(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査方法であって、前記確認マーク乃至その近傍を照明するための照明装置を配置し、ボトル・キャップ組立体の中心軸上に前記確認マーク撮像のための光学系を配置して、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとを撮影するボトル・キャップ組立体の検査方法において、
ボトルの巻締角度確認マークとして、ボトルのサポートリング表面に形成された凹部からなり、該凹部の検出用表面が、この凹部と同一円周上にあるサポートリング表面の法線よりも外周側に傾いた法線を有するものを用いるとともに、
前記光学系として、光学系レンズと一台のカメラとを使用し、これら光学系の光軸と前記ボトル・キャップ組立体の中心軸上とが一致し且つ該光学系レンズの上方に該カメラが位置するように、該光学系レンズ及び該カメラを前記ボトル・キャップ組立体の上方に配置し、
前記カメラを用いて前記ボトル・キャップ組立体を上方から撮影することにより、前記ボトルの巻締角度確認マークと前記キャップの巻締角度確認マークとを同時に写し取り、該カメラ像から該ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することを特徴とする検査方法。
【請求項２】
凹部の検出用表面の法線の垂直軸からの傾き角度をαとし、凹部と同一円周上にあるサポートリング表面の法線の垂直軸からの傾き角度をβとしたとき、α−βの値が少なくとも３０°以上である請求項１に記載の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボトルとその口部に螺子装着されるキャップから成るボトル・キャップ組立体において、その締結状態の検査を確実に行なうことが可能なボトル・キャップ組立体の検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス製或いは合成樹脂製のボトル形状容器と、一旦開封されたものであることを明示するタンパーエビデント機能を有するキャップから成るボトル・キャップ組立体においては、内容物充填後に、キャップがボトルに完全に密封状態に締結されていることが必須であり、このような検査は、従来は、製品の中からいくつかの試料を抜き取り、これを実際に開栓し、開栓トルク、巻締角度等を測定することによって行っていた。
しかしながら、このような抜き取り検査は製品の一部について行うにすぎず、必ずしも確実な検査結果を得ることは困難であり、また検査の確実性を向上させるために抜き取り試料を多くすればそれだけ生産コストが増加することになる。また巻締機を最初に設定する際に、基本的な性能を出すための巻締角度に従ってトルクが決定されているため、巻締め角度を容易に測定できることが望まれている。
【０００３】
このような問題を解決するため、例えば特開平１２−１１８５１５号公報には、容器本体のキャップ受け口に取り付けられたキャップまたは該キャップに設けたカバー受け部に取り付けられたキャップカバーの何れかのキャップ体取付部をカメラで撮影してその映像情報を記憶し、この映像情報に基づき上記容器本体またはキャップの基準部と上記キャップ体の測定部との位置関係に基づき当該キャップ体の取付状態の良否を判定するようにしたことを特徴とするキャップ体取付検査方法が記載されており、カメラでの撮影は、容器の搬送路に沿って平行に設けられた第一及び第二のカメラで行うことが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術によれば、試料の抜き取り及び実際の開栓という検査方法によらずに、ボトル・キャップ組立体の締結状態を確認することは可能となる。
しかしながら、このような検査方法では、キャップに設けられた標識は、ボトルとの関係上、キャップの側面に設けられているため、ボトル及びキャップに設けられた標識が一定の位置関係にあることを確認するためには、ボトル・キャップ組立体の側面から測定する必要がある。しかしながら、内容物が充填され、キャップで密封されたボトル・キャップ組立体は、搬送コンベア上をまちまちにその向きを変えながら生産ライン中を進んでいくため、ボトル及びキャップに設けられた標識が必ずしも検査装置の向きに向いているとは限らず、その場合には、キャップの締結状態に異常があった場合でも見逃してしまうことになり、検査の信頼性が低くなる恐れがある。
このような締結状態に異常のあるボトル・キャップ組立体を見逃さないためには、複数のカメラを周方向に設置する必要があり、このため検査装置が複雑になったり、ボトル・キャップ組立体を連続供給することが困難になる場合もある。
【０００５】
