(57)【要約】【課題】スターホイールによって円形軌道上を搬送されるプリフォームの搬送速度と同一の速度のベルトによりプリフォームを吸着カップに押し付けてプリフォームの真空吸着を行うことにより、プリフォームに傷をつけることなくプリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム検査装置を提供する。【解決手段】プリフォーム１の胴部１ｂを真空吸着する複数の吸着カップ２９と、吸着カップ２９によりプリフォーム１を保持して円形軌道上を搬送するスターホイール３０と、プリフォーム１をスターホイール３０に受け渡す際に、プリフォーム１に係合してプリフォーム１の胴部１ｂを吸着カップ２９に押し付けるベルトを有したベルト押付け機構５０とを備え、ベルト押付け機構５０は、ベルトの搬送速度をスターホイール３０によるプリフォーム１の搬送速度と同期させるベルト搬送機構部を備える。【選択図】図２
2009126138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリフォームの胴部を真空吸着する複数の吸着カップと、前記吸着カップによりプリフォームを保持して円形軌道上を搬送するスターホイールとを備え、搬送されるプリフォームをカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、
プリフォームを前記スターホイールに受け渡す際に、プリフォームに係合して該プリフォームの胴部を前記吸着カップに押し付けるベルトを有したベルト押付け機構を備え、
前記ベルト押付け機構は、前記ベルトの搬送速度を前記スターホイールによるプリフォームの搬送速度と同期させるベルト搬送機構部を備えることを特徴とするプリフォーム検査装置。
【請求項２】
前記ベルト搬送機構部は、モータにより駆動される軸の外周に予圧機能を持ったベアリング装置を組み込み、前記ベアリング装置の外周部に前記ベルトを駆動する駆動プーリを組み込んだことを特徴とする請求項１記載のプリフォーム検査装置。
【請求項３】
前記ベアリング装置に予圧を与えることにより、前記モータにより駆動される軸と前記駆動プーリとの間に、すべりを与えつつ動力伝達を行うことを特徴とする請求項２記載のプリフォーム検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペットボトルの予備成形品であるプリフォームの外観をカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置に係り、特にプリフォームの胴部を吸着カップで真空吸着する際に、ベルトによりプリフォームの胴部を吸着カップに押し付けてプリフォームの真空吸着を行うことによりプリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ペットボトルはプリフォームと呼ばれるものに予備成形され、プリフォームが加熱されてボトルに成形される。プリフォームは試験管状の、即ち、口部が平坦で底部が球面の形をしており、首部にリング状のネックリングをもっている。
従来のプリフォーム検査装置は、プリフォームをメインロータにより円形軌道上を搬送しながらプリフォームの口部を吸着ヘッドで真空吸着してプリフォームを自転させ、自転するプリフォームをカメラで撮影してプリフォームの胴部や口部側面を検査した後に、プリフォームをスターホイールに受け渡し、プリフォームを吸着カップで真空吸着してスターホイールにより円形軌道上を搬送しながらプリフォームをカメラで撮影してプリフォームの口部天面や底部を検査している。
【０００３】
プリフォームの口部天面や底部を検査するためにメインロータからスターホイールに受け渡す際には、スターホイールに設けられた吸着カップによりプリフォームの胴部を真空吸着する。吸着カップによる確実な真空吸着を確保するためには、プリフォームの胴部を吸着カップに押し付ける必要がある。
【０００４】
従来、プリフォームの胴部をスターホイールの吸着カップに押し付けるための押付け機構として、以下の方式がある。
（１）ガイド案内方式
１）平板ガイド
平板状のガイドをスターホイールの円形軌道に沿って設け、プリフォームを平板状のガイドによって案内する。ガイドはバネにより可動になっている。
２）丸棒ガイド
Ｒ形状の径の細い鋼製のガイドをスターホイールの円形軌道に沿って設け、プリフォームを丸棒ガイドによって案内する。ガイドがＲ形状であるため、プリフォームとの接触抵抗を減らすことができる。
（２）ベルト案内方式
１）無駆動方式
駆動機構を持たない回転自由なプーリによって支持されたベルトをスターホイールの円形軌道に沿って設け、ベルトをガイドとして使用する。
２）駆動方式
モータによって強制的に回転駆動されるベルトをスターホイールの円形軌道に沿って設け、ベルトをガイドとして使用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の押付け機構には、以下の問題点がある。
