(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
びんの静電容量を検出する電極部を有する電極シートが貼設された帯板材が外周面が円弧状の湾曲面に形成された剛体である本体部の前記湾曲面に沿って固定されたセンサー部と、前記びんをびんの中心軸のまわりに軸回転させる回転駆動機構と、前記センサー部をびんの外周面に当接させかつ前記回転駆動機構によるびんの軸回転に追従させてセンサー部のびんの外周面との当接状態を保持させるセンサー保持機構と、センサー部により検出されたびんの静電容量を取り込んでびんの肉厚に換算する演算を実行する演算制御装置とから成り、前記センサー保持機構は、基端部の支点部に対して揺動変位が可能な先端部に前記センサー部の本体部が取り付けられる取付基板を有し、前記取付基板は、センサー部がびんの外周面に全周にわたって押し付けられるように弾性体により支持されて成るびんの肉厚検査装置。
【請求項２】
前記回転駆動機構は、検査対象のびんを支持する回動自由な回転テーブルと、回転テーブル上に支持されたびんの外周面に接して摩擦力によりびんを回動させる駆動ローラと、駆動ローラとの間でびんを回動可能に支持する支持ローラと、駆動ローラを回転駆動する駆動機構とで構成されている請求項１に記載されたびんの肉厚検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたびんの肉厚検査装置であって、センサー保持機構の取付基板の先端部がびんに押されて所定の距離だけ後退したとき、圧縮変形した前記弾性体の復元力と協働してセンサー部をびんの外周面に向けて押圧する押圧力を発生させる押圧機構をさらに備えて成るびんの肉厚検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、センサー部をびんの外周面に当接させかつびんの軸回転に追従させてセンサー部のびんの外周面との当接状態を保持させるセンサー保持機構が用いられたびんの肉厚検査装置に関するものであり、この発明は特に、胴部の平面形状が例えば四角形などの角形をなすびん（以下、「角形のびん」という。）のように、胴径が全周にわたって同一でないびんについても、びんの軸回転に追従させてセンサー部のびんの外周面との当接状態を保持させることで、その種のびんの肉厚の測定並びに肉厚不良などの検査を可能としたびんの肉厚検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製びん工場では、製びん機の複数のセクションで次々に製造されるびんは、最終の包装工程まで搬送される間に検査ラインを通過し、欠陥の有無などが検査される。検査ラインに設置されるびん検査装置には、スターホイールの周囲に複数の検査ステーションを配置するように構成されたものがある。スターホイールの周面には複数の凹部が設けられ、各凹部内へ次々に導入されたびんは、スターホイールの間欠回転により各検査ステーションへ順送りされる。びんの肉厚を検査する検査ステーションでは、検査対象のびんは回転テーブルの中心上に支持され、このびんを中心軸のまわりに軸回転させることにより、びんの全周にわたってびんの肉厚を測定し検査している。
【０００３】
この種のびんの肉厚検査装置として、びんの静電容量を検出する方式のものが知られている。この肉厚検査装置は、びんの表面に一対の電極をもつ電極部を当て、電極間の静電容量を検出してその検出値を肉厚に換算するというものである。このびんの肉厚検査装置を上記したスターホイールの周囲のいずれかの検査ステーションに配置したとき、びんの間欠送りや軸回転に起因してびんが振動するため、電極部とびんの表面との接触が不良となったり、電極部の変形を招いたりするおそれがある。
【０００４】
出願人は、先般、びんの振動による悪影響を受けずにびんの肉厚を精度よくかつ安定して測定し検査できるびんの肉厚検査装置を提案した（例えば、特許文献１参照）。このびんの肉厚検査装置は、びんの表面に電極部を当接させてびんの静電容量を検出する静電容量検出器を備えており、静電容量検出器は、図７に示すように、びん１０の表面に当接させる当接部材９１を弾性材より成る支持部材９０で支持する構成のセンサー部９を有している。当接部材９１は、長さ方向に湾曲する帯板材の表面に電極部を備えた電極シートを湾曲させて貼設したものであり、たとえ、びん１０が振動しても、その振動は静電容量検出器の支持部材９０で吸収され、電極部とびん１の表面との接触状態が安定保持される。