上述した問題を解決するために、本発明者等は、先に、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査装置において、ボトル・キャップ組立体の上方に配置された光学系レンズと、前記光学系レンズの上方に配置され、前記光学系レンズを介して、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとを同時に写し取る単一のカメラと、前記確認マークを照明するための照明装置と、前記カメラで写し取った画像データに基づく情報処理により、巻締状態の良否を判定する画像処理装置とを備えたボトル・キャップ組立体の検査装置を提案した（特願２００１−１８７１６８号）。
【０００６】
かかる検査装置は、上記従来技術のような不都合がなく、ボトル・キャップ組立体の締結状態がキャップを開栓することなく、容器の軸方向上方から確実に確認することが可能であり、また上方から一台のカメラにより容易に検査することが可能となるという顕著な利点を有している。しかるに、この検査装置においても未だ改善の余地があることが判った。
【０００７】
即ち、上記の検査装置では、上方からのカメラにより、ボトル及びキャップのそれぞれに設けられている巻締角度確認マークを同時に撮像し、写し取られたボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）及びキャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）の画像データに基づいて、画像処理を行ない、これら確認マークの相対的位置データから締結状態の確認が行なわれる。従って、このような情報処理を確実に行なうためには、ボトル確認マークとキャップ確認マークとが鮮明に撮像されることが必要であり、このために、ボトル及びキャップの確認マークを照明するための照明装置を設け、ボトル確認マーク及びキャップ確認マークを照明しながら、これらマークの撮像が行なわれるように構成されている。
【０００８】
ところで、ボトルの確認マークは、上部からの撮像を確実に行なうために、口部に形成されているサポートリングに表面に凹部或いは凸部として設けられるが、このボトル確認マークを確実に鮮明に撮像することが困難であるという問題があった。
即ち、ボトルの中には、上記確認マークが形成されているサポートリング（口部）が結晶化されて白色となっているものや、サポートリングも含めてボトル全体が透明になっているものなどがあるが、何れのボトルについても、同じ条件でサポートリングに形成されている確認マークを鮮明に撮像することが極めて困難となっている。例えば、サポートリングが結晶化されて白色となっているボトルでの組立体について、ボトル及びキャップの確認マークが鮮明に撮像されて画像処理が確実に行なわれたとしても、サポートリングが透明なボトルでの組立体については、ボトル確認マークが鮮明に撮像されず、確実な画像処理が困難となる場合があった。この逆に、サポートリングが透明なボトルでの組立体について、ボトル及びキャップの確認マークが鮮明に撮像されて画像処理が確実に行なわれた時には、サポートリングが結晶化されて白色となっているボトルでの組立体について、ボトル確認マークが鮮明に撮像されない傾向があった。
従って、ボトルの種類毎に、撮像条件（例えば照明装置の位置等）の設定を変更しなければならず、検査効率等の点で、改善の余地があったのである。
【０００９】
従って本発明の目的は、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査方法において、上方からのカメラでの撮像により、ボトルの種類によらず、常に一定の条件で、ボトルのサポートリングに形成されたボトル確認マークを鮮明に撮像することができ、確実な画像処理によってボトルとキャップとの巻締状態を検出することが可能なボトル・キャップ組立体の検査方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査方法であって、前記確認マーク乃至その近傍を照明するための照明装置を配置し、ボトル・キャップ組立体の中心軸上に前記確認マーク撮像のための光学系を配置して、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとを撮影するボトル・キャップ組立体の検査方法において、
ボトルの巻締角度確認マークとして、ボトルのサポートリング表面に形成された凹部からなり、該凹部の検出用表面が、この凹部と同一円周上にあるサポートリング表面の法線よりも外周側に傾いた法線を有するものを用いるとともに、
前記光学系として、光学系レンズと一台のカメラとを使用し、これら光学系の光軸と前記ボトル・キャップ組立体の中心軸上とが一致し且つ該光学系レンズの上方に該カメラが位置するように、該光学系レンズ及び該カメラを前記ボトル・キャップ組立体の上方に配置し、
前記カメラを用いて前記ボトル・キャップ組立体を上方から撮影することにより、前記ボトルの巻締角度確認マークと前記キャップの巻締角度確認マークとを同時に写し取り、該カメラ像から該ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの位置関係を検出することを特徴とする検査方法が提供される。
