(57)【要約】【課題】  密閉缶からの反響音に基づき、検査対象となる密閉缶の缶内圧を安定かつ正確に求めることができる密閉缶の内圧検査装置を提供することにある。【解決手段】  検査対象となる密閉缶１０に強制励振を与えて、密閉缶１０の反響音をマイクロフォン３０で捕捉し、その反響音の信号の周波数スペクトルを求める。この周波数数スペクトルから、パワーレベルの最も高い周波数と次にパワーレベルの高い周波数を求め、このうち周波数が低い方を第１の固有振動周波数ｆ１とし、周波数の高い方を第２の固有振動周波数ｆ２とし、第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２と求め、パワーレベルＰＬ１とパワーレベルＰＬ２とを比較し、パワーレベル比を複数のパターンに分類し、各パターンに対応した所定の手順により缶内圧の合否を決定する。【選択図】  図１
2005201692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となる密閉缶を強制励振させ、該密閉缶からの反響音を基に、缶内圧の正否を判定する密閉缶の内圧検査装置であって、
検査対象となる密閉缶を強制励振させる密閉缶加振手段と、
密閉缶の反響音を捉える反響音捕捉手段と、
前記反響音捕捉手段により求めた密閉缶の反響音の信号の周波数スペクトルを求めるスペクトル演算手段と、
前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルがピークを示す少なくとも２つの固有振動周波数と、これら固有振動周波数におけるパワーレベルとを求める周波数スペクトル解析手段と、
前記周波数スペクトル解析手段により得た前記固有振動周波数と、前記固有振動周波数における前記パワーレベルとに基づいて、各パワーレベル比に応じて複数のパターンに分類するパワーレベルパターン分類手段と、
分類された前記パターンごとに定められた手順により、それぞれの前記固有振動周波数、およびそれぞれの固有振動周波数におけるそれぞれの前記パワーレベルを基に缶内圧の合否を決定する合否判定手段とを備えることを特徴とする密閉缶の内圧検査装置。
【請求項２】
前記周波数スペクトル解析手段が、
前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルの最も高い周波数と次にパワーレベルの高い周波数を求め、このうち周波数が低い方を第１の固有振動周波数ｆ１とし、周波数の高い方を第２の固有振動周波数ｆ２とし、前記第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを求め、
前記パワーレベルパターン分類手段が、
前記第１の固有振動周波数ｆ１でのパワーレベルＰＬ１と、前記第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを比較し、ＰＬ１とＰＬ２のパワーレベル比を複数のパターンに分類し、
前記合否判定手段が、
分類された前記パワーレベルの前記パターンごとに定められた手順により、前記ｆ１、ｆ２、ＰＬ１、ＰＬ２を基に缶内圧の合否を決定することを特徴とする請求項１記載の密閉缶の内圧検査装置。
【請求項３】
前記パワーレベルパターン分類手段が、
パワーレベルＰＬ２がパワーレベルＰＬ１と所定の係数αに関して（ＰＬ２＜ＰＬ１×（１−α））となる第１のパターンと、
パワーレベルＰＬ２がパワーレベルＰＬ１と所定の係数αに関して（ＰＬ１×（１−α）≦ＰＬ２≦ＰＬ１（１＋α））となる第２のパターンと、
パワーレベルＰＬ２がパワーレベルＰＬ１と所定の係数αに関して（ＰＬ１×（１＋α）＜ＰＬ２）となる第３のパターンとに分類することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の密閉缶の内圧検査装置。
【請求項４】
前記第１の固有振動周波数ｆ１の下限周波数ＦＬと、第２の固有振動周波数ｆ２の上限周波数ＦＨと、第１の固有振動周波数ｆ１と第２の固有振動周波数ｆ２との転換点となる転換点周波数Ｆｓとを、検査対象となる密閉缶の種類に応じて設定するパラメータ周波数設定手段と、
前記第１のパターンにおいて、ｆ１＜ＦＬの場合に、缶内圧の不足として不合格と判定し、ＦＬ≦ｆ１の場合には、固有振動周波数ｆ＝ｆ１とする手段と、
前記第２のパターンにおいて、記第１の固有振動周波数ｆ１から前記第２の固有振動周波数ｆ２の間の周波数スペクトル波形について、周波数ｆ１〜ｆ２の間をＮ等分し、各各周波数点ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とパワーレベルＬｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とを基に、
固有振動周波数ｆ＝（Ｌ１×ｆ１＋Ｌ２×ｆ２＋・・・＋ＬＮ×ｆＮ）／（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋ＬＮ）により固有振動周波数ｆを求める第１の固有振動数演算手段と、
前記第３のパターンにおいて、ｆ２≦ＦＨの場合には、前記転換点周波数Ｆｓから前記第２の固有振動周波数ｆ２の間の周波数スペクトル波形について、周波数Ｆｓ〜ｆ２の間をＮ等分し、各周波数ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とパワーレベルＬｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とを基に、
