却水、加圧エアなどを成形品胴部や成形品内部に噴射してもよい。
また、上述した実施形態では、圧延方向検出部は照射光を成形品の底部に照射するものとして説明したが、照射光の照射面はこれに限定されず、例えば、フランジ部や胴部、板部など金属光沢を有する面であれば適用可能である。
なお、複数の成形品の圧延方向を揃える整列装置を回転確認装置の構成に含む場合、表1ではピークを検出することにより圧延方向を特定していたが、ある一定の閾値(例えば表1の4500)を設定し、反射光の強度値がこれを超えた場合に大凡の圧延方向を特定することも可能である。
また、回転保持部に成形品の回転角度を検出する回転角度センサを搭載して、反射光の強度の連続的な変化の関係から特定した圧延方向と回転角度センサの出力から成形品の回転角度や圧延方向の向きを制御することも可能である。
110 ・・・ ターレット
120 ・・・ 成形品回転ユニット
121 ・・・ 回転伝達ベルト
122 ・・・ 回転保持部
123 ・・・ ポケット
124 ・・・ ローラ
125 ・・・ 圧延方向検出部
126 ・・・ 発光部
127 ・・・ 受光部
130 ・・・ 液体噴射部
C ・・・ 成形品
Cm ・・・ 胴部
Cb ・・・ 底部
Cs ・・・ 照射対象面
Ct ・・・ 圧延目
Ct1 ・・・ 圧延目の山
Ct2 ・・・ 圧延目の谷
Ct3 ・・・ 圧延目の山と谷の接続面
S ・・・ 塗布領域
B1 ・・・ 照射光
B2 ・・・ 反射光
B1c ・・・ 照射光の光軸
B2c ・・・ 反射光の光軸
B1d ・・・ 照射光の入射角度
B2d ・・・ 反射光の反射角度
T ・・・ 圧延方向検出部から照射対象面までの距離
Claims (8)
- 圧延金属板から成形した金属成形品を回転可能に保持する回転保持部および前記回転保持部に保持された金属成形品の圧延方向を検出する圧延方向検出部が設けられた成形品回転ユニットと、前記成形品回転ユニットの動作を制御する制御ユニットとを有した成形品確認装置であって、
前記圧延方向検出部は、前記回転保持部に保持された金属成形品の表面である金属光沢を有した照射対象面に照射光を照射する発光部と、前記発光部からの照射光のうち、照射対象面から反射した反射光を受光する受光部とを有し、
前記発光部は、照射対象面に対して、垂直方向から所定の入射角度で照射光を照射し、
前記制御ユニットは、前記圧延方向検出部から受け取った前記受光部が受光した反射光の強度の連続的な変化情報を基に、前記回転保持部に保持された金属成形品の圧延方向を検出可能に構成され、
前記制御ユニットは、前記圧延方向検出部から受け取った前記受光部が受光した反射光の強度の連続的な変化情報を基に、前記回転保持部に保持された金属成形品の圧延方向の変化時間から回転速度を算出可能に構成されていることを特徴とする成形品確認装置。 - 前記発光部は、照射対象面に対して、垂直方向から5度以上15度以下の入射角度で照射光を照射することを特徴とする請求項1に記載の成形品確認装置。
- 前記圧延方向検出部は、照射対象面に対して、100mm以上200mm以下の距離に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の成形品確認装置。
- 前記成形品回転ユニットは、前記回転保持部に保持した金属成形品を排出する成形品排出部をさらに有し、
前記成形品排出部は、前記回転ユニットから排出される金属成形品を正常品として排出する正規排出路と、エラー品として排出するエラー排出路とを有し、
前記制御ユニットは、算出した前記回転保持部に保持された成形品の回転速度を基に、前記回転ユニットから排出される金属成形品を正規排出路とエラー排出路のいずれかから排出するように前記成形品排出部に指示することを特徴とする請求項1に記載の成形品確認装置。 - 前記成形品回転ユニットには、前記回転保持部に保持された金属成形品の回転中に、金属成形品に向けて液体を噴射する液体噴射部を有することを特徴とする請求項1に記載の成形品確認装置。
- 前記制御ユニットは、前記圧延方向検出部から受け取った前記受光部が受光した反射光の強度の連続的な変化情報を基に、前記回転保持部に保持された金属成形品の圧延方向の変化時間から回転速度を算出可能且つ、算出した前記回転保持部に保持された金属成形品の回転速度を基に、前記液体噴射部からの液体の噴射開始および噴射終了を制御可能に構成されていることを特徴とする請求項5に記載の成形品確認装置。
- 前記圧延方向検出部は、反射型レーザセンサで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の成形品確認装置。
- 圧延金属板から成形した金属成形品を保持する回転保持手段と、前記回転保持手段によって保持された金属成形品の圧延方向を検出する圧延方向検出手段とを有する成形品の確認方法であって、
前記圧延方向検出手段は、前記回転保持手段によって保持された金属成形品の表面である金属光沢を有した照射対象面に対して、垂直方向から所定の入射角度で照射光を照射して、照射対象面から反射した反射光の強度の連続的な変化情報を基に、圧延方向を検出し、
前記圧延方向検出手段は、前記回転保持手段によって保持された金属成形品の表面である金属光沢を有した照射対象面に対して、垂直方向から所定の入射角度で照射光を照射して、照射対象面から反射した反射光の強度の連続的な変化情報を基に、前記回転保持手段によって保持された金属成形品の圧延方向の変化時間から回転速度を算出することを特徴とする成形品の確認方法。
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