【００１１】
本発明においては、前記凹部の検出用表面の法線の垂直軸からの傾き角度をαとし、凹部と同一円周上にあるサポートリング表面の法線の垂直軸からの傾き角度をβとしたとき、α−βの値が少なくとも３０°以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明において、ボトルの巻締角度確認マークは、ボトルのサポートリング表面に形成された凹部からなるが、この凹部の検出用表面が、この凹部と同一円周上にあるサポートリング表面に対して傾斜していること、即ち、該検出用表面の法線は、サポートリング表面の法線に対して、外周側に傾いて形成されていることが重要な特徴である。検出用表面を、このように傾斜せしめることにより、検出用表面と、その周辺部分のサポートリング表面との間において、光の反射角が明確に異なり、この結果、上部に配置されたカメラが取り込む映像において、検出用表面とその周辺のサポートリング表面との間に一定のコントラストが確保でき（サポートリング表面が明るく、検出用表面は暗くなる）、この結果、常に、ボトルの巻締角度確認マークを明確に検出することができ、ボトルの巻締角度確認マークと、キャップの巻締角度確認マークとの位置関係を確実に検出することが可能となるのである。
【００１３】
【発明の実施形態】
上記のようなボトル・キャップ組立体を用いてのキャップ巻き締め状態の検査方法では、ボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）と、キャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）との位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態の良否が判定されるものであるが、このために、ボトル・キャップ組立体の軸上方に光学系レンズと前記確認マーク撮像のためのカメラとを、前記組立体の垂直中心軸と光学系の光軸とが一致するように配置すると共に、前記確認マークを照明するための照明装置が光学系レンズの位置に配置される。これにより、ボトル確認マークと、キャップ確認マークとを単一のカメラにしかも同時に写し取ることが可能となり、更にはキャップ外周縁よりも径方向で内方に位置するボトル確認マークであっても同様に写し取ることが可能となる。
【００１４】
キャップの旋回によりボトルへの締結が行われるボトル・キャップ組立体において、上記カメラにより、撮像されたキャップ及びボトル確認マークの画像データに基づくキャップの巻締状態の評価は、この画像データから、この巻締状態を極座標に読み取り、必要により展開して、正確に評価することができる。
この評価の原理を説明するための図１（極座標および極座標展開）において、ボトル確認マークの二次元極座標上の位置Ｐは、中心からの半径ｒ１およびｘ軸からの角度θ１により、
Ｐ（ｒ１、θ１）、ここでｘ＝ｒ１ｃｏｓθ１、ｙ＝ｒ１ｓｉｎθ１
で表される。
また、キャップ確認マークの二次元極座標上の位置Ｑは、同様にして中心からの半径ｒ２およびｘ軸からの角度θ２により、
Ｑ（ｒ２、θ２）、ここでｘ＝ｒ２ｃｏｓθ２、ｙ＝ｒ２ｓｉｎθ２
で表される。
【００１５】
ボトル確認マーク基準のキャップ確認マークの巻締角度（θ）は、式（１）：
θ＝θ２−θ１          ‥（１）
で表され、また極座標展開での距離（Ｌ）は、式（２）：
Ｌ＝ｒ１（θ２−θ１）    ‥（２）
で表すことができる。
従って、適切な状態にキャップが巻き締められているボトル・キャップ組立体の巻締角度（θ０、このθ０もボトルの巻締角度確認マーク基準のキャップの巻締角度確認マークの角度で定められる）あるいは展開距離（Ｌ０）を一定の許容範囲のものとして予め設定しておくことにより、上記測定で検出される巻締角度θと設定巻締角度（θ０）とを対比し、あるいは検出された展開距離（Ｌ）と設定展開距離（Ｌ０）とを対比することにより、巻締状態の良否を検出することができる。
なお、図１の座標の説明では、角度の方向は反時計方向に正としているが、実際のキャップの締結では、時計方向に旋回による締結が行われるので、座標を裏返しにして考慮すればよい。
【００１６】
以上の例で説明したとおり、本発明によれば、光学レンズおよびカメラの光軸を、ボトル・キャップ組立体の垂直軸と一致させて、ボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）とキャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）とを単一カメラにより二次元画像内に同時に取り込むことにより、面倒で複雑な処理を施すことなしに、しかも簡便な画像処理により、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの相対的位置関係を検出し、ボトルとキャップとの巻締状態の良否を精度よく検出することができる。
【００１７】