固有振動周波数ｆ＝（Ｌ１×ｆ１＋Ｌ２×ｆ２＋・・・・ＬＮ×ｆＮ）／（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・ＬＮ）により固有振動周波数ｆを求める第２の固有振動数演算手段と、
前記第３のパターンにおいて、ＦＨ≦ｆ２の場合には、缶内圧が高いとして合格と判定する手段と、
前記固有振動周波数ｆと缶内圧の対応関係を示す測定データを検量線データとして保持する検量線データ保持手段と、
前記固有振動周波数ｆと前記検量線データを基に缶内圧を決定する缶内圧決定手段とを備えることを特徴とする請求項３に記載の密閉缶の内圧検査装置。
【請求項５】
前記所定の係数αが、略０．２であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の密閉缶の内圧検査装置。
【請求項６】
検査対象となる密閉缶を強制励振させ、該密閉缶からの反響音を基に、缶内圧の正否を判定する密閉缶の内圧検査方法であって、
検査対象となる密閉缶を強制励振させる密閉缶加振手段と、
密閉缶の反響音を捉える反響音捕捉手段と、
前記反響音捕捉手段により求めた密閉缶の反響音の信号の周波数スペクトルを求めるスペクトル演算手段と、
前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルがピークを示す少なくとも２つの固有振動周波数と、これら固有振動周波数におけるパワーレベルとを求める周波数スペクトル解析手段と、
前記周波数スペクトル解析手段により得た前記固有振動周波数と、前記固有振動周波数における前記パワーレベルとに基づいて、各パワーレベル比に応じて複数のパターンに分類するパワーレベルパターン分類手段と、
分類された前記パターンごとに定められた手順により、それぞれの前記固有振動周波数、およびそれぞれの固有振動周波数におけるそれぞれの前記パワーレベルを基に缶内圧の合否を決定する合否判定手段とを備えることを特徴とする密閉缶の内圧検査方法。
【請求項７】
前記周波数スペクトル解析手段が、
前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルの最も高い周波数と次にパワーレベルの高い周波数を求め、このうち周波数が低い方を第１の固有振動周波数ｆ１とし、周波数の高い方を第２の固有振動周波数ｆ２とし、前記第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを求め、
前記パワーレベルパターン分類手段が、
前記第１の固有振動周波数ｆ１でのパワーレベルＰＬ１と、前記第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを比較し、ＰＬ１とＰＬ２のパワーレベル比を複数のパターンに分類し、
前記合否判定手段が、
分類された前記パワーレベルの前記パターンごとに定められた手順により、前記ｆ１、ｆ２、ＰＬ１、ＰＬ２を基に缶内圧の合否を決定することを特徴とする請求項６記載の密閉缶の内圧検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミルク入りコーヒー等の低酸性飲料が充填されたアルミボトル缶などの密閉缶の内圧を反響音により検査する、密閉缶の内圧検査装置、及び密閉缶の内圧検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミルク入りコーヒー等の低酸性飲料を、アルミボトル缶やスチール製の缶に詰める際には、液体窒素が低酸性飲料とともに充填、密封され缶内を陽圧にした状態でケース詰めされてパレットに積み込まれる。ケース詰めされた缶は、例えば、７日程度の一定期間放置した後、ケース毎にいわゆる打検により缶内圧が検査され、漏れがないか確認を行うことが多い。
【０００３】
これは、万一、缶に微細なピンホールがある場合、内容物がスローリークするため充填直後に缶内圧を測定しても、缶内圧が充填前とさほど変わらず、リークの有無が分らないという問題があるからである。
ケース詰めし、一定期間放置された密閉缶は、缶内圧が適正かどうかケースの上から、上記の打検により検査、決定される。そして、缶内圧の低い密閉缶を不合格として取り除く。
【０００４】
この打検による内圧検査は熟練した打検専門の作業者により行われ、密閉缶を検査具で打撃して、その反響音を耳で聞き取り判断していた。
このため、アルミボトル缶などの大量生産される密閉缶を自動で効率的に検査することのできる、密閉缶の内圧検査装置の提供が望まれていた。
【０００５】
上記問題に関連して、２ピース缶における密閉容器の内圧検査方法の発明が開示されている。これは、打検検査による強度ピークが複数発生する２ピース缶に対して、良品の無駄な排除や不良品を見過ごすことなく、正確に缶内圧を検査することができる内圧検査方法を提供することを目的としており、密封容器の弾性壁に電磁誘導作用等によって強制励振を与えることにより発生する反響音をマイクロフォン等で電気信号に変換して得られる打検波形を周波数変換して反響音の周波数スペクトルを得、得られたスペクトルのパワーレベルから第１ピークと第２ピークを抽出し、該第２ピークと前記第１ピークが所定範囲以内のときは前記第１ピークの周波数を打検周波数ｆｐとし、所定範囲外のときは前記第１ピークと第２ピークから得られる補正周波数ｆｐを打検周波数として判定処理する。