（１）共通の事項
上記ガイド案内方式およびベルト案内方式ともに、プリフォームとガイドとの間にすべりが発生すると、摩擦によりプリフォームに傷がついてしまうという問題点がある。これは、成型直後のプリフォームを検査する場合には、プリフォーム自体が柔らかいためであり、また、成型後に硬度が安定するまでの十分な時間を経過した場合であっても、プリフォームの表面は傷つきやすいためである。また、プリフォームの搬送速度の高速化に伴い、プリフォームを押さえるガイドやベルトと、プリフォームとの間で抵抗が増してしまうという問題点がある。
【０００６】
（２）個別事項
１）平板ガイド方式
プリフォームとガイドとの接触面が大きいため、摩擦力が発生し、プリフォームが回転（自転）してしまうことにより、プリフォームが傷ついてしまう。
２）丸棒ガイド方式
上記平板状のガイドと比較して接触面積が減るため、結果として摩擦抵抗を減らすことは可能であるが、プリフォーム外周面の傷等を多少軽減するに留まり、摩擦による問題から搬送速度の高速化を達成することはできない。
３）無駆動ベルト方式
容器の外周面が硬いガラス壜の場合や、ベルトの回転に必要なトルクが大きくとれる胴径を有する容器（例えばビール瓶や清涼飲料等の容器）の場合には、有効な案内方式であるが、プリフォームでは、ベルトを回転させるだけの力を出すことができずに、プリフォーム自体が回されたり、ベルトが駆動（回転）せずに結果的に平板状のガイド方式と同様にプリフォームが擦れて傷がついてしまうという問題がある。
４）駆動ベルト方式
スターホイールによるプリフォーム搬送速度（公転速度）とベルトの搬送速度とを同一にすることは困難であり、少なからず速度差が生じてしまう。そうすると、プリフォームが回転（自転）したり、プリフォームがベルトと擦れてしまうことにより、プリフォームの外周面に傷がついてしまうという問題がある。
【０００７】
また、上述した従来の押付け機構の問題点に加えて、プリフォーム検査装置の稼働状況からの問題点もある。
すなわち、プリフォーム検査装置の稼動状況の特徴は、運転、停止、加減速が頻繁に起こることである。このような運転状況においては、従来の無駆動ベルト方式でプリフォームに傷をつけずにベルトを連れ回すのはなおさら困難である。
【０００８】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、プリフォームを吸着カップで真空吸着する際に、スターホイールによって円形軌道上を搬送されるプリフォームの搬送速度と同一の速度のベルトによりプリフォームを吸着カップに押し付けてプリフォームの真空吸着を行うことにより、プリフォームに傷をつけることなくプリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム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】
上述の目的を達成するため、本発明は、プリフォームの胴部を真空吸着する複数の吸着カップと、前記吸着カップによりプリフォームを保持して円形軌道上を搬送するスターホイールとを備え、搬送されるプリフォームをカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、プリフォームを前記スターホイールに受け渡す際に、プリフォームに係合して該プリフォームの胴部を前記吸着カップに押し付けるベルトを有したベルト押付け機構を備え、前記ベルト押付け機構は、前記ベルトの搬送速度を前記スターホイールによるプリフォームの搬送速度と同期させるベルト搬送機構部を備えることを特徴とする。
本発明によれば、プリフォームの胴部を吸着カップに押し付けるベルトに駆動をかけることにより、プリフォームによるベルトを連れ回すためのトルクを非常に小さくすることができ、プリフォームの傷を大幅に低減することが可能である。
【００１０】
本発明の１態様によれば、前記ベルト搬送機構部は、モータにより駆動される軸の外周に予圧機能を持ったベアリング装置を組み込み、前記ベアリング装置の外周部に前記ベルトを駆動する駆動プーリを組み込んだことを特徴とする。
本発明によれば、ベアリング装置に予圧を与えることにより、駆動プーリの回転速度はモータより遅くなる。そうすると、駆動プーリに掛けられたベルトに、プリフォームのような外形が小さく、軽いものであっても、僅かな外力が加わると、ベルトがプリフォームの搬送速度に追従するように簡単に回転する。
【００１１】
本発明の１態様によれば、前記ベアリング装置に予圧を与えることにより、前記モータにより駆動される軸と前記駆動プーリとの間に、すべりを与えつつ動力伝達を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
１）従来、スターホイールの吸着カップに吸着した胴径の小さいプリフォームではトルク不足によりベルトが追従回転せずに、ベルトとプリフォームの間に滑りが生じてしまい、プリフォームに傷をつけてしまう場合があったが、本発明によれば、ベルトに駆動をかけることにより、プリフォームによるベルトを連れ回すためのトルクを非常に小さくすることができ、プリフォームの傷を大幅に低減することが可能である。
