特開 2024-154424 端面評価

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154424

(43)【公開日】2024-10-30

(54)【発明の名称】端面評価

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/18 20060101AFI20241023BHJP

   G06T 7/00 20170101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

B29C65/18

G06T7/00 610Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024066998

(22)【出願日】2024-04-17

(31)【優先権主張番号】23168524

(32)【優先日】2023-04-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】311017474

【氏名又は名称】ゲオルク フィッシャー ローアライトゥングスズュステーメ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｏｒｇ Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｒｏｈｒｌｅｉｔｕｎｇｓｓｙｓｔｅｍｅ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｅｂｎａｔｓｔｒａｓｓｅ １１１，ＣＨ‐８２００ Ｓｃｈａｆｆｈａｕｓｅｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】アレッサンドロ アネロ

(72)【発明者】

【氏名】エディン ハシフィク

(72)【発明者】

【氏名】マリアノ グティアレツ

【テーマコード（参考）】

4F211

5L096

【Ｆターム（参考）】

4F211AG08

4F211AP20

4F211AQ01

4F211TA01

4F211TC11

4F211TD07

4F211TH16

4F211TJ11

4F211TN07

4F211TW15

5L096BA03

5L096EA18

(57)【要約】      （修正有）

【課題】導管構成要素同士の突合せ溶接部の品質評価方法を提供する。
【解決手段】突合せ溶接機によるプラスチック部材同士、好ましくは導管構成要素同士の突合せ溶接部を品質評価する方法であって、２つのプラスチック部材を互いに同軸の位置で緊締装置によって緊締して位置固定し、プラスチック部材の、互いに向かい合って位置する端面を、相互間に進入可能なプレーナによって平削りし、プラスチック部材端部を、相互間に進入可能な熱板によって溶融し、溶融に続いて互いに接合し、溶融後、プラスチック部材端部の端面に生じた溶融領域を少なくとも１つのカメラによって検査する、方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

突合せ溶接機（１）によるプラスチック部材（２）同士、好ましくは導管構成要素（２）同士の突合せ溶接部を品質評価する方法であって、２つのプラスチック部材を互いに同軸の位置で緊締装置（３）によって緊締して位置固定し、前記プラスチック部材（２）の、互いに向かい合って位置する端面（４）を、相互間に進入可能なプレーナによって平削りし、プラスチック部材端部（５）を、相互間に進入可能な熱板によって溶融し、溶融に続いて互いに接合する、方法において、
前記溶融後、前記プラスチック部材端部（５）の前記端面（４）に生じた溶融領域（６）を少なくとも１つのカメラ（７）によって検査することを特徴とする、方法。

【請求項2】

カメラ（７）による前記溶融領域（６）の検査を両方の前記プラスチック部材端部（５）の接合前に行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記カメラ（７）による前記プラスチック部材（５）の前記端面（４）の撮像を斜めの視野角（８）で行うことを特徴とする、請求項１または２記載の方法。

【請求項4】

前記カメラ（７）の画像を評価のために補正することを特徴とする、請求項３記載の方法。

【請求項5】

画像を実施して前記カメラ（７）の斜めの視野角（８）から正面画像に変換することを特徴とする、請求項３記載の方法。

【請求項6】

前記端面（４）における前記溶融領域（６）の、補正された画像もしくは正面画像に変換された画像を、画像評価システムによって品質として可または不可に分類することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施するための突合せ溶接機（１）であって、基礎ユニット（９）と、プレーナと、熱板と、制御装置と、互いに同軸に向かい合って位置する少なくとも２つの緊締装置（３）と、互いに向かい合った２つの前側平面（１１）とを備える、突合せ溶接機（１）において、
前記突合せ溶接機（１）に、プラスチック部材端面（４）を撮像するための少なくとも１つのカメラ（７）が配置されていることを特徴とする、突合せ溶接機（１）。

【請求項8】

前記カメラ（７）は前記突合せ溶接機（１）に不動に配置されていることを特徴とする、請求項８記載の突合せ溶接機（１）。

【請求項9】

前記カメラ（７）は前記突合せ溶接機（１）の前記前側平面（１１）に配置されていることを特徴とする、請求項８または９記載の突合せ溶接機（１）。

【請求項10】

前記カメラは、長手方向軸線に対してずらされて配置されていて、前記プラスチック部材端部（５）の端面（４）を撮像するための斜めの視野角（８）を有することを特徴とする、請求項７から９までのいずれか１項記載の突合せ溶接機（１）。