この場合、前記補正周波数f pを、以下の式により求める。
ｆｐ＝（ｆｌ×Ｍ１＋ｆ２×Ｍ２）／（（Ｍ１＋Ｍ２）
但し、ｆ１：第1ピークの周波数、ｆ２：第２ピークの周波数、Ｍ１：第１ピークの強度、Ｍ２：第２ピークの強度である。
また、上記周波数f pから、缶内圧を決定し、合否判定を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４２０２９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、上記従来例では、第１の固有振動周波数ｆ１による缶内圧の判定を基本とし、第１ピークと第２ピークの比が所定範囲以内のときに、第1ピークの周波数f１と、第２ピークの周波数ｆ２と、第１ピークの強度Ｍ１と、第２ピークの強度Ｍ２による単純な平均計算を行っており、刻々変化する周波数スペクトル波形の瞬時値から安定かつ正確な打検周波数ｆｐを求めることが困難な場合もある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、密閉缶からの反響音に基づき、検査対象となる密閉缶の缶内圧が所定の圧力になっているか否かについて、安定かつ正確に判定することのできる密閉缶の内圧検査装置、及び密閉缶の内圧検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の密閉缶の内圧検査装置は、検査対象となる密閉缶を強制励振させ、該密閉缶からの反響音を基に、缶内圧の正否を判定する密閉缶の内圧検査装置であって、検査対象となる密閉缶を強制励振させる密閉缶加振手段と、密閉缶の反響音を捉える反響音捕捉手段と、前記反響音捕捉手段により求めた密閉缶の反響音の信号の周波数スペクトルを求めるスペクトル演算手段と、前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルがピークを示す少なくとも２つの固有振動周波数と、これら固有振動周波数におけるパワーレベルとを求める周波数スペクトル解析手段と、前記周波数スペクトル解析手段により得た前記固有振動周波数と、前記固有振動周波数における前記パワーレベルとに基づいて、各パワーレベル比に応じて複数のパターンに分類するパワーレベルパターン分類手段と、分類された前記パターンごとに定められた手順により、それぞれの前記固有振動周波数、およびそれぞれの固有振動周波数におけるそれぞれの前記パワーレベルを基に缶内圧の合否を決定する合否判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
この発明に係る密閉缶の内圧検査装置によれば、密閉缶を強制励振させ、かつ反響音捕捉手段によって、音を補足するので、人手による場合と異なり、個人差を伴わずに、正確に短時間に検査をすることができる。
また、複数の部材から構成された密閉缶の内圧に応じて、密閉缶の各構成部材が発生する各部材の固有振動周波数を基に反響音をスペクトル解析するので、複数の部材から構成される陽圧状態の密閉缶の缶内圧を推定することができる。
【００１０】
また、密閉缶の内圧に応じて、密閉缶の各構成部材から発生される各部材の固有振動周波数の反響音の強度変化を各固有振動周波数とパワーレベルに応じて分類するため、缶内圧力に応じて密閉缶の音響的な状態、例えば部材同士の接触が堅固になることによる音響上の一体化や振動の節の変化などによって生ずる各固有振動周波数の強弱の影響を考慮して、缶内圧を正確に推定することができる。
また、複数の固有振動周波数に基づいて解析するので、２つ以上の部材から構成される２ピース缶や３ピース缶（２ピースボトル缶にキャップが装着されたものを含む）も、正確、短時間に自動判定することができる。
【００１１】
また、本発明の密閉缶の内圧検査装置は、前記周波数スペクトル解析手段が、前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルの最も高い周波数と次にパワーレベルの高い周波数を求め、このうち周波数が低い方を第１の固有振動周波数ｆ１とし、周波数の高い方を第２の固有振動周波数ｆ２とし、前記第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを求め、前記パワーレベルパターン分類手段が、前記第１の固有振動周波数ｆ１でのパワーレベルＰＬ１と、前記第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを比較し、ＰＬ１とＰＬ２のパワーレベル比を複数のパターンに分類し、前記合否判定手段が、分類された前記パワーレベルの前記パターンごとに定められた手順により、前記ｆ１、ｆ２、ＰＬ１、ＰＬ２を基に缶内圧の合否を決定することを特徴とする。
【００１２】
この発明に係る密閉缶の内圧検査装置によれば、第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを求め、パワーレベルパターン分類手段により、密閉缶の状態によってパターンを分類し、各パターンに応じた手順によって缶内圧を推定するので、正確にかつ短時間に缶内圧を推定することができる。
【００１３】
また、本発明の密閉缶の内圧検査装置は、前記パワーレベルパターン分類手段が、パワーレベルＰＬ２がパワーレベルＰＬ１と所定の係数αに関して（ＰＬ２＜ＰＬ１×（１−α））となる第１のパターンと、パワーレベルＰＬ２がパワーレベルＰＬ１と所定の係数αに関して（ＰＬ１×（１−α）≦ＰＬ２≦ＰＬ１（１＋α））となる第２のパターンと、パワーレベルＰＬ２がパワーレベルＰＬ１と所定の係数αに関して（ＰＬ１×（１＋α）＜ＰＬ２）となる第３のパターンとに分類することを特徴とする。
