(57)【要約】【課題】検出精度の高い内圧検査装置を提供すること。【解決手段】内圧検査装置は、缶１０の直径よりも僅かに狭い間隔で搬送路の左右にそれぞれ配置された空転するローラーと、一端においてローラーの軸を回転可能に支持し、他端は荷重センサーに連結されている左右２つのロッドと、ロッドの他端に連結され、ロッドの押圧力を電気信号に変換する左右２つの荷重センサーと、左右２つの荷重センサーの出力信号に基づいて缶の内圧情報を出力する信号処理装置とを備える。更に、底部近傍に缶１０を搬送するベルト搬送手段を備えてもよい。荷重センサーのヘッド部分が軽量であり、かつ振動が発生しないので、従来よりも高速かつ高精度で検出が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封容器の内圧を検査する内圧検査装置において、
前記密封容器の直径よりも僅かに狭い間隔で、前記密封容器の搬送路の左右にそれぞれ配置された空転するローラーと、
一端において前記ローラーの軸を回転可能に支持し、他端は荷重センサーに連結されている左右２つのロッドと、
前記ロッドの他端に連結され、ロッドの押圧力を電気信号に変換する左右２つの荷重センサーと、
前記左右２つの荷重センサーの出力信号に基づいて缶の内圧情報を出力する信号処理装置と
を備えたことを特徴とする内圧検査装置。
【請求項２】
前記荷重センサーは、外圧に基づく歪によって抵抗値が変化する４つの歪ゲージを備え、前記左右２つの荷重センサーの同じ位置にある２つの歪ゲージがそれぞれ並列に接続されており、４組の歪ゲージの並列回路によってホイットストーンブリッジ回路が構成されており、
前記信号処理装置は前記ホイットストーンブリッジ回路の出力信号に基づいて缶の内圧を判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の内圧検査装置。
【請求項３】
更に、底部近傍に前記密封容器を搬送するベルト搬送手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の内圧検査装置。
【請求項４】
前記ローラー、ロッドおよび荷重センサーを支持するフレームは前記密封容器を搬送するベルトコンベアとは独立していることを特徴とする請求項３に記載の内圧検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封容器の内圧検査装置に関するものであり、特に飲料等の缶詰めの内圧検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、缶詰は内容物が密封された状態にあり、密封状態を検出を行うために各種手法が考案されている。例えば飲料等の缶詰は、密閉状態の確認や外圧による変形の防止、酸化防止などのため液体窒素や二酸化炭素などを封入して内圧が加圧状態となった陽圧缶詰（正圧缶詰）となっている。そして、代表的な検査手法として以下のような缶詰の内圧検査法が挙げられる。
【０００３】
下記の特許文献１には、缶詰の内圧検査装置が開示されている。この装置は、缶詰を載置して搬送するコンベアと、該コンベアの両側に缶詰の直径よりも狭い間隔で対面して配置されており、搬送されてくる缶詰の缶胴を両側から挟んで缶胴をその直径方向内方へ押圧する一対のローラと、押圧さた缶詰の反力を測定する検出部とからそれぞれ構成され、該コンベアの移動方向に沿って所定の間隔で配置されている第一測定手段及び第二測定手段と、第一測定手段の一対のローラを異なる周速度で回転させ該缶詰を回転させる駆動部と、を備え、該第一測定手段の一方のローラに対する他方のローラの回転速度差によって該第一測定手段と該第二測定手段の押圧する径方向の相対角度差を９０度±３０度とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１１７３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したような従来の内圧検査装置においては、缶を搬送するためにモーターを備えたローラが荷重検出センサーへつながっており、センサーのヘッド部分が重く、高速に検査を行った場合に検出精度が低いという問題点があった。また、回転するモーターやローラの振動によっても検出精度が低下するという問題点があった。本発明は、上記した従来の問題点を解決し、検出精度の高い内圧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】