２）プリフォームに自転力を生じさせるよりも、小さなトルクによってベルトを連れ回すことができるので、プリフォーム自身の自転を防ぐことができ、その結果、吸着の安定性向上とプリフォームの傷を大幅に低減することが可能である。
３）ベルト押し付け機構により、一定の押し付け力を維持したまま、プリフォームと同一搬送速度のベルトによりプリフォームを吸着カップに所定時間押し付けることができるので、スターホイールの吸着カップの真空度を確実に上げることができる。したがって、吸着カップに必要な吸着力が確保でき、プリフォーム検査装置が運転、停止、加減速を繰返したとしても、搬送始めや搬送途中においてプリフォームが吸着カップから落下する問題を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係るプリフォーム検査装置の実施形態を図１乃至図６を参照して説明する。
図１はプリフォーム検査装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、プリフォーム検査装置は、検査すべきプリフォーム１を搬入する入口スターホイール３と、プリフォーム１を円形軌道上を搬送しつつプリフォーム１の胴部及び口部側面の検査を行うメインロータ２０と、メインロータ２０から受け渡されたプリフォーム１を円形軌道上を搬送しつつプリフォーム１の口部天面及び底部の検査を行うスターホイール３０とを備えている。
【００１４】
図１に示すように、入口スターホイール３のピッチ円に沿って、プリフォーム１のネックリングを支持するガイドレール６，６が設置されている。そして、ガイドレール６，６に接続して入口側ガイドレール８，８が設置されており、入口側ガイドレール８，８は進行方向に下り勾配になっている。
【００１５】
またスターホイール３０のピッチ円に沿って、プリフォーム１のネックリングを支持するガイドレール７，７が設置されている。またスターホイール３０に隣接して出口側ガイドレール９，９が設置されており、出口側ガイドレール９，９は、進行方向に下り勾配になっている。スターホイール３０は、プリフォーム１の胴部を真空吸着する吸着カップ（後述する）を備えている。またスターホイール３０の吸着カップがプリフォーム１を真空吸着する際に、プリフォーム１の胴部を吸着カップに押し付けるためのベルト５３を有したベルト押し付け機構５０がスターホイール３０の円形軌道に沿って設置されている。
【００１６】
前記メインロータ２０のピッチ円を挟んで、内側に１台の照明１０が設置され、外側に２台の撮影カメラユニット１１，１２が設置されている。照明１０はメインロータ２０のピッチ円に沿った円弧状の前面を有している。撮影カメラユニット１１および１２は、それぞれミラー１３とＣＣＤカメラ１４とからなっており、プリフォーム１の胴部および口部側面を撮影して検査するようになっている。
【００１７】
またメインロータ２０のピッチ円の外側には、プリフォーム１を自転させるための自転用タイミングベルト１５が配置されている。そして、自転用タイミングベルト１５の下流側には、プリフォーム１の自転を停止させるためのブレーキ用ベルト１６が配置されている。
【００１８】
図２は、図１のII−II線断面図であり、スターホイール３０およびその周辺部を示す図である。図２に示すように、プリフォーム１は概略試験管状をなし、口部１ａが平坦、胴部１ｂが円筒状、底部１ｃが球面をなし、首部にネックリング１ｄを有している。スターホイール３０は、モータ（図示せず）に連結された主軸３１と、プリフォーム１がはまり込むポケット３２ａが円周上に複数あるスターホイール本体３２と、各ポケット３２ａに設けられプリフォーム１の側面（胴部）を吸着する吸着カップ２９と、主軸３１の上端部に固定されるとともにスターホイール本体３２の下面を支持する支持部材３３と、各吸着カップ２９と真空源とを接続するロータリ弁４０とを備えている。
【００１９】
前記支持部材３３には、切替弁取付用の環状部材３４が固定されており、環状部材３４の外周部には吸着カップ２９と同数設けられるとともに真空源または圧空源に連通可能な切替弁３５が取り付けられている。環状部材３４には、円周方向に所定間隔をおいてポケット３２ａと同数の連絡路３４ａ，３４ｂが形成されており、連絡路３４ａは環状部材の上面に開口するとともに外周面に開口し、連絡路３４ｂは環状部材３４の内周面に開口するとともに外周面に開口している。そして、前記切替弁３５は、連絡路３４ａ，３４ｂ間を開閉可能に接続するようになっている。
【００２０】
各吸着カップ２９は配管３６を介して環状部材３４の連絡路３４ａに接続されている。一方、環状部材３４の連絡路３４ｂはロータリ弁４０に接続されている。また連絡路３４ｃは大気に連通している。連絡路３４ａと連絡路３４ｂとが連通すると、吸着カップ２９は真空源に連通可能になる。また連絡路３４ａと連絡路３４ｃとが連通すると、吸着カップ２９は大気圧に連通される。