この発明に係る密閉缶の内圧検査装置によれば、第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２と、これらパワーレベルの相対的な大小関係によって、外乱の影響がより小さな手順で缶内圧を推定することができる。
【００１４】
また、本発明の密閉缶の内圧検査装置は、前記第１の固有振動周波数ｆ１の下限周波数ＦＬと、第２の固有振動周波数ｆ２の上限周波数ＦＨと、第１の固有振動周波数ｆ１と第２の固有振動周波数ｆ２との転換点となる転換点周波数Ｆｓとを、検査対象となる密閉缶の種類に応じて設定するパラメータ周波数設定手段と、前記第１のパターンにおいて、ｆ１＜ＦＬの場合に、缶内圧の不足として不合格と判定し、ＦＬ≦ｆ１の場合には、固有振動周波数ｆ＝ｆ１とする手段と、前記第２のパターンにおいて、記第１の固有振動周波数ｆ１から前記第２の固有振動周波数ｆ２の間の周波数スペクトル波形について、周波数ｆ１〜ｆ２の間をＮ等分し、各各周波数点ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とパワーレベルＬｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とを基に、固有振動周波数ｆ＝（Ｌ１×ｆ１＋Ｌ２×ｆ２＋・・・＋ＬＮ×ｆＮ）／（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・＋ＬＮ）により固有振動周波数ｆを求める第１の固有振動数演算手段と、前記第３のパターンにおいて、ｆ２≦ＦＨの場合には、前記転換点周波数Ｆｓから前記第２の固有振動周波数ｆ２の間の周波数スペクトル波形について、周波数Ｆｓ〜ｆ２の間をＮ等分し、各周波数ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とパワーレベルＬｎ（ｎ＝１〜Ｎ）とを基に、固有振動周波数ｆ＝（Ｌ１×ｆ１＋Ｌ２×ｆ２＋・・・・ＬＮ×ｆＮ）／（Ｌ１＋Ｌ２＋・・・ＬＮ）により固有振動周波数ｆを求める第２の固有振動数演算手段と、前記第３のパターンにおいて、ＦＨ≦ｆ２の場合には、缶内圧が高いとして合格と判定する手段と、前記固有振動周波数ｆと缶内圧の対応関係を示す測定データを検量線データとして保持する検量線データ保持手段と、前記固有振動周波数ｆと前記検量線データを基に缶内圧を決定する缶内圧決定手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係る密閉缶の内圧検査装置によれば、第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２と、予め確認した周波数スペクトルの凹部の底部である転換点周波数Ｆｓとに基づいて、各パワーレベルパターンに応じた手順によって缶内圧を推定するので、正確かつ短時間に缶内圧を推定することができる。
また、これら第１の固有振動周波数ｆ１、ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１、第２の固有振動周波数ｆ２、ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２、転換点周波数Ｆｓとに基づいて、固有振動周波数ｆとパワーレベルＬｎを区分求積して反響音を解析するので、ノイズの影響をほとんど受けることなく缶内圧を決定することができる。
また、刻々変化する周波数スペクトルから得られた固有振動周波数ｆを、検量線データと比較して判定するので、缶内圧を正確かつ短時間に、安定して求めることができる。
【００１６】
また、本発明の密閉缶の内圧検査装置は、前記所定の係数αが、略０．２であることを特徴とする。
この発明に係る密閉缶の内圧検査装置によれば、内容物を充填後、キャップをして陽圧とされた一体成形のアルミボトル缶の内圧を、正確にかつ短時間に推定することができる。
【００１７】
また、本発明の密閉缶の内圧検査方法は、検査対象となる密閉缶を強制励振させ、該密閉缶の反響音を基に、缶内圧の正否を判定する密閉缶の内圧検査方法であって、検査対象となる密閉缶を強制励振させる密閉缶加振手順と、密閉缶の反響音を捕捉する反響音捕捉手順と、前記反響音捕捉手順により求めた密閉缶の反響音の信号の周波数スペクトルを求めるスペクトル演算手順と、前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルの最も高い周波数と次にパワーレベルの高い周波数を求め、このうち周波数が低い方を第１の固有振動周波数ｆ１とし、周波数の高い方を第２の固有振動周波数ｆ２とし、前記第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２と求める周波数スペクトル解析手順と、前記第１の固有振動周波数ｆ１でのパワーレベルＰＬ１と、前記第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを比較し、ＰＬ１とＰＬ２のパワーレベル比を複数のパターンに分類するパワーレベルパターン分類手順と、前記パワーレベルＰＬ１、ＰＬ２の相対的な関係により、各パターンごとに定められた手順により、前記ｆ１、ｆ２、ＰＬ１、ＰＬ２を基に缶内圧の合否を決定する合否判定手順とを含むことを特徴とする。