本発明において、キャップ確認マークは、頂板部の周縁部、頂板部とスカート部とのコーナー部、或いはスカート部の外面に形成されており、一方、ボトルの確認マークは、ボトルのサポートリングに形成されており、このような位置にそれぞれの確認マークを設けることにより、両巻締角度確認マークを確実に撮像し、両巻締角度確認マークの相対的位置関係を正確に検出することができる。
すなわち、本発明において、ボトル・キャップ組立体の垂直軸上方からの巻締角度確認マークの撮影であるため、キャップの頂板部にキャップ確認マークおよびボトルのサポートリングにボトル確認マークを設けることにより、マークの撮像が容易に行われることになる。また、キャップ確認マークとボトル確認マークとは、径方向の距離の差が小さい方が角度の検出が正確に行われるが、本発明ではキャップの確認マークを頂板部の周縁部、頂板部とスカート部とのコーナー部或いはスカート部外面に形成し且つボトル確認マークをボトルのサポートリングに形成することにより、両マーク間の径方向の距離差を小さくして、精度の高い角度の検出が可能となる。
【００１８】
尚、前述した光学レンズとしては、キャップの径よりも大きな径を有する平凸レンズ或いはメニスカス凸レンズを用いることが、キャップ確認マークのみならず、ボトル確認マークをも鮮明に写し取るために好ましい。
ボトル確認マークは、このマークを設けるサポートリングのサイズ（径）により、（ａ）キャップの最外周部よりも径方向外側に位置する場合、（ｂ）キャップの最外周部に重なっている場合、（ｃ）キャップの最外周部よりも径方向内側に位置する場合等の様々な場合があり得る。これらのボトル確認マークの状態の内、上記（ｂ）および（ｃ）の場合には、幾何学的には軸上方からはボトル巻締角度確認マークを検出することは不可能に近い。
【００１９】
しかるに、キャップの径よりも大きな径を有する平凸レンズ或いはメニスカス凸レンズを用いることにより、上記（ｂ）および（ｃ）の場合であっても、ボトル確認マーク及びその近傍部分からでる光をレンズ内に取り込み、屈折させることにより、明確なボトル確認マークの像を形成させることが可能となる。
【００２０】
また、ボトルの巻締角度確認マークとキャップの巻締角度確認マークとの間には、キャップハイトに相当する高さの違いがあるが、上方に配置されたカメラによる撮像を利用することにより、ボトル確認マークも、キャップ確認マークも、共に二次元の画像内に写し取ることができるので、両者の位置関係の検出が正確にしかも容易に行われる。
【００２１】
更に、キャップ確認マークとボトル確認マークとを、これらが共にレンズの被写界深度（焦点深度とも呼ぶ）内にある条件で撮像することが好ましい。
レンズには、焦点を合わせる距離を次第に遠方にしていくと、ある距離になると無限遠まで焦点が合うようになり、この距離を過焦点距離と呼び、過焦点距離（ｆｈ）は、レンズの焦点距離をｆ、レンズのＦナンバー（絞り）をＦ、許容ぼけをＡとして表して、下記式（３）：
0004485721.tif 000002
で表される。許容ぼけ（Ａ）としては一般に０．０３３の値が採用されている。一方、被写界深度とはある距離に焦点を合わせたときその距離にある被写体が鮮明に写るだけではなく、被写体の前後もある範囲は鮮明に写る範囲をいい、被写界深度の近い限界（近点、ｄ１）および被写界深度の遠い限界（遠点、ｄ２）は、焦点を合わせた距離（ｄ０）および過焦点距離（ｆｈ）に関して、下記式（４）および（５）で与えられる。
0004485721.tif 000003
かくして、レンズの焦点距離ｆ、レンズのＦナンバー（絞り）Ｆを選択し、且つ焦点を合わせる距離ｄ０  を選ぶことにより、キャップ確認マークとボトル確認マークとをレンズの被写界深度内に入るようにすることができる。
【００２２】
また、本発明のボトル・キャップ組立体を用いての検査では、写し取った画像データから、ボトル確認マーク及びキャップ確認マークをキャップの垂直中心軸を中心とした極座標に展開してそれらの位置を検出し、ボトル確認マークとキャップ確認マークとの角度乃至距離を算出し、この角度乃至距離により巻締状態の良否を判定することが好ましい。
この検出手段を用いることにより、図１に説明した原理により巻締状態の検出が精度よくしかも容易に行われることになる。
【００２３】
ところで、上記のような検査を確実に行なうためには、キャップ確認マークとボトル確認マークとを、それぞれ、鮮明な映像として取り込むことが必要である。通常、キャップの確認マークは、鮮明な映像として取り込むことは容易であるが、ボトル確認マークの場合には、このマークが形成されるボトル口部の部分（通常、サポートリング）が透明であったり、或いは結晶化により白色となっていたりするため、ボトルの種類毎にカメラによる撮像条件等を変えなければならないという煩わしさがあった。しかるに、本発明では、サポートリングに設けられた凹部からなるボトル確認マークにおいて、その検出用表面をサポートリング表面に対して傾斜させることにより、常に一定の条件で、ボトル確認マークを鮮明な映像として取り込むことができるのである。