なお、図中、８は検査対象のびん１０を凹部８０内に拘束した状態で複数の検査ステーションへ順送りするためのスターホイールである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−８２９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検査対象が図７に示すような胴部の平面形状が円形をなす丸形のびん１０である場合、びん１０の胴径は全周にわたってほぼ同一であるため、センサー部９はびん１０の回転に追従し、びん１０の外周面との当接状態が一定に保持される。これに対して、検査対象が図８に示すような角形のびん１である場合、最も半径の小さな短径部分１１に当接する状態（図８（１）に示す状態）から最も半径の大きな長径部分１２に当接する状態（図８（２）に示す状態）へ移行するとき、当接部材９１がびん１の回転方向（図中、矢印ｐで示す。）に引っ張られるため、センサー部９の支持部材９０は回転方向へ歪みながら圧縮変形する。その結果、びん１の長径部分１２と短径部分１１とでは、センサー部９の当接部材９１のびん１の外周面との当接位置が変わり、肉厚の測定値にバラツキが生じる。
【０００７】
また、びん１の外周面に対するセンサー部９の当接部材９１の当接位置がコーナーから平坦な周面へ移るとき、びん１の短径部分１１と長径部分１２との差が大きい場合や、その差が小さくてもびん１の回転速度が速い場合は、支持部材９０の復元力が十分でないため、センサー部９はびん１の回転に追従できず、びん１の外周面より乖離する現象（以下、「ジャンピング現象」という。）が起こり、肉厚が測定できない箇所（図中、点線で示す。）が生じる。このジャンピング現象の発生を防止するため、支持部材９０としてバネ定数の大きなものを用いてびん１に対するセンサー部９の押圧力を高めることも可能であるが、押圧力を必要以上に高めると、びん１の回転に支障が生じるおそれがあり、また、短径部分１１と長径部分１２とではセンサー部９の押圧に大きな差が生じ、検査の精度が低下するおそれがある。
【０００８】
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、全周にわたって胴径が同一でないびんであっても、センサー部のびんの外周面との当接位置が殆ど変わることがなく、また、センサー部がびんの外周面より乖離するジャンピング現象が起こらないようにすることにより、全周にわたって精度良くかつ安定してびんの肉厚を測定し検査できるびんの肉厚検査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】
【０００９】
この発明によるびんの肉厚検査装置は、びんの静電容量を検出する電極部を有する電極シートが貼設された帯板材が外周面が円弧状の湾曲面に形成された剛体である本体部の前記湾曲面に沿って固定されたセンサー部と、前記びんをびんの中心軸のまわりに軸回転させる回転駆動機構と、前記センサー部をびんの外周面に当接させかつ前記回転駆動機構によるびんの軸回転に追従させてセンサー部のびんの外周面との当接状態を保持させるセンサー保持機構と、センサー部により検出されたびんの静電容量を取り込んでびんの肉厚に換算する演算を実行する演算制御装置とから成り、前記センサー保持機構は、基端部の支点部に対して揺動変位が可能な先端部に前記センサー部の本体部が取り付けられる取付基板を有し、前記取付基板は、センサー部がびんの外周面に全周にわたって押し付けられるように弾性体により支持されている。
【００１０】
上記した構成のびんの肉厚検査装置により、例えば、角形のびんの肉厚を測定し検査する場合、センサー保持機構はセンサー部をびんの外周面に当接させるとともに、びんの軸回転に追従させてセンサー部のびんの外周面との当接状態を保持させる。センサー部が短径部分に当接する状態から長径部分に当接する状態へ移行するとき、センサー部は剛体である本体部が基端部の支点部に対して揺動変位が可能な取付基板の先端部に取り付けられ、その取付基板は弾性体に支持されているので、たとえセンサー部がびんの回転方向に引っ張られても、弾性体は圧縮変形するものの回転方向へ歪むことがない。したがって、長径部分であっても短径部分であっても、センサー部のびんの外周面との当接位置が殆ど変わらず、びんの肉厚の測定値にバラツキが生じない。
また、びんの外周面に対するセンサー部の当接位置がコーナーから平坦な周面へ移るとき、弾性体は圧縮変形されているが回転方向へ歪んでいないから、弾性体の復元力が弱められることがなく、びんに向かう方向へその復元力が有効に作用する結果、センサー部はびんの回転に追従して動き、びんの外周面より乖離するジャンピング現象が起こりにくく、肉厚が測定できない箇所の発生を防止できる。