この発明に係る密閉缶の内圧検査方法によれば、缶内圧に応じて複雑に変化する密閉缶の振動モードに対応して、缶内圧を正確かつ短時間に推定して、缶内圧の合否判定を自動で行なうことができる。
【００１８】
また、本発明に係る密閉缶の内圧検査方法は、検査対象となる密閉缶を強制励振させ、該密閉缶からの反響音を基に、缶内圧の正否を判定する密閉缶の内圧検査方法であって、検査対象となる密閉缶を強制励振させる密閉缶加振手段と、密閉缶の反響音を捉える反響音捕捉手段と、前記反響音捕捉手段により求めた密閉缶の反響音の信号の周波数スペクトルを求めるスペクトル演算手段と、前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルがピークを示す少なくとも２つの固有振動周波数と、これら固有振動周波数におけるパワーレベルとを求める周波数スペクトル解析手段と、前記周波数スペクトル解析手段により得た前記固有振動周波数と、前記固有振動周波数における前記パワーレベルとに基づいて、各パワーレベル比に応じて複数のパターンに分類するパワーレベルパターン分類手段と、分類された前記パターンごとに定められた手順により、それぞれの前記固有振動周波数、およびそれぞれの固有振動周波数におけるそれぞれの前記パワーレベルを基に缶内圧の合否を決定する合否判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の密閉缶の内圧検査方法は、前記周波数スペクトル解析手段が、前記周波数スペクトルにおいて、パワーレベルの最も高い周波数と次にパワーレベルの高い周波数を求め、このうち周波数が低い方を第１の固有振動周波数ｆ１とし、周波数の高い方を第２の固有振動周波数ｆ２とし、前記第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを求め、前記パワーレベルパターン分類手段が、前記第１の固有振動周波数ｆ１でのパワーレベルＰＬ１と、前記第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを比較し、ＰＬ１とＰＬ２のパワーレベル比を複数のパターンに分類し、前記合否判定手段が、分類された前記パワーレベルの前記パターンごとに定められた手順により、前記ｆ１、ｆ２、ＰＬ１、ＰＬ２を基に缶内圧の合否を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の密閉缶の内圧検査装置及び密閉缶の内圧検査方法によれば、密閉缶からの反響音に基づき、検査対象となる密閉缶の缶内圧が所定の圧力になっているか否かについて、安定かつ正確に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明による密閉缶の内圧検査装置の概念を説明するための図であり、検査対象となるアルミボトル缶などの密閉缶１０のキャップ部の上方に電磁ソレノイド２０を配置し、この電磁ソレノイド２０のコイルに、（ａ）で示すパルス流を流し、電磁ソレノイド２０の誘導作用によって密閉缶１０を強制励振（加振）させる。また、電磁ソレノイド２０の上部にはマイクロフォン（反響音捕捉手段）３０が配置され、加振された密閉缶１０が発生する反響音（打検音）を捕捉する。
【００２２】
マイクロフォン３０で捕捉された打検音は、（ｂ）に示すような反響音信号（以下、打検音信号という）の波形となる。本発明では、この打検音信号に含まれる周波数のスペクトルを解析し、（ｃ）に示す周波数スペクトルの波形から、打検音信号に含まれる周波数成分の特徴を解析することにより、ボトル缶の内圧の適否を判定する。
【００２３】
また、図２は、密閉缶１０の打検音信号の周波数スペクトルの例を示す図であり、周波数スペクトルから合否判定を行う方法について説明するための図である。
密閉缶１０の打検音信号の周波数スペクトルは、ボトル缶などの密閉缶１０の大きさ、形状、キャップの形状及びこれらの組合せなどで変化するが、代表的な特性としては、図２（ａ）に示すように、密閉缶の固有振動数に由来する２つのピークパワーレベル、すなわちパワーレベルＰＬ１を示す第１の固有振動周波数ｆ１と、パワーレベルＰＬ２を示す第２の固有振動周波数ｆ２の周波数成分を有するスペクトル波形となる。因みに、この実施形態において、パワーレベルとは、音圧レベルを示すデシベルｄＢ（Ｃ）を示す。
【００２４】
なお、図２（ａ）の例で示す周波数スペクトルの下限周波数ＦＬ（２ＫＨｚ程度）と、上限周波数ＦＨは、ボトル缶の充填により生じる缶内圧に対応して発生する打検音の最も低い周波数と、最も高い周波数であり、測定により得られる値である。この下限周波数ＦＬと上限周波数ＦＨは、缶の大きさ、形状、キャップの形状及びこれらの組合せなどに応じて固有に定まり、同じ缶であれば、缶内の内圧の高低にかかわらず固有の値となる。
【００２５】
図２（ａ）で示す例では、第１の固有振動周波数ｆ１は、下限周波数ＦＬ（２ＫＨｚ程度）と転換点周波数（中間点周波数）Ｆｓ（３．５ＫＨｚ程度）の間の周波数となり、第２の固有振動周波数ｆ２は、転換点周波数Ｆｓ（３．５ＫＨｚ程度）と上限周波数ＦＨ（４．５ＫＨｚ程度）の間の周波数となる。
【００２６】
なお、転換点周波数Ｆｓは、第１の固有振動周波数ｆ１と第２の固有振動周波数ｆ２の転換点となる周波数成分であり、この転換点周波数Ｆｓは、下限周波数ＦＬと上限周波数ＦＨと同様に、缶の大きさ、形状、キャップの形状及びこれらの組合せなどに応じて固有に定まり、同じ缶であれば、缶内の内圧の高低にかかわらず固有の値となる。