【００２４】
【実施例】
本発明を添付図面に示す次の例により説明する。
図２は、その右半分（ａ）において、ボトル・キャップ組立体におけるボトルの口部の一例を側面図で示し、その左半分（ｂ）において、該ボトルの口部に形成された凸部からなるボトル確認マークをサポートリングと共に示す側断面図であり、
図３は、本発明におけるボトルのサポートリングに形成される凹部からなるボトル確認マークをサポートリングと共に示す側断面図であり、
図４（ａ）〜（ｃ）は、ボトルのサポートリングに、本発明の範囲外となるように形成されたボトル確認マークの例を示す正面断面図（参考例）であり、
図５は、本発明のボトル・キャップ組立体におけるキャップの一例を側面図で示し、
図６は、図５のキャップの上面図であり、
図７は、ボトル・キャップ組立体の一例の配置を上方から見た部分拡大図であり、
図８は、ボトル・キャップ組立体の他の一例の配置を上方から見た部分拡大図であり、
図９は、本発明のボトル・キャップ組立体を用いての検査方法を実施するための装置の配置図であり、
図１０は、本発明の検査方法のフローチャートである。
【００２５】
ボトル・キャップ組立体におけるボトル口部を示す図２（ａ）において、このボトル口部には、その外面に、キャップと螺合してボトルを密封するためのネジ部２１が形成されており、ネジ部２１の下方には、後述するキャップのＴＥバンドのフラップ片と係合する段差部２２が形成されている。また段差部２２の下側には充填や密封の際に、ボトルを保持するためのサポートリング２３が形成されている。
このサポートリング２３は、キャップ或いはＴＥバンドの下端の最も大きい外径部分にほぼ匹敵するか或いはそれよりも大きい外径を有している。
尚、図２には示されていないが、このボトルの口部は、通常のボトルと同様に、肩部、胴部、および底部に一体に接続されている。
この図２の例では、ボトル確認マークとして凸部２４がサポートリングに形成されている。
【００２６】
図２（ａ）で示されているボトル・キャップ組立体においては、サポートリング２３の表面には、ボトル確認マークとなる凸部２４が形成されている。即ち、この凸部２４は、本発明においてボトル確認マークとして使用される凹部２４（図３参照）とは形態が異なっているが、原理的には、凸部でも凹部でも同じである。即ち、凸部或いは凹部（ボトル確認マーク）２４の位置を、上方に配置されたカメラで撮像し、取り込んだ映像から、後述するキャップ確認マークとの相対的位置関係からキャップの巻き締め状態が検出される。図２（ｂ）或いは図３に示されている通り、この凸部或いは凹部２４は、検出用表面２４ａを有しており、この検出用表面２４ａの法線はＸで表される。一方、この検出用表面２４ａと同一円周上にあるサポートリング２３の表面の法線は、Ｙで表される。
【００２７】
図２（ｂ）を参照して、ボトル確認マークとなる凸部２４の検出用表面２４ａは、その法線Ｘが、検出用表面２４ａと同一円周上にあるサポートリング２３の表面の法線Ｙに対して、外周側に傾斜しているように形成される。
即ち、この検出用表面２４ａに入射した光の反射光が上方のカメラに取り込まれ、この結果、凸部（ボトル確認マーク）２４の映像が取り込まれる。また、これと同時に、サポートリング２３の表面からの反射光も同時に上方のカメラに取り込まれる。従って、例えば、サポートリング２３が結晶化により白色となっている場合には、検出用表面２４ａ及びサポートリング２３表面からの反射光が、多量に上方のカメラに取り込まれ、この結果として、サポートリング２３が透明な場合には凸部（ボトル確認マーク）２４の映像が鮮明に形成されたとしても、サポートリング２３が結晶化により白色となっている場合には、この凸部２４が不鮮明となり、その周囲のサポートリング２３表面との識別が困難となってしまうわけである。
しかるに、上記のように、検出用表面２４ａの法線Ｘを、サポートリング２３の表面の法線Ｙに対して、外周側に傾斜させることにより、検出用表面２４ａでの反射光（図２（ｂ）でＬ１で示す）とサポートリング２３表面での反射光（図２（ｂ）でＬ２で示す）とは、その反射角が大きく異なるようになる。従って、サポートリング２３が透明であるか或いは結晶化により白色となっているかにかかわらず、検出用表面２４ａの映像を鮮明に取り込むことができ、その周辺部分のサポートリング２３表面と識別し、検出用表面２４ａの位置を正確に把握することが可能となる。
【００２８】
上記の例では、前記凸部（ボトル確認マーク）２４における検出用表面２４ａの法線Ｘの垂直軸（図２（ｂ）でＺで示す）からの傾き角度をαとし、この検出用表面２４ａと同一円周上にあるサポートリング２３表面の法線Ｙの垂直軸Ｚからの傾き角度をβとしたとき、α−βの値が少なくとも３０°以上、特に４５°以上であることが好ましい。即ち、このα−βの値が大きいほど、検出用表面２４ａでの反射光Ｌ１とサポートリング２３表面での反射光Ｌ２とは、その反射角が大きく異なるようになり、上方のカメラで取り込まれた映像において、検出用表面２４ａをその周辺部分のサポートリング２３表面と一層明確に識別することが可能となる。例えば、α−βの値があまり小さいと、この識別が困難となるおそれがある。
