(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送経路における溶接機（２１）の上流側に配設され、溶着前における被溶着部近傍の温度を検出する温度センサ（１４）と、
前記溶接機（２１）の下流側に配設され、溶着後における被溶着部近傍の温度を検出する温度センサ（１５）と、
前記溶接機の上流側及び下流側の前記温度センサ（１４）（１５）にそれぞれ接続され、被溶着部近傍における溶着前の温度に対する溶着後の温度上昇を求め、かつ、この溶着前後の温度差と規定値とを比較して被溶着部の溶着良否を判定する判定制御手段（２０）と
を備えたことを特徴とする被溶着物の溶着良否判定装置。
【請求項２】
溶着後における被溶着部近傍の温度を検出する前記温度センサ（１５）が、複数の温度センサからなることを特徴とする請求項１記載の被溶着物の溶着良否判定装置。
【請求項３】
前記温度センサが放射温度計からなることを特徴とする請求項１または２記載の被溶着物の溶着良否判定装置。
【請求項４】
前記搬送経路が回転テーブルの周縁上に設けられていることを特徴とする請求項１，２または３記載の被溶着物の溶着良否判定装置。
【請求項５】
被溶着物の外側から溶着前における被溶着部近傍の温度を検出し、
次いで、被溶着部を溶着し、
その後、被溶着物の外側から溶着後における被溶着部近傍の温度上昇を検出し、
これら溶着前温度と溶着後温度から溶着前後の温度差を演算し、この温度差と予め設定された規定値とを比較し、この比較結果に基づいて前記被溶着物の溶着良否を判定する
ことを特徴とする被溶着物の溶着良否判定方法。
【請求項６】
前記溶着後の温度検出を被溶着部近傍の複数箇所において行なうことを特徴とする請求項５記載の被溶着物の溶着良否判定方法。
【請求項７】
溶着前後における被溶着部近傍の温度差が６℃未満であるときに、溶着不良と判定することを特徴とする請求項５または６記載の被溶着物の溶着良否判定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば点滴用薬瓶の開口容器に装着される栓体枠の封止部分における溶着状態の良・不良を判定する場合に使用して好適な被溶着物の溶着良否判定装置およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年における溶接法の開発はめざましく、電子ビーム溶接，ＣＯ2アーク溶接，超音波溶接等が次々に開発され、それぞれ実用化されている。
これら溶接法のうち超音波溶接は、大量生産が可能であること，接合部の変形が少ないことおよび作業がきわめて短時間で済むこと等の利点をもつことから、種々の分野で広く用いられている。
【０００３】
このような超音波溶接法を用い、例えば医療産業分野において点滴用薬瓶等の栓体を構成するプラスチック製の栓体エレメント同士を溶着することが行なわれている。
【０００４】
通常、この種の点滴用薬瓶の栓体は、図５に示すように構成されている。この栓体につき、同図を用いて説明すると、同図において、符号１で示す栓体は、中栓２とゴム栓押さえ３とゴム栓４とカバーキャップ５とシール部材６とを備え、点滴用薬瓶７に装着される。
【０００５】
中栓２は、点滴用薬瓶７の開口端面７ａに装着され、中央に薄膜８を有するプラスチック製環状体によって形成されている。
ゴム栓押さえ３は、中栓２の反薬瓶側開口端面２ａに超音波溶接されており、全体が内外２つのフランジ９，１０を有するプラスチック製環状体によって形成されている。
ゴム栓４は、中栓２内に収納され、かつゴム栓押さえ３と薄膜８との間に介装されている。
【０００６】
カバーキャップ５は、ゴム栓４の反薄膜側にシール部材６を介して配設され、かつゴム栓押さえ３の内フランジ９と外フランジ１０との間に位置する環状の突起部９ａに高周波溶接されている。
シール部材６は、カバーキャップ５とゴム栓押さえ３との間に介装されており、全体が金属（アルミニウム）入りの円形板によって形成されている。
【０００７】
このように構成された栓体においては、点滴時にカバーキャップ５とシール部材６をゴム栓押さえ３から取り外した後、ゴム栓４および薄膜８に点滴液外部取出用管（図示せず）等を挿通させて点滴用薬瓶７内の点滴液中に臨ませることにより、点滴用薬瓶７内の点滴液が外部に取り出されるが、この点滴が良好に行なわれるために中栓２とゴム栓押さえ３とが十分に封止されている必要がある。
【０００８】
このため、栓体の製造ラインにおいて、中栓２とゴム栓押さえ３との封止部分における溶着状態の検査には、特に細心の注意が払われている。
【０００９】