また、図２（ａ）に示すスペクトル波形のパターンは、図２（ｂ）に示すように、４つのパターンに分類することができる。
【００２７】
図２（ｂ）の（１）は、缶内圧が低い場合、例えば、缶内圧が「０ｋｇ／ｃｍ２」の場合の周波数スペクトル波形の例を示す図である。このような場合には、第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１が、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２よりも大きくなる。このように、パワーレベルＰＬ１＞ＰＬ２となる場合には、缶内圧が不良と判断される。
【００２８】
図２（ｂ）の（２）は、缶内圧がやや低い場合、例えば、缶内圧が「０．５〜０．７ｋｇ／ｃｍ２」の場合の周波数スペクトル波形の例を示す図である。このような場合には、第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１が、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２が同程度となる。このように、パワーレベルＰＬ１とＰＬ２とが同程度となる場合には、後述する方法により缶内圧を求め、缶内圧の適否が判断される。
【００２９】
図２（ｂ）の（３）は、缶内圧が普通（正常）の場合、例えば、缶内圧が「１．０ｋｇ／ｃｍ２」の場合の周波数スペクトル波形の例を示す図である。このような場合には、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２が、第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１よりも大きくなり、後述する方法により缶内圧を求め、缶内圧の適否が判断される。
【００３０】
図２（ｂ）の（４）は、缶内圧がやや高い（正常）の場合、例えば、缶内圧が「１．３
ｋｇ／ｃｍ２」の場合の周波数スペクトル波形の例を示す図である。このような場合には、第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１はピークを示さず、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２が大きくピークを示す。このような場合は、缶内圧が正常と判断される。
このように、第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１と、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２を調べることにより、また、後述する方法により缶内圧を求めることにより、缶内圧が正常か否かを判定することができる。
【００３１】
また、図３は、本発明の密閉缶の内圧検査装置における検査手順を示す図である。本発明の密閉缶の内圧検査装置では、最初にダンボールケースが搬入される（ステップＳ１０１）。次に、検査対象となるボトル缶がダンボールケースに入ったまま、検査装置内の検査位置に位置決めされる（ステップＳ１０２）。
ボトル缶が検査位置に位置決めされると、電磁ソレノイド２０にパルス電流が流されて、電磁ソレノイド２０の誘導作用により密閉缶１０が加振され（ステップＳ１０３）、マイクロフォン３０により密閉缶１０の打検音を捕捉する（ステップＳ１０４）。また、この打検音の信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号化する（Ｓ１０５）。
【００３２】
このデジタル信号化された打検音信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して、スペクトル波形を求める（ステップＳ１０６）。求めたスペクトル波形を、図２で説明した方法で分類する（ステップＳ１０７）。また、第１の固有振動周波数ｆ１、第２の固有振動周波数ｆ２を決定し、さらに後述する方法により、スペクトル波形の分類を行い、密閉缶に固有の固有振動周波数ｆ（後述する）を求める（ステップＳ１０８）。
【００３３】
また、求めた固有振動周波数ｆと、検量線（固有振動周波数ｆ−缶内圧、図６参照）を対比する（ステップＳ１０９）。この検量線から缶内圧を決定し（ステップＳ１１０）、合否判定を行う（ステップＳ１１１）。そして、データを記録保存し（ステップＳ１１２）、不良と判定されたロットの排出信号を出力する（ステップＳ１１３）。
また、図４は、本発明の密閉缶の内圧検査装置における密閉缶の内圧検査の処理手順を示す図である。以下、図４を参照して、その処理手順について説明する。なお、下限周波数ＦＬ、転換点周波数Ｆｓ、上限周波数ＦＨは検査対象となる密閉缶の大きさ、形状、キャップの形状及びこれらの組合せに応じて定まる周波数パラメータである。
【００３４】
まず、最初に周波数スペクトルから、第１の固有振動周波数ｆ１、パワーレベルＰＬ１、第２の固有振動周波数ｆ２、パワーレベルＰＬ２を読み込む（ステップＳ２０１）。
次に、パワーレベルＰＬ１とパワーレベルＰＬ２とを比較し、複数のパターンに分類する（ステップＳ２０２）。
【００３５】
パワーレベルＰＬ１と、パワーレベルＰＬ２の関係が、ＰＬ２＜ＰＬ１×０．８となる第１のパターンの場合には、ステップＳ２１０に移行する。ＰＬ１×０．８≦ＰＬ２≦ＰＬ１×１．２となる第２のパターン場合には、ステップＳ２２０に移行する。ＰＬ１×１．２＜ＰＬ２となる第３のパターンの場合には、ステップＳ２３０に移行する。