【００１２】
この発明による他のびんの肉厚検査装置は、上記した構成に加えて、取付基板の先端部がびんに押されて所定の距離だけ後退したとき、圧縮変形した前記弾性体の復元力と協働してセンサー部をびんの外周面に向けて押圧する押圧力を発生させる押圧機構をさらに備えている。
【００１３】
この実施態様によると、例えば、びんの外周面に対するセンサー部の当接位置がコーナーから平坦な周面へ移るとき、圧縮変形した弾性体の復元力に押圧機構による押圧力が付加されるので、その大きな合成力によってセンサー部がびんの回転に追従することができ、センサー部がびんの外周面より乖離するジャンピング現象の発生を防止できる。また、びんの外周面に対して前記の大きな合成力を常時作用させないので、びんの回転に支障を生じさせることもない。
【００１６】
この発明の実施態様においては、前記回転駆動機構は、検査対象のびんを支持する回動自由な回転テーブルと、回転テーブル上に支持されたびんの外周面に接して摩擦力によりびんを回動させる駆動ローラと、駆動ローラとの間でびんを回動可能に支持する支持ローラと、駆動ローラを回転駆動する駆動機構とで構成されている。
【００１７】
上記の実施態様においては、回転テーブル上に支持されたびんの外周面に駆動ローラおよび支持ローラを接触させると、びんは駆動ローラとの間に働く摩擦力によって駆動ローラと一体に回動する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、角形のびんのように、全周にわたって胴径が同一でないびんであっても、センサー部のびんの外周面との当接位置は殆ど変わることがなく、また、センサー部がびんの外周面より乖離するジャンピング現象の発生を防止することができるもので、全周にわたって精度良くかつ安定してびんの肉厚を測定し検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施例であるびんの肉厚検査装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１の実施例の平面図である。
【図３】センサー保持機構の構成およびその動作を示す平面図である。
【図４】センサー保持機構の動作を示す平面図である。
【図５】センサー部の構成を示す断面図である。
【図６】押圧機構の一実施例を示す正面図である。
【図７】従来のびんの肉厚検査装置の構成を示す平面図である。
【図８】従来のびんの肉厚検査装置により角形のびんの肉厚を検査するときのセンサー部の状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１および図２は、この発明に係るセンサー保持機構が導入されたびんの肉厚検査装置の設置例を示している。図示のびんの肉厚検査装置は、例えば、角形のびん１を検査対象とするもので、スターホイール８の周囲に設けられた複数の検査ステーションのうちのいずれかに設置されている。なお、検査対象のびんは、角形のびん１に限らず、例えば胴部の平面形状が楕円形や長円形のびんや、角形のびんであっても胴部の平面形状が四角形以外の五角形、六角形などのびんであってもよい。スターホイール８の外周面には複数の凹部８０が設けられており、各凹部８０内へ導入されたびん１は、凹部８０内に拘束された状態で、スターホイール８の間欠回転によって各検査ステーションへ順送りされる。
【００２１】
びんの肉厚検査装置が設置された図示の検査ステーションでは、検査対象のびん１は回動自由な回転テーブル２０の中心上に支持されている。このびん１は回転駆動機構２によりびん１の中心軸ｃのまわりに軸回転させられ、これによりびん１の全周にわたって肉厚が検査される。図示例の回転駆動機構２は、前記回転テーブル２０と、回転テーブル２０上に支持されたびん１の口部の外周面に接して回転時の摩擦力によりびんを駆動させる駆動ローラ２１と、駆動ローラ２１との間でびん１の口部を支持する２個の支持ローラ２２，２３と、駆動ローラ２１を回転駆動する図示しない駆動機構とで構成されている。なお、回転駆動機構２は、回転テーブル２０を直接回転駆動する方式のものであってもよい。
【００２２】
この実施例では、びん１の肉厚を胴部の上部位置と下部位置との２か所で同時に測定して検査しているが、測定箇所は１か所であっても３か所以上であってもよい。同時に２か所の肉厚を測定するために、装置本体３には２個の静電容量検出器４，４がそれぞれコード線３０，３０により電気接続されている。装置本体３の前面には、検査結果などの各種のデータを表示するためのモニター部３１の他、複数個のキースイッチや表示ランプなどが配置された操作部３２が設けられている。