従来、この種の検査には、中栓２とゴム栓押さえ３に対してこれらが相互に離間する方向に引張力を加えることにより、封止部分における溶着状態の良否を判別する方法が採用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の被溶着物の溶着良否判定方法においては、手作業での抜き取り検査によって行なわれているため、溶着の良否判定に多大の時間を要し、良否判定を迅速に行なうことができないという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、溶着前後における被溶着部近傍の各温度が互いに異なることに着目し、これら温度情報に基づいて演算，比較，判定等の一連処理を施す制御技術を巧みに利用することにより、被溶着物の溶着良否判定を自動的に行なうことができ、もって溶着良否判定を迅速に行なうことができる被溶着物の溶着良否判定装置およびその方法の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の被溶着物の溶着良否判定装置は、搬送経路における溶接機の上流側に配設され、溶着前における被溶着部近傍の温度を検出する温度センサと、前記溶接機の下流側に配設され、溶着後における被溶着部近傍の温度を検出する温度センサと、前記溶接機の上流側及び下流側の前記温度センサにそれぞれ接続され、被溶着部近傍における溶着前の温度に対する溶着後の温度上昇を求め、かつ、この溶着前後の温度差と規定値とを比較して被溶着部の溶着良否を判定する判定制御手段とを備えた構成としてある。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の被溶着物の溶着良否判定装置において、溶着後における被溶着部近傍の温度を検出する前記温度センサが、複数の温度センサからなる構成としてある。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の被溶着物の溶着良否判定装置において、温度センサが放射温度計からなる構成としてある。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１，２または３記載の被溶着物の溶着良否判定装置において、搬送経路が回転テーブルの周縁上に設けられている構成としてある。
【００１６】
請求項５記載の被溶着物の溶着良否判定方法は、被溶着物の外側から溶着前における被溶着部近傍の温度を検出し、次いで、被溶着部を溶着し、その後、被溶着物の外側から溶着後における被溶着部近傍の温度上昇を検出し、これら溶着前温度と溶着後温度から溶着前後の温度差を演算し、この温度差と予め設定された規定値とを比較し、この比較結果に基づいて前記被溶着物の溶着良否を判定する方法としてある。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の被溶着物の溶着良否判定方法において、温度センサによる溶着後の温度検出を被溶着部近傍の複数箇所において行なう方法としてある。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の被溶着物の溶着良否判定方法において、溶着前後における被溶着部近傍の温度差が６℃未満であるときに溶着不良と判定する方法としてある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
図１および図２は本発明の第１実施形態に係る被溶着物の溶着良否判定装置を示す平面図とブロック図、図３は本発明の第１実施形態に係る被溶着物の溶着良否判定方法を説明するために示すフローチャートである。
なお、図１および図２において、被溶着物については、図５において説明した中栓２とゴム栓押さえ３の溶着前の組立体および溶着後の組立体として用いている。
先ず、本実施形態における被溶着物の溶着良否判定装置につき、図１および図２を用いて説明する。
【００２０】
図１および図２において、符号１１で示す溶着良否判定装置は、回転テーブル１２と位置センサ１３と二組の温度センサ１４，１５とＡ／Ｄ変換器１６〜１９と判定制御手段２０とを備え、超音波溶接機２１に接続されている。
回転テーブル１２は、回転軸（図示せず）をその中心位置に有する円板テーブルからなり、矢印ｍで示す方向に所定の回転速度をもって回転し得るように構成されている。この回転テーブル１２の周縁上には、上流側の搬入位置Ａから下流側の搬出位置Ｂに被溶着物１００を搬送するための搬送経路１２ａが設けられている。
【００２１】
位置センサ１３は、例えば光反射型センサからなり、搬入位置Ａの下流側に配設され、かつ判定制御手段２０（制御部）に接続されている。これにより、搬送経路１２ａの所定位置において被溶着物１００の位置検出を可能としている。
【００２２】
温度センサ１４，１５は、対象物温度が０℃〜１００℃の範囲内にある温度を検出可能な例えば放射温度計によって構成されている。
このうち温度センサ１４は、単一の温度センサからなり、位置センサ１３と超音波溶接機２１との間に配設され、かつ判定制御手段２０（記憶部）にＡ／Ｄ変換器１６を介して接続されている。これにより、被溶着物１００の外側から溶着前における被溶着部近傍（被溶着部１００の天面部）の温度が単一箇所で検出される。