【００３６】
第１のパターン（ＰＬ２＜ＰＬ１×０．８）では、ステップＳ２１０において、第１の固有振動周波数ｆ１と下限周波数ＦＬとが比較され、ｆ１＜ＦＬの場合は、不合格と判定される（ステップＳ２４２）。また、ＦＬ≦ｆ１の場合は、固有振動周波数ｆ＝ｆ１、とする（ステップＳ２１１）。この固有振動周波数ｆを、検量線（図６参照）に対応させて缶内圧Ｐを決定する（ステップＳ２４０）。また、求めた缶内圧Ｐにより合否判定を行う（ステップＳ２４１）。
【００３７】
第２のパターン（ＰＬ１×０．８≦ＰＬ２≦ＰＬ１×１．２）では、ステップＳ２２０において、次の式（１）により、固有振動周波数ｆを計算する。
【数１】
2005201692.tif 000003
【００３８】
式（１）においては、図６（ａ）に示すように、第１の固有振動周波数ｆ１から第２の固有振動周波数ｆ２の間をＮ等分し、ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）は、ｆ１からｎ番目の周波数であり、Ｌｎ（ｎ＝１〜Ｎ）は、周波数ｆｎにおけるパワーレベルを示している。なお、数値Ｎは、周波数ｆ１〜ｆ２の範囲と、スペクトル周波数の分解能と、計算に使用するサンプル点数により決まる数値である。
また、式（１）で求めた固有振動周波数ｆを、検量線に対応させて缶内圧Ｐを決定する（ステップＳ２４０）。また、求めた缶内圧Ｐにより合否判定を行う（ステップＳ２４１）。
【００３９】
第３のパターン（ＰＬ１×１．２＜ＰＬ２）では、ステップＳ２３０において、第２の固有振動周波数ｆ２と上限周波数ＦＨとが比較され、ｆ２＜ＦＨの場合は、次の式（２）により、固有振動周波数ｆを計算する（ステップＳ２３１）。
【数２】
2005201692.tif 000004
【００４０】
式（２）においては、図６（ｂ）に示すように、転換点周波数Ｆｓから第２の固有振動周波数ｆ２の間をＮ等分し、ｆｎ（ｎ＝１〜Ｎ）は、Ｆｓからｎ番目の周波数であり、Ｌｎ（ｎ＝１〜Ｎ）は、周波数ｆｎにおけるパワーレベルを示している。なお、数値Ｎは、周波数Ｆｓ〜ｆ２の範囲と、スペクトル周波数の分解能により定まる数値である。
また、式（２）で求めた固有振動周波数ｆを、検量線に対応させて缶内圧Ｐを決定する（ステップＳ２４０）。また、求めた缶内圧Ｐにより合否判定を行う（ステップＳ２４１）。
【００４１】
なお、ステップＳ２３０において、ＦＨ≦ｆ２と判定された場合は、缶内圧が十分高い状態であるので（図２（ｂ）の波形（４）を参照）、缶内圧を求めることなく合格と判定する（ステップＳ２４５）。
缶内圧Ｐの合否判定が行われ、缶内圧が不合格と判定された場合は（ステップＳ２４２）、そのデータを保存し（ステップＳ２４３）、不良品排出信号を出力する（ステップＳ２４４）。また、缶内圧が合格と判定された場合は（ステップＳ２４５）、そのデータを保存し（ステップＳ２４６）、検査が終了する。
【００４２】
このように、本発明の密閉缶の内圧検査装置においては、最初に、第１の固有振動周波数ｆ１におけるパワーレベルＰＬ１と、第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを比較し、ＰＬ１とＰＬ２の大きさの比率に応じてパターン分けし、それぞれのパターンに応じて、最適な計算方法を選択して缶内圧を求める。
【００４３】
なお、パワーレベルＰＬ１とパワーレベルＰＬ２とを比較する際に使用する数値「０．８」や「１．２」は、限定的なものではなく、密閉缶１０の大きさ、形状、キャップの形状及びこれらの組合せなどに合わせて変えることができる。
また、図７は本発明による密閉缶の内圧検査装置の構成例を示すブロック図である。図７において、密閉缶の内圧検査装置１００は、マイクロフォン３０から受信した打検音信号を増幅する増幅器１０１と、増幅器１０１で増幅された打検音信号をデジタル信号化するＡ／Ｄ変換器１０２と、電磁ソレノイド２０にパルス電流を供給するパルス発生器１０３と、キーボードや液晶表示器やプリンタなどの入出力部１０４と、密閉缶の内圧検査装置１００の全体の処理動作を制御する制御部１１０から構成されている。
【００４４】
また、制御部１１０には、各種の処理動作を実行するための処理プログラム部１２０と、処理に必要なデータを記憶するデータ記憶部１４０とが設けられている。
そして、処理プログラム部１２０には、以下の処理部が含まれている。
密閉缶検出処理部１２１は、密閉缶の内圧検査装置１００の検査位置に検査対象となる密閉缶が搬入されたことを缶検出センサ４０からの信号により検知し、缶内圧の検査処理を開始するための処理部である。
【００４５】
密閉缶加振処理部１２２は、パルス発生器１０３に指示を与え、検査対象となる密閉缶を電磁ソレノイド２０により加振するための処理部である。
反響音捕捉処理部１２３は、マイクロフォン３０、増幅器１０１、Ａ／Ｄ変換器１０２を介して、密閉缶１０の打検音信号を取り込むための処理部である。スペクトル演算処理部１２４、打検音信号の周波数スペクトルをフーリエ解析処理により求めるための処理部である。
【００４６】