【請求項11】

前記突合せ溶接機（１）に少なくとも２つのカメラ（７）が配置されており、該カメラ（７）は、前記突合せ溶接機（１）のそれぞれ１つの前記前側平面（１１）に配置されていて、前記プラスチック部材（２）の互いに向かい合って位置する端面（４）に向けられていることを特徴とする、請求項７から１０までのいずれか１項記載の突合せ溶接機（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、突合せ溶接機によるプラスチック部材同士、好ましくは導管構成要素同士の突合せ溶接部を品質評価する方法であって、両方のプラスチック部材を互いに同軸の位置で緊締装置によって緊締して位置固定し、プラスチック部材の、互いに向かい合って位置する端面を、相互間に進入可能なプレーナによって平削りし、プラスチック部材端部を、相互間に進入可能な熱板によって溶融し、溶融に続いて互いに接合する、方法と、突合せ溶接機であって、基礎ユニットと、プレーナと、熱板と、制御装置と、互いに同軸に向かい合って位置する、溶接すべきプラスチック部材の長手方向軸線に沿って調節可能な少なくとも２つの緊締装置とを備え、互いに溶接すべき両方のプラスチック部材端部の、互いに向かい合った両方の緊締装置は、互いに向かい合った前側面を有する、突合せ溶接機とに関する。

【0002】

先行技術に基づき、プラスチック部材同士を溶接する方法および突合せ溶接機が公知であり、多くの場合、産業または供給において用いられる管と導管構成要素とを溶接するために使用される。非接触式の溶接機、例えばＩＲ溶接機は、導管のクリーンさひいては溶接部にも高い要求が課される場合に使用されることが多い。

【0003】

欧州特許第０８９９０８５号明細書には、プラスチック部材同士を溶接する方法であって、冷却プロセスを赤外線センサによって監視し、冷却時間を制御して、最適な溶接部を得る、方法が開示されている。

【0004】

同明細書では、最適な冷却プロセスが維持されている場合でも、それにもかかわらず、溶接シームに空洞が生じてしまうという欠点がある。この空洞は認識することができず、これによって、好ましくない溶接結合部が設備内に組み込まれてしまう。

【0005】

本発明の課題は、溶接プロセスを中断する必要なしに、溶接結合部の品質が早期に検査される方法と、これに関連した突合せ溶接機とを提案することである。

【0006】

この課題は、本発明によれば、溶融後、プラスチック部材端部の端面に生じた溶融領域が少なくとも１つのカメラによって検査され、このために、突合せ溶接機に、プラスチック部材端面を撮像するための少なくとも１つのカメラが配置されていることによって解決される。

【0007】

突合せ溶接機によってプラスチック部材同士、好ましくは導管構成要素同士の突合せ溶接部を品質評価するための本発明に係る方法では、両方のプラスチック部材が互いに同軸の位置で緊締装置によって緊締されて位置固定される。導管構成要素には、互いに溶接可能である管、継手ならびに器具および弁が含まれる。本発明に係る方法では、プラスチック部材の、互いに向かい合って位置する端面が、相互間に進入可能なプレーナによって平削りされる。これによって、凹凸または不純物が除去される。このことは、溶接接合部の品質にとって重要である。次いで、プラスチック部材端部が、相互間に進入可能な熱板によって溶融される。この熱板は、前もって使用されたプレーナの代わりに、プラスチック部材端部同士の間に配置され、これらのプラスチック部材端部を非接触式に、好ましくは赤外線熱板によって加熱する。

【0008】

溶融に続いて、プラスチック部材端部が互いに接合される。このためには、相互間に配置された熱板が遠ざけられ、プラスチック部材が互いに押し合わされる。溶融直後に、プラスチック部材端部の端面に生じた溶融領域が、少なくとも１つのカメラによって検査される。このことは、熱板を遠ざけている最中であって、プラスチック部材端部を互いに接し合わせるよりも前の短い時間窓において行われる。

【0009】

好ましくは、カメラによる溶融領域の検査は両方のプラスチック部材端部の接合前に行われる。これによって、検査が付加的な時間を必要とせず、溶接プロセス中に行われ、これによって、溶接領域が接合前にもはや冷却されない。

【0010】

カメラによるプラスチック部材の端面の撮像が斜めの視野角で行われると好適な構成であると判った。これによって、まず、カメラをプラスチック部材端部の端面同士の間で正面にもたらす必要がなくなり、カメラを端面よりも外側にもしくは端面に対してずらして不動に配置することが可能となり、これによって、溶融直後に、溶融された領域を備えた端面の画像を作成することが可能となる。