【０００６】
本発明の内圧検査装置は、密封容器の内圧を検査する内圧検査装置において、前記密封容器の直径よりも僅かに狭い間隔で、前記密封容器の搬送路の左右にそれぞれ配置された空転するローラーと、一端において前記ローラーの軸を回転可能に支持し、他端は荷重センサーに連結されている左右２つのロッドと、前記ロッドの他端に連結され、ロッドの押圧力を電気信号に変換する左右２つの荷重センサーと、前記左右２つの荷重センサーの出力信号に基づいて缶の内圧情報を出力する信号処理装置とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【０００７】
また、前記した内圧検査装置において、前記荷重センサーは、外圧に基づく歪によって抵抗値が変化する４つの歪ゲージを備え、前記左右２つの荷重センサーの同じ位置にある２つの歪ゲージがそれぞれ並列に接続されており、４組の歪ゲージの並列回路によってホイットストーンブリッジ回路が構成されており、前記信号処理装置は前記ホイットストーンブリッジ回路の出力信号に基づいて缶の内圧を判定する点にも特徴がある。
【０００８】
また、前記した内圧検査装置において、更に、底部近傍に前記密封容器を搬送するベルト搬送手段を備えた点にも特徴がある。また、前記した内圧検査装置において、前記ローラー、ロッドおよび荷重センサーを支持するフレームは前記密封容器を搬送するベルトコンベアとは独立している点にも特徴がある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内圧検査装置によれば、以下のような効果がある。
（１）従来の方法と比べて荷重センサーのヘッド部分が軽量であり、かつ振動が発生しないので、従来よりも高速かつ高精度で検出が可能となる。
（２）缶を搬送するベルトを缶の剛性の大きな底部近傍に設けたことにより、ベルトによる缶の内圧への影響が小さいので、より高精度な検出が可能となる。
（３）左右の荷重センサーのブリッジ回路を並列接続することにより、簡単な構成で高精度かつ高速な信号処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の内圧検査装置の平面断面図である。
【図２】図２は本発明の内圧検査装置の垂直断面図である。
【図３】図３は本発明の内圧検査装置の荷重センサー部分の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に実施例について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は本発明の内圧検査装置の平面断面図である。また、図２は本発明の内圧検査装置の垂直断面図である。本発明の内圧検査装置は、密封容器である缶１０が搬送されるベルトコンベア１１の上部に、ベルトコンベア１１とは独立したフレーム２０を備えている。フレーム２０をベルトコンベア１１とは独立させることにより、センサーにベルトコンベア１１の振動が伝わることによる検出精度の低下を防止できる。
【００１３】
フレーム２０には２つのユニット支持部材３５、３６、３７を介して２つのセンサーユニット２１が対向して位置調整可能に固着されており、２つのセンサーユニット２１の間を缶が通過するようになっている。また、缶１０の上部には缶１０の通過を検出する距離センサー４０が距離を調整可能にフレーム２０に固着されている。
【００１４】
センサーユニット２１には缶１０と接触するローラー２２、ローラー２２と荷重センサー２４とを連結するロッド２３、荷重センサー２４、缶１０がなるべく２つのローラーに均等に接触するように缶１０の位置を規制する２本のガイド２５、缶１０の底部近傍に接触して缶１０を搬送するベルト駆動装置を支持するベルト支持板３０などが装着されている。
【００１５】
ローラー２２は、対向するローラー２２が缶１０の通過時に缶１０の側面と接触するように、缶１０の直径よりも僅かに狭い間隔で、缶１０の搬送路の左右にそれぞれ配置される。ローラー２２は空転するのみであり、モーターによる回転駆動はしない。従って、構造が単純で小型軽量にすることができ、センサーの応答性が向上する。