【００２３】
一方、温度センサ１５は、三つの温度センサ１５ａ〜１５ｃからなり、それぞれが判定制御手段２０（演算部）にＡ／Ｄ変換器１７〜１９を介して接続されている。これにより、被溶着物１００の外側から溶着後における被溶着部近傍（被溶着物１００の天面部）の温度を三箇所で検出することができる。
【００２４】
各Ａ／Ｄ変換器１６〜１９は、各温度センサ１４，１５において検出した温度（０℃〜１００℃）に対応するＤＣ４ｍＡ〜２０ｍＡのアナログ量をＡ／Ｄ変換し、これら各信号が判定制御手段２０の制御部（後述）からのタイミング信号によって判定制御手段２０の記憶部と演算部（共に後述）に出力される。
【００２５】
判定制御手段２０は、制御部２２と記憶部２３と演算部２４と比較部２５と設定部２６と判定部２７とを有している。
制御部２２は、位置センサ１３からの出力信号を受けてタイミング信号を出力し、判定制御手段２０内の各部（記憶部２３，演算部２４，比較部２５，判定部２７）および超音波溶接機２１を駆動制御する。
【００２６】
記憶部１９は、温度センサ１４によって検出した溶着前における被溶着部近傍の温度を溶着良否判定情報として格納する。
演算部２４は、温度センサ１５によって検出した溶着後における被溶着部近傍の温度を溶着良否判定情報として取り入れ、これら情報と記憶部１９の情報とから溶着前後における被溶着物近傍の温度差を演算する。
比較部２５は、演算部２４において演算した温度差（０℃〜１００℃）と設定部２６において設定された規定値とを比較する。
【００２７】
設定部２６は、あらかじめ、規定値を、例えば６℃（下限温度値）〜５０℃（上限温度値）の温度範囲に設定する。この規定値の昇温下限値は、上昇温度が６℃未満であると、被溶着物１００のシール性が低くなることから、被溶着物１００の封止部分に要求される一体化強度を考慮して設定される。
ここで、溶接による被溶着部近傍の上昇温度（℃）と被溶着物１００の一体化強度（ｋｇ）との関係を示すと、図４の通りとなる。
これより、上昇温度が６℃以上であるとき、一体化強度がほぼ１７ｋｇで飽和状態となることが理解される。
なお、この飽和状態における一体化強度の値は、被溶着物（ゴム栓押さえ３）及び被溶着部（フランジ１０）の材質や厚さによって異なるので、上記１７ｋｇの値に限定されるものではない。
一方、規定値の上限温度値は、上昇温度が５０℃を超えると、被溶着部近傍が異常昇温となることから、被溶着物１００に及ぼす悪影響を考慮して設定される。
【００２８】
判定部２７は、比較部２５における比較結果に基づいて被溶着物１００の溶着良否を判定する。すなわち、溶着前後の温度差が６℃未満および５０℃以上であるときには「溶着不良」と判定し、その温度差が６℃以上５０℃未満であるときすなわち被溶着物１００の一体化強度がほぼ１７ｋｇであるときには「溶着良」と判定する。
【００２９】
なお、前述したように、点滴用薬瓶７内の点滴液を外部に取り出すときには、ゴム栓押さえ３からカバーキャップ５とシール部材６が取り外されるため、ゴム栓押さえ３とカバーキャップ５との間の高周波溶着部は、中栓２とゴム栓押さえ３との間の超音波溶着部より溶着面積が狭く溶着強度が低くなっている。
したがって、中栓２およびゴム栓押さえ３が互いに離間するような方向の外力が加わったときには、ゴム栓押さえ３とカバーキャップ５との間の高周波溶着部が剥離し、その後、超音波溶着部が剥離する。
【００３０】
次に、本実施形態における被溶着物の溶着良否判定方法につき、図３を用いて説明する。
［規定値の設定（ステップＳ１）］
規定値「６℃（下限温度値）〜５０℃（上限温度値）」の設定は、判定制御手段２０内の設定部２６において行なう。
【００３１】
［被溶着物の有無検出（ステップＳ２）］
被溶着物１００の有無検出は、位置センサ１３からの信号によって行なう。すなわち、回転テーブル１２が矢印ｍで示す方向に回転して被溶着物（ワーク）１００が所定位置に移送されてきたことを位置センサ１３が検出すると、制御部２２は位置センサ１３からの出力信号に基づいてタイミング信号を出力する。
【００３２】
［溶着前温度測定（ステップＳ３）］
溶着前温度測定は、温度センサ１４およびＡ／Ｄ変換器１６によって行なわれる。すなわち、位置センサ１３による被溶着物１００の検出後に温度センサ１４が溶着前における被溶着部近傍の温度を単一の箇所で検出すると、この検出温度（０℃〜１００℃）に対応するＤＣ４ｍＡ〜２０ｍＡのアナログ量をＡ／Ｄ変換器１６がデジタル量に変換して記憶部１９に出力する。この出力信号は、記憶部１９において溶着良否判定情報として格納される。
【００３３】
［溶着（ステップＳ４）］
溶着は、溶着前温度測定後に超音波溶接機２１を用いて被溶着物１００に対し行なう。この場合、超音波溶接機２１のホーン（図示せず）を被溶着部に沿って回転操作するか、あるいは回転テーブル１２上の受台（図示せず）を自転操作することによって、被溶着部を円周状に溶着する。