【００２３】
各静電容量検出器４は、回転テーブル２０上で軸回転するびん１の外周面に電極部を当接させてびん１の静電容量を検出するもので、縦設された取付スタンド８２に沿って昇降可能な固定台８３，８４上にそれぞれ取付け固定されている。図２において、８５はびん１に対して静電容量検出器４を前後方向へ移動させて位置調整するための前後調整用ブラケットである。各静電容量検出器４，４による検出出力はデジタル量に変換されて装置本体３に組み込まれた演算制御装置に取り込まれる。
【００２４】
図示しない演算制御装置は、静電容量をびんの肉厚に換算する演算、その演算結果の平均値を算出する演算など、各種の演算を実行する他、前記操作部３２の入出力動作を一連に制御したり、モニター部３１の表示動作を制御したりするもので、演算および制御の主体となるマイクロプロセッサ、プログラムやデータを記憶させるメモリなどを含む。メモリには静電容量とびんの肉厚との関係を示す演算式が記憶されており、マイクロプロセッサは、静電容量検出器４より取得した静電容量の測定値から前記演算式による演算を行って、びん１の全周にわたる肉厚を算出するとともに、その肉厚データの平均値を算出し、それらの算出結果をモニター部３１に表示する。
【００２５】
図３および図４は、各静電容量検出器４を構成するセンサー保持機構６の構成とその動作を示すもので、前記の固定台８３，８４にそれぞれ固定される帯板状の支持基板４０と、基端部を支点部４２となしその支点部４２に対して揺動変位が可能な先端部にセンサー部５が取り付けられた帯板状の取付基板４１とを有している。支持基板４０および取付基板４１は、金属板や硬質の合成樹脂板などで形成されており、いずれも可撓性を有していない剛体であり、それぞれの基端部をヒンジ機構を介して連結することにより前記支点部４２が形成されている。図示例のヒンジ機構は、ゴムなどの弾性材を支持基板４０と取付基板４１との間に挟着して構成されているが、これに限られるものではない。
【００２６】
静電容量検出器４は、検査対象のびん１の周辺位置に、取付基板４１の長さ方向がびん１の中心軸ｃと直交するようにセンサー部５をびん１の外周面に向けて水平に配置されるとともに、センサー部５がびん１の外周面に全周にわたって押し付けられるように弾性体６０により支持されている。前記弾性体６０として、スポンジや連続気泡の発泡材などを用いるが、これに代えて、スプリングバネや板バネなどを用いることも可能である。
図３はセンサー部５がびん１の短径部分１１に当接した状態を、また、図４はセンサー部５がびん１の長径部分１２に当接した状態を、それぞれ示している。弾性体６０は、当接部位の径に応じて、図３のように小さく圧縮変形したり、図４のように大きく圧縮変形したりする。
【００２７】
図５は、センサー部５の構成を拡大して示している。図示例のセンサー部５は、びん１の表面に当接させる当接部材５１と、この当接部材５１が取付け固定される本体部５０とで構成されている。本体部５０は、硬質の合成樹脂材などで形成された剛体であり、取付基板４１の先端部の上面に接着剤などにより一体固定されている。本体部５０の外周面は円弧状の湾曲面に形成されており、その湾曲面に沿って当接部材５１が接着剤により接合固定されている。
【００２８】
当接部材５１は、長さ方向に湾曲する帯板材５２と、帯板材５２の表面から裏面にわたって湾曲面に沿って貼設される電極シート５３と、電極シート５３の電極部５４上に被着される保護フィルム５５とから成る。帯板材５２は、びん１と接触しても変形せず、かつびん１の振動に追従するような軽量な材料、具体的には、アクリル板のような硬質のプラスチック板で形成されている。電極シート５３は可撓性を有する合成樹脂シートにより形成され、その表面には電極部５４を構成する導電性の電極パターンが形成されている。電極パターンは、正電極とアース電極の他に、びん以外の静電容量の影響を抑えるためのガード電極を含んでいるが、その詳細は特許文献１（特開２００１−８２９０８号）に記載されたものと同様であり、ここでは説明を省略する。
【００２９】
取付基板４１の上面にはプリント基板５６が固定されており、電極部５４の各電極はこのプリント基板５６に印刷された導電パターンに電気接続されている。この導電パターンは図示しない静電容量検出回路に接続され、静電容量検出回路で得られた静電容量に応じたアナログ信号がデジタル信号に変換されて前記演算制御装置に取り込まれる。なお、静電容量検出回路は公知であり（例えば特開２００１−８２９０８号参照）、ここでは図示並びに詳細な説明は省略する。
【００３０】