周波数スペクトル解析処理部１２５は、周波数スペクトル波形から最も大きいパワーレベルと次に大きいパワーレベルを示す周波数を求め、この２つの周波数のうちの、周波数の低い方を第１の固有振動周波数ｆ１とし、周波数の高い方を第２の固有振動周波数ｆ２とし、第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１と、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２を求めるための処理部である。
【００４７】
パターン分類処理部１２６は、第１の固有振動周波数ｆ１でのパワーレベルＰＬ１と、第２の固有振動周波数ｆ２におけるパワーレベルＰＬ２とを比較し、ＰＬ１とＰＬ２のパワーレベル比を複数のパターンに分類するための処理部である。例えば、パワーレベルＰＬ２とパワーレベルＰＬ１とにより、第１のパターン（ＰＬ２＜ＰＬ１×０．８）と、第２のパターン（ＰＬ１×０．８≦ＰＬ２≦ＰＬ１×１．２）と、第３のパターン（ＰＬ１×１．２＜ＰＬ２）とに分類する。
【００４８】
パラメータ周波数設定処理部１２７は、第１の固有振動周波数ｆ１の下限周波数ＦＬと、第２の固有振動周波数ｆ２の上限周波数ＦＨと、第１の固有振動周波数ｆ１と第２の固有振動周波数ｆ２との転換点となる転換点周波数Ｆｓとを、検査対象となる密閉缶の種類に応じて設定するための処理部である。なお、ＦＬ、ＦＨ、Ｆsなどの周波数パラメータは、データ記憶部１４０に周波数パラメータ１４３として保存されている。
【００４９】
固有振動周波数ｆ演算処理部１２８は、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２と第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１の比が第２のパターン（ＰＬ１×０．８≦ＰＬ２≦ＰＬ１×１．２）に該当する場合に、前述した式（１）により固有振動周波数ｆを求めるとともに、第２の固有振動周波数ｆ２のパワーレベルＰＬ２と第１の固有振動周波数ｆ１のパワーレベルＰＬ１の比が第３のパターン（ＰＬ１×１．２＜ＰＬ２）に該当する場合に、前述した式（２）により固有振動周波数ｆを求める演算を行うための処理部である。
【００５０】
缶内圧判定処理部１２９は、固有振動周波数ｆとデータ記憶部１４０に記憶された検量線データ１４１を参照して缶内圧を判定するための処理部である。
合否判定処理部１３０は、求めた缶内圧に応じて合否判定を行うための処理部である。また、合否判定の結果及び缶内圧の測定データは、データ記憶部１４０に検査データ１４２として保存される。
排出信号出力処理部１３０は、合否判定処理部１３０により缶内圧が不足（不合格）と判定された場合に、排出信号を出力するための処理部である。排出信号出力処理部１３１からの排出信号は排出機構５０に送信され密閉缶１０を排出する。
【００５１】
上記実施形態においては、パワーレベルの最も高い第１の固有振動周波数ｆ１と次にパワーレベルの高い第２の固有振動周波数ｆ２に基づいて、缶内圧を決定する場合について説明したが、３以上のピークレベルに基づいた固有振動周波数に基づいて缶内圧を決定してもよい。
また、パワーレベルとして、反響音の出力を対数スケールに換算した音圧レベル、デシベルｄＢ（Ｃ）を用いる場合について説明したが、音圧レベルとして、デシベルｄＢ（Ａ）を用いてもよいし、反響音の出力をそのまま用いてもよい。
また、本発明の密閉缶の内圧検査装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明においては、密閉缶を打検する際に、打検音の信号から、検査対象となる密閉缶の缶内圧を安定かつ正確に求めることができる効果を奏するので、本発明は、密閉缶の内圧検査装置、及び密閉缶の内圧検査方法などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による密閉缶の内圧検査装置の概念を説明するための図
【図２】密閉缶の反響音信号の周波数スペクトルの例を示す図
【図３】本発明の密閉缶の内圧検査装置における検査手順を示す図
【図４】密閉缶の内圧検査の処理手順を示す図
【図５】検量線の例を示す図
【図６】固有振動周波数ｆの演算について説明するための図
【図７】密閉缶の内圧検査装置の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
【００５４】
１０  密閉缶
２０  電磁ソレノイド
３０  マイクロフォン
４０  缶検出センサ
５０  排出機構
１００  密閉缶の内圧検査装置
１０１  増幅器
１０２  Ａ／Ｄ変換器
１０３  パルス発生器
１０４  入出力部
１１０  制御部
１２０  処理プログラム部
１２１  密閉缶検出処理部
１２２  密閉缶加振処理部
１２３  反響音捕捉処理部
１２４  スペクトル演算処理部
１２５  周波数スペクトル解析処理部
１２６  パターン分類処理部
１２７ パラメータ周波数設定処理部
１２８  固有振動周波数ｆ演算処理部
１２９  缶内圧決定処理部
１３０  合否判定処理部
１３１  排出信号出力処理部
１４０  データ記憶部
１４１  検量線データ
１４２  検査データ
１４３  周波数パラメータ
【図１】
2005201692.tif 000005
【図２】
2005201692.tif 000006
【図３】
2005201692.tif 000007
【図４】
2005201692.tif 000008
【図５】
2005201692.tif 000009
【図６】
2005201692.tif 000010
【図７】
2005201692.tif 000011