【００３４】
［溶着後温度測定（ステップＳ５）］
溶着後温度測定は、温度センサ１５ａ〜１５ｃおよびＡ／Ｄ変換器１７〜１９によって行なわれる。すなわち、温度センサ１５ａ〜１５ｃが溶着後における被溶着部近傍の温度を三箇所で検出すると、これら各検出温度（０℃〜１００℃）に対応するＤＣ４ｍＡ〜２０ｍＡのアナログ量を各Ａ／Ｄ変換器１７〜１９がデジタル量に変換して溶着良否判定情報として演算部２４に出力する。
【００３５】
［被溶着物の溶着良否判定（ステップＳ６）］
被溶着物１００の溶着良否判定は、溶着前後における被溶着部近傍の温度差を演算部２４で溶着後温度の測定数と同数演算した後、これら各温度差とステップＳ１で設定された規定値とを比較部２５で比較してから、この比較結果に基づいて判定部２７で行なう。
すなわち、判定部２７では、溶着前後の各温度差が一つでも６℃未満であるときに「溶着不良」と判定し、その各温度差が全て６℃〜５０℃の温度範囲内にあるときに「溶着良」と判定する。
【００３６】
なお、「溶着不良」の判定がＮ（整数）回連続して行なわれたとき、あるいは溶着後における温度差が５０℃を超えたときに、超音波溶接機２１に異常があったものと判断し、制御部２２から超音波溶接機２１に異常昇温信号を出力して、超音波溶接機２１を停止させることも可能である。
【００３７】
そして、ステップＳ６において「溶着良」と判定すると、次の工程に被溶着物１００を搬送し（ステップＳ７）、回転テーブル１２上の所定位置における次の被溶着物１００の有無を位置センサ１３によって検出する（ステップＳ８）。ステップＳ８において、被溶着物１００を検出した場合にはステップＳ３に戻り、検出されなかった場合には終了する。
【００３８】
一方、ステップＳ６において「溶着不良」と判定すると、搬送経路１２ａから被溶着物１００をリジェクタ（図示せず）によって排除する（ステップＳ９）。この場合、「溶着不良」の判定が超音波溶接機２１等の故障に起因して行なわれていることが考えられるため、「溶着不良」の判定がＮ回連続して行なわれたときには、回転テーブル１２等を駆動停止して超音波溶接機２１等を点検するようにしてもよい。
この後、回転テーブル１２上における次の被溶着物１００の有無を位置センサ１３によって検出する（ステップＳ８）。
【００３９】
なお、本実施形態においては、温度センサ１４，１５が放射温度計である場合を示したが、本発明はこれに限定されず、他の非接触形温度センサあるいは接触形温度センサであっても何等差し支えない。
【００４０】
また、本実施形態においては、搬送経路１２ａを回転テーブル１２の周縁上に、すなわち回転テーブル１２の回転移動方向に沿って設ける例を示したが、本発明はコンベア（図示せず）を用いてこのコンベアの直線移動方向に沿って設けることもできる。
【００４１】
さらに、本実施形態においては、溶着後温度の検出を三箇所で行なう場合を示したが、本発明はこれに限定されず、二箇所あるいは四以上の複数箇所でもよいことは勿論である。
また、下限温度値および上限温度は、被溶着物の材料、溶着温度あるいは温度測定の条件等によって、変更できることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、搬送経路における溶接機の上下流側にそれぞれ配設され溶着前後における被溶着部近傍の温度をそれぞれ検出する二組の温度センサと、これら二組の温度センサに接続され溶着前後における被溶着部近傍の温度差を求め、この温度差と規定値とを比較して溶着良否を判定する判定制御手段とを備えたので、被溶着物の溶着良否判定が自動的に行なわれる。
【００４３】
したがって、溶着良否判定に要する時間を短縮して迅速に行なえるとともに、良否判定を正確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る被溶着物の溶着良否判定装置の概略を示す平面図である。
【図２】同じく本発明の一実施形態に係る被溶着物の溶着良否判定装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る被溶着物の溶着良否判定方法を説明するために示すフローチャートである。
【図４】溶接前後における被溶着部の温度差と一体化強度との関係を示す図である。
【図５】点滴用薬瓶と栓体を示す局部断面図である。
【符号の説明】
１２  回転テーブル
１２ａ  搬送経路
１４，１５（１５ａ〜１５ｃ）  温度センサ
２０  判定制御手段
２１  超音波溶接機
１００  被溶着物
【図１】
0003724102.tif 000002
【図２】
0003724102.tif 000003
【図３】
0003724102.tif 000004
【図４】
0003724102.tif 000005
【図５】
0003724102.tif 000006