前記取付スタンド８２の各固定台８３，８４にはそれぞれ押圧機構７，７が取り付けられている。この実施例では、図６に示すように、２個のリング状の永久磁石（以下「リング磁石」という。）７１，７２間が位置ずれ変位したときに生ずる磁気吸引力を復帰力としてヘッド部７０に作用させるように構成された緩衝デバイス（ＣＫＤ株式会社製の「ファインバッファＦＢＵ２シリーズ」（商品名））を押圧機構７に用いているが、押圧機構７はこの実施例のものに限られるものではない。
【００３１】
前記ヘッド部７０は、固定筒７３の前端面より突き出た可動軸７４の先端に設けられており、ヘッド部７０が押し込まれていない自然状態では、可動軸７４は固定筒７３の前端面より所定の長さだけ突出した状態になっている。一方のリング磁石７１は固定筒７３の内壁面に、そのリング磁石７１の内径より小さな外径のリング磁石７２は可動軸７４上の前記リング磁石７１と対向する位置に、それぞれ装着されている。ヘッド部７０が押されて可動軸７４が固定筒７３内に押し込まれると、リング磁石７１，７２間が位置ずれしてヘッド部７０を元の位置に戻そうとする復帰力が生ずる。この復帰力は可動軸７４の固定筒７３内への押込量の大小を問わず一定である。
【００３２】
各押圧機構７は、検査対象のびん１の周辺位置に静電容量検出器４と並べるようにして各固定台８３，８４上に取り付けられている。センサー部５がびん１の短径部分１１に当接した状態では、図３に示すように、取付基板４１の先端部はびん１に押されて後退しているが、いまだ押圧機構７のヘッド部７０に当たっていない。センサー部５がびん１の長径部分１２に当接した状態では、図４に示すように、取付基板４１の先端部はびん１にさらに押されて後退し、押圧機構７のヘッド部７０が押圧されて可動軸７４が固定筒７３内に押し込まれる。取付基板４１の先端部が所定の距離だけ後退して押圧機構７のヘッド部７０に押し当たったとき、可動軸７４に復帰力が発生するもので、取付基板４１にはその復帰力と前記弾性体６０の復元力とが作用し、それら力の協働作用によりセンサー部５はびん１の外周面に強く押圧される。
【００３３】
上記した構成のびんの肉厚検査装置により、例えば、角形のびん１の肉厚を検査する場合、センサー保持機構６によりセンサー部５はびん１の外周面に当接されるとともに、びんの軸回転に追従してセンサー部５のびん１の外周面との当接状態が保持される。センサー部５が短径部分１１に当接する状態から長径部分１２に当接する状態へ移行するとき、たとえセンサー部５がびん１の回転方向に引っ張られても、センサー部５は、基端部が支点部４２となっている揺動変位が可能な取付基板４１の先端部に取り付けられ、その取付基板４１は弾性体６０に支持されているので、弾性体６０は圧縮変形するものの回転方向へ歪むことがない。したがって、長径部分１２であっても短径部分１１であっても、センサー部５のびん１の外周面との当接位置は殆ど変わることがなく、びんの肉厚の測定値にバラツキが生じない。
【００３４】
また、びん１の外周面に対するセンサー部５の当接位置がコーナーから平坦な周面へ移るとき、弾性体６０は圧縮変形されているが回転方向へ歪んでいないので、その復元力が弱められることがなく、びん１に向かう方向へ有効に作用する結果、センサー部５はびん１の回転に追従し、びん１の外周面より乖離するジャンピング現象が起こりにくく、肉厚が測定できない箇所の発生を防止できる。
【００３５】
そのうえ、びん１の外周面に対するセンサー部５の当接位置がコーナーから平坦な周面へ移るときに、圧縮変形された弾性体６０の復元力に押圧機構７による押圧力が付加されるので、その大きな合成力によってセンサー部５がびん１の回転に追従することができ、センサー部５がびん１の外周面より乖離するジャンピング現象の発生を防止できる。また、びん１の外周面に対して前記の大きな合成力を常時作用させないので、びん１の回転に支障が生じさせることもない。
【符号の説明】
【００３６】
１    びん
２    回転駆動機構
４    静電容量検出器
５    センサー部
６    センサー保持機構
６０  弾性体
７    押圧機構
２１  駆動ローラ
２２，２３  支持ローラ
４１  取付基板
４２  支点部
５３  電極シート
【図１】
0005701800.tif 000002
【図２】
0005701800.tif 000003
【図３】
0005701800.tif 000004
【図４】
0005701800.tif 000005
【図５】
0005701800.tif 000006
【図６】
0005701800.tif 000007
【図７】
0005701800.tif 000008
【図８】
0005701800.tif 000009