【００２９】
また、図２（ｂ）の例では、ボトル確認マークは凸部２４となっているが、本発明では、図３に示されているように、この凸部２４の代わりに凹部２４をボトル確認マークとして用いる。
図３において、ボトル確認マークは、サポートリング２３の表面に形成された凹部２４から形成されており、この場合においても、その検出用表面２４ａは、その法線Ｘが、検出用表面２４ａと同一円周上にあるサポートリング２３の表面の法線Ｙに対して、外周側に傾斜しているように形成される。
即ち、ボトル確認マークをこのように傾斜した検出用表面２４ａを有する凹部２４とした場合にも、図２（ｂ）の場合と全く同様に、検出用表面２４ａでの反射光（図３において省略）とサポートリング２３表面での反射光（図３において省略）とは、その反射角が大きく異なり、サポートリング２３が透明であるか或いは結晶化により白色となっているかにかかわらず、検出用表面２４ａの映像を鮮明に取り込むことができ、その周辺部分のサポートリング２３表面と識別し、検出用表面２４ａの位置を正確に把握することができる。
更に、この例においても、図２（ｂ）の場合と同様、検出用表面２４ａの法線Ｘの垂直軸Ｚからの傾き角度αと、この検出用表面２４ａと同一円周上にあるサポートリング２３表面の法線Ｙの垂直軸Ｚからの傾き角度βとの差、α−βの値が前述した範囲にあることが好適である。
【００３０】
上記の説明から理解されるように、本発明においては、ボトル確認マーク（凹部２４）の検出用表面２４ａにおいて、その法線Ｘは、サポートリング２３の表面の法線Ｙに対して、外周側に傾斜しているように形成されていることが必要であり、これを図４（ａ）〜（ｃ）に示されているように、サポートリング２３の周方向に傾斜させることは、本発明の範囲外である。
【００３２】
上述した凹部から形成されたボトル確認マーク２４を備えたボトルに適用されるキャップの一例を示す図５及び図６において、全体を１で表すキャップは、頂板部２及び頂板部２の周縁に位置するコーナー部３を介して垂下するスカート部４から成っており、スカート部４の下端には、タンパーエビデント（ＴＥ）バンド５が弱化部６を介して設けられている。キャップ頂板部２の内面には、ライナー材７が形成され、ライナー材の外周凸部がボトル口部外面と接触し、容器の密封性を高めるように設けられている。また、スカート部４の外面には把持しやすいようにローレット溝８が設けられ、内面にはボトル口部に設けられたネジ部２１（図２参照）と螺合するネジ部９が形成されている。更に、ＴＥバンド５の内面には、ボトルの段差部２２（図２参照）と係合してＴＥバンド５を固定するためのフラップ片１０が設けられている。
【００３３】
図６に示すように、キャップの頂板部２の周縁部に巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）１１が設けられている。即ち、上方に配置されたカメラでの撮像により、このキャップ確認マーク１１と、前述したボトルのサポートリング２３に形成されている凹部からなるボトル確認マーク２４とを映像として取り込み、両者の相対的位置関係から、キャップの巻き締め角度を検出する。
【００３４】
これらの確認マーク１１、２４は、巻締角度の検出が容易になるように、種々の位置に配置することができる。
例えば、図２（ａ）に示されているように、ボトル確認マーク２４は、ボトル口部に設けられたネジ部２１の始端位置、すなわちキャップとの螺合開始位置２５に対応する、サポートリング２３の外周部に設けることができる。
また、図６に示されたキャップ確認マーク１１は、スカート部４内面に設けられたネジ部の始端位置、すなわちボトルとの螺合開始位置１２に対応する、キャップ頂板部周縁部に設けることができる。
更に、後述する上方に配置されているカメラによって、これら確認マーク１１、２４の撮像が行なわれることから、キャップ確認マーク１１は、頂板部２の周縁部とスカート部４とのコーナー部３に設けることもできるし、更にスカート部４の外面において、その下方部分でローレット８を切り欠いて凹部を形成することにより、キャップ確認マーク１１とすることもできる。
【００３５】
更に図７及び８は、本発明のボトル・キャップ組立体の一例において、キャップ及びボトルが組み合わされた状態を上方から見た部分拡大平面図であり、図７では、キャップ１は、図の矢印Ｘの方向に回転することにより巻き締められ、図８では、図の矢印Ｙ方向にキャップ１を回転することにより巻き締めが行なわれるようになっている。
図７及び８に示されているように、確認マーク１１及び２４によって形成される巻締角度を容易に測定するために、キャップ頂板部２中心に（図７参照）或いは、キャップ確認マーク１１のキャップ中心に対する対称位置に（図８参照）、補助マーク１３を設けることもできる。これにより、ボトル・キャップ組立体の巻締角度は、キャップ確認マーク１１，補助マーク１３，ボトル確認マーク２４によって容易に測定することができる。