【００１６】
ロッド２３は、一端においてローラー２２の回転軸を回転可能に支持し、他端は荷重センサー２４に連結されている。ロッド２３はボールスプラインによってＸ軸方向に摺動可能に支持されている。ローラー２２と荷重センサー２４との間の接続においてはバックラッシュは極力無くす必要があるが、本発明のセンサーユニットの構造は単純であり、小型軽量化が可能である。
【００１７】
荷重センサー２４は、例えばひずみゲージ式であり、圧縮力等の荷重を感知し、電気信号に変換する変換器である。荷重センサー２４は、ロッド２３の他端に連結され、ロッド２３の押圧力を電気信号に変換して出力する。なお、このような荷重センサーは市販されている。
【００１８】
左右２つの荷重センサー２４から出力された出力信号は後述する信号処理装置５０に入力され、各センサー２４の出力の平均値に基づいて缶の内圧が正常か異常かを判定し、出力する。
【００１９】
なお、缶１０の種別と対応したセンサーユニット２１の大まかな位置は後述するユニット支持部材によって決定されるが、ローラー２２の位置を微調整するために、荷重センサー２４の缶方向（Ｘ軸）の位置を微調整する機構が装備されている。
【００２０】
ガイド２５は、対向するガイド板同士の距離が缶１０の直径よりわずかに広くなるように配置された、缶１０が中央部に搬送されるように位置を規制するガイド板である。ガイド２５はセンサーユニット２１の内側に固着され、ローラー２２のある部分には開口部が設けられ、缶１０と接触するガイド２５の内面からローラー２２の側面がわずかに突出している。
【００２１】
ベルト支持板３０は、センサーユニット２１の下部に固着され、缶１０の底部近傍に接触して缶１０を搬送するベルト駆動装置を支持する板である。ベルト支持板３０にはゴム製のベルト３１が係合して回転するプーリー３２、１つのプーリーを回転駆動するモーター３３などが装着されている。缶１０に対するベルト押し圧は、プーリーの軸の位置を微調整することによりベルト３１の張力を調整する調整機構によって行う。
【００２２】
ローラー２２の下部中央部分にはベルトを支持するプーリーは無い。中央部にプーリーの配置をしていない理由は、プーリーによって缶に対して大きな応力が働くと内圧の測定に影響があるためである。但し、細くて剛性の高い缶など、缶種によっては中央部にプーリーを追加してもよい。
【００２３】
距離センサー４０は渦電流損式変位計を使用しており、非接触で缶蓋（缶の位置）を検知する。
【００２４】
ユニット支持部材３５、３６、３７は、それぞれ市販の直動式のクロスローラーガイドを組み合わせることによって構成され、固定ネジ３８によって缶１０の種別と対応した所望のＹ軸、Ｚ軸位置で固定できるように構成されている。
【００２５】
ここで、缶１０の種類を変更する場合の操作について説明する。缶１０の種類を変更する場合には、まず固定ネジ３８を抜いてユニット支持部材３５、３６を摺動させて間隔を広げる。次に、上部の位置調整ネジ４２を回して、缶１０の位置を検出する距離センサー４０が固着されている支持板４３を新しい缶種と対応した位置に移動させる。なお、この時にフレーム２０と位置調整ネジ４２が嵌合している板との間に新しい缶の高さと対応したスペーサーを挿入することにより、高さを測定することなく、位置の調整が可能である。
【００２６】
次に、左右のユニット支持部材３６を摺動させて間隔を狭める。すると新しい缶種と対応した高さのスペーサー４１が支持板４３と当接する。次に固定ネジ３８によってユニット支持部材３５、３６を固定する。以上の操作によって、缶１０の高さと共に幅の調整も完了する。
【００２７】
なお、缶１０の高さが同じで直径のみが異なる場合には直径が一番小さい缶に合わせたスペーサー４１を装着しておき、大きな缶に合わせる場合には元のスペーサー４１の内側に差分のスペーサーを装着してから位置を合わせる。また、センサーユニット２１のＺ軸方向の位置を変更する必要がある場合には手動で変更する。
【００２８】
図３は、本発明の内圧検査装置の荷重センサー部分の回路図である。左右の荷重センサー２４Ａ、２４Ｂは、４つの歪ゲージを備え、それぞれホイットストーンブリッジ回路が構成されている。各ホイットストーンブリッジ回路は並列接続されて差動入力アンプ５１に入力される。