【0011】

カメラの画像が評価のために補正されると有利であると判った。画像の補正によって、斜めに検出された画像が正面画像に変換される。これによって、画像評価システムを用いて画像を評価し、端面の溶融領域の品質を溶接部にとって十分または不十分として分類することが可能となる。有利には、品質が不十分として分類されると、溶接プロセスが停止され、プラスチック部材端部が再度平削りされ、新たな溶融が行われるか、または溶接すべき部材が溶接機から取り除かれ、別の部材に置き換えられる。溶融領域のこういった早期の検査および品質の認識は、１つには、溶接シーム全体を切り離す必要がなく、両方の個々の端面を再度過剰に平削りしさえすればよいことにより、材料損失を節減することができ、もう１つには、溶融領域における欠陥もしくは不十分な品質が早期に認識された際の不要なステップを回避することができることにより、時間も節減することができる。

【0012】

当然ながら、カメラは、すでに、緊締されたプラスチック部材を認識するために使用されてもよい。これによって、自律的に、例えば、溶接すべきプラスチック部材の寸法、材料およびその他の特性が識別され、突合せ溶接機に伝送されるか、もしくは制御装置、これによって、手動での入力を回避することができ、このことも、やはり欠陥低減に寄与している。

【0013】

カメラの斜めの視野角による画像が正面画像に変換されると有利である。すでに前述したように、変換だけ、正面画像が画像の評価のために用いられる。変換による補正画像もしくは正面画像によって、空洞、封入物、気泡形成部、燃焼物、不純物およびその他の望ましくない組織変化部を認識して評価することができる。好ましくは、画像評価システムとアルゴリズムとによって、要求されている品質にどの溶融領域が相当していて、どの溶融領域が相当していないのかが評価される。アルゴリズムが、経験値自体に基づき最適化されているか、またはアルゴリズムが、操作者による入力された経験値に基づき最適化可能であるかもしくは自己学習可能であると有利である。

【0014】

撮像が、斜め下方からプラスチック部材端部の向かい合って位置する端面に向かって行われると有利である。

【0015】

プラスチック部材同士を端面側で溶接すると共にプラスチック部材同士の突合せ溶接部を品質評価する方法を実施するための本発明に係る突合せ溶接機は、基礎ユニットと、プレーナと、熱板と、制御装置と、互いに同軸に向かい合って位置する少なくとも２つの緊締装置と、互いに向かい合った２つの前側平面とを有しており、突合せ溶接機に、プラスチック部材端面を撮像するための少なくとも１つのカメラが配置されている。

【0016】

本発明に係る突合せ溶接機は、安定した基礎ユニットを有している。この基礎ユニットには、好ましくは、プレーナと熱板とが旋回可能にかつ長手方向軸線に沿って移動可能に配置されている。これによって、各々の方法ステップの時点でプレーナまたは熱板をプラスチック部材端部同士の間に旋回させて、相応のプロセスステップを実施することができる。溶接プロセスを制御するために、突合せ溶接機は、工程の時間的なフローならびに温度を制御する制御装置を有している。互いに溶接すべきプラスチック部材、好ましくは管構成要素は、突合せ溶接機の、同軸に配置された複数の緊締装置内に緊締されている。好ましくは、緊締された１つのプラスチック部材の少なくとも１つの緊締装置をもしくは突合せ溶接機の一方の側で長手方向軸線に沿って移動させて、プラスチック部材端部の端面を方法ステップに相応して位置決めし、最終的にプラスチック部材を互いに接合することができる。本発明に係る突合せ溶接機は、相互間にプレーナと溶接板とが旋回により進入させられる互いに向かい合って位置する２つの前側平面を有している。

【0017】

プラスチック部材端部は、互いに接合されるように、前側平面を越えて突出しているかもしくは張り出している。両方の前側平面は互いに向かい合って位置していて、突合せ溶接機の両方の緊締ユニットの、溶接領域に向かい合った前側平面を成している。プラスチック部材を互いに溶接するために、それぞれ１つの緊締ユニットにそれぞれ１つのプラスチック部材が配置されている。前側平面は、突合せ溶接機の緊締ユニットの、互いに向かい合った両方の端面によって形成される。前側平面は、好ましくは、両方のプラスチック部材の互いに向かい合った２つの緊締装置によって形成されるかまたは基礎ユニットによって形成される。プラスチック部材端面を撮像するために、突合せ溶接機に少なくとも１つのカメラが配置されている。このカメラが、突合せ溶接機の、旋回不能な剛性のユニットに配置されていて、好ましくはプレーナまたは溶接板に配置されていないと有利である。