【００３６】
また、図７の例において、ボトルのサポートリング２３に設けられたボトル確認マーク２４は、キャップの確実な巻締めを保証し得る最低限の位置であり、キャップの頂板部２の周縁部に設けられたキャップ確認マーク１１がこの巻締角度確認マーク２４を超えて所定の範囲内に巻締められていれば、ボトル・キャップ組立体の締結状態は何ら問題がないことを示している。即ち、この態様においては、既に指摘したとおり、キャップ頂板部中央に補助マーク１３が設けられており、ボトル確認マーク２４，補助マーク１３，キャップ確認マーク１１で形成される角度αによって巻締状態の確認ができる。
【００３７】
一方、図８の例においては、ボトル確認マーク２４がネジ部の螺合開始位置（図２に示す２５の部位）に対応した位置に設けられ、キャップ確認マーク１１もネジ部の始端位置（図５に示す１２の部位）に対応する位置に設けられる。また、キャップの中心に対して、キャップ確認マーク１１と反対側の対称位置に補助マーク１３が設けられている。即ち、このボトル確認マーク２４を基準に、キャップ確認マーク１１と補助マーク１３とを結ぶ直線の位置によって、キャップがどれだけ巻締められたか一目でわかるようにしたものである。
即ち、図８では、矢印Ｙ−Ｙの範囲における角βが巻締角度であり、巻締め状態において、この角度βが何度の範囲であれば巻締角度が適正であるかを予め定めておくことにより、ボトル・キャップ組立体の締結状態がわかる。
勿論、図７及び図８に示した以外にも、ボトル・キャップ組立体が巻締められた状態で、キャップとボトルの巻締角度確認マークがほぼ同じ位置にくるように設定することもできる。
【００３８】
本発明は、前述した一定の検出用表面２４ａを有する凹部からなるボトル確認マークをサポートリングに備えたボトルを用いるものであるが、このようなボトル・キャップ組立体は、上述した特徴を有する限り、種々のボトル及びキャップに用いることができる。ボトルとしては、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂から成る延伸ブローボトルや、射出成形等によるボトル等に好適に用いることができるが、勿論、ガラス製ボトルにも適用することができる。またキャップとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂や、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂を圧縮成形、射出成形等して得られるキャップの他、アルミニウム等の金属製のキャップでもよい。更に、キャップ下端には、ＴＥバンドが弱化部を介して一体に設けられているキャップであることが好ましいが、巻締め後シュリンクフィルムで覆うような場合には、ＴＥバンドのないキャップにも適用することが可能である。
【００３９】
上述したボトル・キャップ組立体を用いての検査方法を実施するための検査装置の配置を示す図９において、ボトル・キャップ組立体３０の垂直軸上方に、光学系レンズ４０と、前記確認マーク１１、２４を撮像するためのＣＣＤ撮像素子を備えたカメラ５０とが、前記組立体３０の垂直軸と光学系の光軸とが一致するように配置されている。
また、カメラ５０は、下端部が開口している筒状のフード５１内に収納されており、このフード５１の開口部中心には、上記のレンズ４０及び確認マーク１１、２４を照明するための照明装置６０が配置されており、レンズ４０とカメラ５０との間の光路は、筒状フード５１によって覆われている。
【００４０】
更に、カメラ５０からケーブル５２を介して送られる画像データを処理するための画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０および画像データおよび検査結果を表示するためのモニター７５が配置されている。
【００４１】
図に示した具体例において、レンズ４０はキャップの径よりも大きい径を有する平凸レンズであり、キャップの径の約３倍程度の径を有しており、平凸レンズの平らな面がボトル・キャップ組立体の側に面している。平凸レンズの径はキャップの径の約２乃至４倍の径を有しているのが適当である。平凸レンズの代わりにメニスカス凸レンズを用いて、ボトル確認マーク２４からの集光力をより高めることもできる。
【００４２】
上述しキャップ確認マーク１１およびボトル確認マーク２４は、レンズ４０により、カメラ５０のＣＣＤ素子上に結像する。すなわち、既に指摘したとおり、ボトル・キャップ組立体３０、レンズ４０およびカメラ５０は、相対的に上方に位置するキャップ確認マーク１１も相対的に下方に位置するボトル確認マーク２４も共に、被写界深度内にあるため、カメラ５０のＣＣＤ素子上には、ボトル確認マーク２４の像と、キャップ確認マーク１１の像とが同時に形成されることになる。特に本発明では、ボトル確認マーク２４が特定の検出用表面を備えた凹部を有しているため、ボトルの口部（特にサポートリング２３）が透明であっても或いは結晶化により白色となっていても、常にボトル確認マーク２４の像が、キャップ確認マーク１１の像と共に鮮明に形成され、これらマーク１１，２４の位置を明確に把握することができる。