【００２９】
信号処理装置５０の定電圧回路５２はホイットストーンブリッジ回路に定電圧を供給する。差動入力アンプ５１の出力は、後述するように左右の荷重センサー２４Ａ、２４Ｂの出力の平均値となっており、この平均値が異常判定回路５３に入力され、缶の内圧が正常か異常かを判定し、出力する。異常な内圧の缶は後方にある不良缶除去機構５５によってベルトコンベア１１上から除去される。
【００３０】
荷重センサー２４Ａ、２４Ｂは、外圧に基づく歪によって抵抗値が変化する４つの歪ゲージを備え、左右２つの荷重センサー２４Ａ、２４Ｂの同じ位置にある２つの歪ゲージ（例えば２４−１と２４−２）がそれぞれ並列に接続されており、この４組の歪ゲージの並列回路によってホイットストーンブリッジ回路が構成されている。ホイットストーンブリッジ回路によって歪ゲージの抵抗値の変化分が電圧としてアンプ５１に出力される。
【００３１】
ここで、ホイットストーンブリッジ回路の各抵抗を並列接続した場合の抵抗値の変化が出力にどのように影響するかについて説明する。各歪ゲージの抵抗値をＲ（無荷重の場合）とすると、２つの抵抗を並列接続した場合の合成抵抗値は（Ｒ×Ｒ）／（Ｒ＋Ｒ）となる。
【００３２】
荷重が加わった場合の歪ゲージの抵抗変化分をΔ（Ｒ≫Δ）とすると、抵抗値は（Ｒ＋Δ1）、（Ｒ＋Δ2）となる。この場合、上記合成抵抗値の分母は（Ｒ＋Δ1）＋（Ｒ＋Δ2）＝２Ｒ＋Δ1＋Δ2となる。ここで、Ｒ≫Δなので分母≒２Ｒである。
【００３３】
分子は（Ｒ＋Δ1）×（Ｒ＋Δ2）＝（Ｒ×Ｒ）＋Ｒ（Δ1＋Δ2）＋Δ1×Δ2となり、抵抗変化分に着目すると、上記式の第２項および第３項が残る。ここで、Ｒ≫Δなので第２項≫第３項となるので第３項を無視する。すると、合成抵抗値≒Ｒ（Δ1＋Δ2）／２Ｒ＝（Δ1＋Δ2）／２となり、これは左右二つの荷重センサー２４Ａ、２４Ｂの抵抗変化分の平均値となる。本発明においては、ホイットストーンブリッジ回路によってこの抵抗変化分の平均値を検出する。
【００３４】
通常、２つのホイットストーンブリッジ回路の出力の平均値を得る場合には、それぞれのブリッジ回路の出力を差動アンプで受け、各アンプの出力を平均値化回路に入力して平均値を得ている。しかし、この方法では各アンプの特性のばらつき等が影響し、精度や応答速度が高くできないという問題点があった。本発明においては上記した構成によって、簡単な構成で高精度かつ高速処理が可能となった。
【００３５】
以上、実施例を開示したが、以下に示すような変形例も考えられる。実施例においてはベルト３１をローラー２２の下部に設ける構成を開示したが、ベルト３１をローラー２２の下部およびローラー２２の上部の双方に設けてもよい。このようにすれば、缶がローラー２２の抵抗で転倒する恐れが減少し、缶１０をより確実に搬送できる。
【００３６】
ローラー２２は空転する例を開示したが、例えば軸にプーリーを取り付け、ロッド２３と直角な方向からベルトによって回転駆動するようにしてもよい。直角な方向からベルトによって駆動することにより、ローラー２２を回転駆動する際に缶圧の測定への影響を低減できる。
【００３７】
缶圧の測定ユニットをベルトコンベアの上流と下流に２セット設け、缶が上流を通過してから９０度回転して下流を通過する機構を設けて２つの測定ユニットの結果に基づき、缶圧を判定するようにしてもよい。このようにすれはより高精度な測定が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は缶の内圧を検査する任意の用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０…缶
１１…ベルトコンベア
２０…フレーム
２１…センサーユニット
２２…ローラー
２３…ロッド
２４…荷重センサー
２５…ガイド
３０…ベルト支持板
３１…ベルト
３２…プーリー
３３…モーター
３７…ユニット支持部材
３８…固定ネジ
４０…距離センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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