【0018】

カメラが溶接機に不動に配置されていると有利である。カメラが撮像中にも運動を実施しないことによって、画像が極めて明瞭かつ鮮明になる。

【0019】

好ましくは、カメラは突合せ溶接機の前側平面に配置されている。これによって、カメラをプラスチック部材端部の端面に向けることができる。カメラが保護されているようにすべく、カメラが、前側平面に設けられた凹部内に配置されていると有利である。さらに、カメラが、プラスチック部材端部の互いに向かい合って位置する端面に斜めに向けられることを達成するために、鉛直方向に延在する前側平面に対して斜めに配置されていると有利である。

【0020】

カメラが、長手方向軸線に対してずらされて配置されていて、プラスチック部材端部の端面を撮像するための斜めの視野角を有すると好適な実施形態であると判った。したがって、カメラは、端面の正面もしくは端面に対して垂直に向けられているのではなく、プラスチック部材の横断面の中心に対してずらされて配置されている。

【0021】

好ましくは、カメラは、プラスチック部材の端面に対して側方にずらされて配置されている。

【0022】

好ましくは、突合せ溶接機に少なくとも２つのカメラが配置されており、これらのカメラは、それぞれ突合せ溶接機の１つの前側平面に配置されていて、プラスチック部材の互いに向かい合って位置する端面に向けられている。

【0023】

カメラが、溶接すべきプラスチック部材よりも下側で前側平面に配置されていると有利であると判った。これによって、カメラが、互いに向かい合って位置する端面に向かって上向きに斜めの視野角で溶接領域の撮像を行うことができる。

【0024】

全ての可能な構成手段は互いに自由に組合せ可能である。

【0025】

本発明の１つの実施例を図面に基づき説明する。なお、本発明はこの実施例にだけ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】互いに向かい合って位置する緊締済みの２つのプラスチック部材端部の三次元図である。

【図2】溶融領域を認めることができる、互いに向かい合って位置する２つのプラスチック部材端部の三次元図である。

【図3】突合せ溶接機の一部領域の正面図である。

【0027】

図１には、本発明に係る突合せ溶接機１の一部領域が、これから溶接すべき緊締済みのプラスチック部材２、好ましくは導管構成要素２と共に示してある。突合せ溶接機１は、基礎ユニット９と、プレーナ（図示せず）と、溶接板（図示せず）とを有している。さらに、本発明に係る突合せ溶接機１は、プラスチック部材２を位置固定する互いに同軸に配置された緊締装置３を有している。突合せ溶接機１は、互いに向かい合った２つの前側平面１１を有しており、これらの前側平面１１を越えて、溶接すべきプラスチック部材２の端部６が張り出している。前側平面１１は、好ましくは、２つの緊締装置３または基礎ユニット９の、互いに向かい合った端面によって形成される。前側平面１１は、突合せ溶接機１の、互いに溶接すべきそれぞれ１つのプラスチック部材２を不動に緊締する両方の緊締領域の、鉛直方向に延在する前面を形成している。前側平面１１には、プラスチック部材２の端面４を撮像するためのそれぞれ１つのカメラ７が配置されている。図面には、このカメラ７の斜めの視野角８が良好に認められる。カメラ７は、好ましくは、溶接機１における前側平面１１に対して斜めに配置されている。カメラ７が前側平面１１に不動に配置されていることによって、熱板を遠ざけることで溶融段階が終了させられると直ちに、斜めの視野角９からの溶融領域６の撮像が行われる。当然ながら、材料に対する平削り直後または平削り直前の表面の検査または部分認識のために、プラスチック部材２の端面４の撮像が行われてもよい。これによって、溶接すべきプラスチック部材に基づく突合せ溶接機１の自律的な位置調整が可能となる。制御装置と、格納されているデータとによって、機械が、溶接すべき部材を認識し、必要な全ての調整を自動的に実施し、溶接プロセスも自動的に進行する。さらに、撮像されて補正された画像を、予め設定された値もしくは画像と比較して、可または不可として分類する画像評価システムを用いて、検出された画像と、この画像の評価とによって、溶接プロトコルが直接作成されてもよい。

【符号の説明】

【0028】

１ 突合せ溶接機
２ プラスチック部材／導管構成要素
３ 緊締装置
４ プラスチック部材の端面
５ プラスチック部材端部
６ 溶融領域
７ カメラ
８ 斜めの視野角
９ 基礎ユニット
１０ 長手方向軸線
１１ 前側平面

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】