【００４３】
上記のようにして映像として取り込まれた確認マーク１１，２４の像に基づくボトル・キャップ組立体の巻締角度の検査は、画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０とカメラ５０との間で、図１０に示すフローチャートに基づいて行われる。
まず、検査装置の運転信号を検出し、この運転信号を検出した後、カメラ５０からのボトル・キャップ組立体の検出信号を待つ。この検出信号があり次第、カメラ５０による画像データが画像処理装置（画像処理コンピュータ）７０に取り入れられる。この画像データに基づいて、ボトル・キャップ組立体の中心が検出される。この中心の検出は、キャップ頂板部２中心に設けられた補助マーク１３（図７）によって行ってもよいし、また補助マークがない場合にはキャップ頂板部２の円周から芯出しを行ってもよい。
中心の検出が行われた後、二次元座標上の画像データを図１に関して説明したような極座標に展開し、キャップ巻締角度確認マークとボトル巻締角度確認マークとを検出する。
極座標上で検出されたキャップ巻締角度確認マーク位置とボトル巻締角度確認マーク位置とから、直ちに両者の角度（θ）あるいは距離（Ｌ）が算出され、測定で検出される巻締角度θと設定巻締角度（θ０）とを対比し、あるいは検出された距離（Ｌ）と設定距離（Ｌ０）とを対比することにより、巻締状態の良否を検出する。すなわち、角度あるいは距離が範囲外であれば、不良を表示し、範囲内であれば、次の測定に戻る。
【００４４】
尚、本発明において、ボトルおよびキャップに設ける確認マークは、カメラによる撮像および画像処理により明確で鮮明な像となるようにサイズを定める。例えば、キャップ確認マーク１１は、一般に径が０．５乃至１．５ｍｍ程度の円形の凹部として設けるのがマークの認識の点で好ましい。また、ボトル確認マーク２４は、前述した特定の検出用表面を有している限り、その形状等は特に制限されないが、通常、これを形成する凹部の幅が１．０乃至４．５ｍｍ程度とするのがよく、また、そのマーク形状は平行な幅の凹部、三角形の凹部、或いは台形の凹部などの形状とすることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、ボトルの巻締角度確認マーク（ボトル確認マーク）と、キャップの巻締角度確認マーク（キャップ確認マーク）との位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出するのに用いるボトル・キャップ組立体において、サポートリング表面に形成されたボトル確認マークに、これと同一円周上にあるサポートリング表面の法線よりも外周側に傾いた法線を有する検出用表面を形成させたことにより、上方からのカメラでの撮像により、ボトルの種類によらず、常に一定の条件で、ボトルのサポートリングに形成されたボトル確認マークを鮮明に撮像することができ、確実な画像処理によってボトルとキャップとの巻締状態を検出することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】巻締角度の検出の原理を説明するための説明図である。
【図２】その右半分（ａ）において、ボトル・キャップ組立体におけるボトルの口部の一例を側面図で示し、その左半分（ｂ）において、該ボトルの口部に形成された凸部からなるボトル確認マークをサポートリングと共に示す側断面図。
【図３】本発明におけるボトルのサポートリングに形成される凹部からなるボトル確認マークの例を示す側断面図。
【図４】図４中、（ａ）〜（ｃ）は、ボトルのサポートリングに、本発明の範囲外となるように形成されたボトル確認マークの例を示す正面断面図（参考例）。
【図５】本発明のボトル・キャップ組立体におけるキャップの一例を示す側面図。
【図６】図５のキャップの上面図。
【図７】ボトル・キャップ組立体の一例の配置を上方から見た部分拡大図。
【図８】ボトル・キャップ組立体の他の一例の配置を上方から見た部分拡大図。
【図９】本発明のボトル・キャップ組立体を用いての検査方法を実施するための装置の配置図。
【図１０】本発明の検査方法のフローチャート。
【図１】
0004485721.tif 000004
【図２】
0004485721.tif 000005
【図３】
0004485721.tif 000006
【図４】
0004485721.tif 000007
【図５】
0004485721.tif 000008
【図６】
0004485721.tif 000009
【図７】
0004485721.tif 000010
【図８】
0004485721.tif 000011
【図９】
0004485721.tif 000012
【図１０】
0004485721.tif 000013