【００２１】
ロータリ弁４０は、ハウジング３９に固定された環状の固定側部材４２と、環状部材３４に固定された円板状の回転側部材４５とを備えている。固定側部材４２と回転側部材４５とは、互いに摺接しながら回転する摺接面４８を有している。固定側部材４２の摺接面４８には円弧状溝４９が形成され、回転側部材４５の摺接面４８には、円弧状溝４９に対向する位置で開口する複数の連通孔が同一円周上に形成されている。固定側部材４２の円弧状溝４９は、図示しない真空源（真空ポンプ）に接続されている。
【００２２】
上述のように構成されたロータリ弁４０によれば、回転側部材４５が固定側部材４２に摺接しながら回転すると、回転側部材４５に形成された連通孔（図示せず）が、固定側部材４２に形成された円弧状溝４９に対向した位置にある間は、真空源からの負圧が吸着カップ２９に供給され、プリフォーム１が吸着カップ２９により吸着保持される。また、回転側部材４５の連通孔が円弧状溝４９からずれると、真空源からの負圧が遮断されて吸着カップ２９によるプリフォーム１の吸着保持が解除される。
【００２３】
図３は、スターホイール３０の吸着カップ２９がプリフォーム１を真空吸着する際にプリフォーム１を吸着カップ２９に押し付けるためのベルト押し付け機構５０を示す平面図である。なお、図３においては、メインロータ２０およびスターホイール３０は一点鎖線を用いて模式的に示している。図３に示すように、ベルト押し付け機構５０は、スターホイール３０の円形軌道に沿うように配置されており、駆動プーリ５１と、４個の従動プーリ５２と、駆動プーリ５１および従動プーリ５２に巻回された押し付けベルト５３とを備えている。押し付けベルト５３は、駆動プーリ５１を回転駆動することにより矢印Ａ方向に搬送可能となっている。
【００２４】
図４は図３のIV-IV線矢視図であり、図５は図３のV-V線矢視図である。図４に示すように、駆動プーリ５１と、駆動プーリ５１を駆動する駆動軸５５との間には、予圧構造を持つベアリング装置５６が設けられている。駆動軸５５の下部には、モータ駆動従動プーリ５７が固定されている。駆動軸５５およびモータ駆動従動プーリ５７から離間して、図５に示すように、モータ５８が設けられており、モータ５８の出力軸にはモータ駆動プーリ５９が固定されている。そして、モータ駆動プーリ５９とモータ駆動従動プーリ５７との間に、図３に示すようにタイミングベルト６０が設けられている。
【００２５】
次に、図３乃至図５に示すベルト押し付け機構５０に用いられているベアリング装置５６について説明する。
一般に、軸受は運転状態でわずかな内部すきまを与えて使用するが、用途によってはあらかじめ荷重を加えて、軸受の内部すきまを負の状態にして用いることがある。このような軸受の使い方を予圧法という。
軸受に予圧を与える一般的な方法は、対向する軸受の間にアキシアル方向の荷重を与えて、軸受の内輪と外輪をアキシアル方向に相対的に変位させることによって行われる。
本実施形態においては、上述した予圧法を用いて、アキシアル方向の荷重を与えて、軸受の内輪と外輪をアキシアル方向に相対的に変位させることにより、軸受の内輪と外輪との間ですべりを起こしつつも動力伝達を行うようにしたものである。すなわち、駆動軸５５の回転をベアリング装置５６を介して駆動プーリ５１に伝達することにより、ベアリング装置５６によるすべりを利用して駆動プーリ５１を駆動軸５５よりゆっくり回転させるようにしたものである。
【００２６】
すなわち、図３乃至図５に示すベルト押し付け機構５０においては、モータ５８を駆動することにより、モータ駆動プーリ５９が回転し、モータ駆動プーリ５９の回転はタイミングベルト６０を介してモータ駆動従動プーリ５７に伝達され、駆動軸５５が回転する。そして、駆動軸５５の回転はベアリング装置５６を介して駆動プーリ５１に伝達されるため、駆動プーリ５１は、ベアリング装置５６のすべりを有した動力伝達作用により、モータ５８により回転駆動される駆動軸５５よりゆっくり回転する。
【００２７】
このように、ベアリング装置５６に予圧を与えることにより、駆動プーリ５１の回転速度はモータ５８より遅くなる。そうすると、駆動プーリ５１に掛けられた押し付けベルト５３に、プリフォームのような外形が小さく、軽いものであっても、僅かな外力が加わると、押し付けベルト５３がプリフォーム１の搬送速度に追従するように簡単に回転する。換言すれば、モータ５８から伝達された動力は駆動軸５５に伝わり、ベアリング装置５６の外周部に装着された駆動プーリ５１にモータ駆動力の一部が伝達される。これにより、強制的にモータ５８により押し付けベルト５３を回転（駆動）させてはいるものの、搬送されるプリフォーム１からの僅かな外力で押し付けベルト５３の回転速度（搬送速度）を変化させ、押し付けベルト５３に接触しているプリフォーム１の搬送速度と同速度で押し付けベルト５３を連れまわすことが可能となる。駆動プーリ５１、駆動軸５５およびベアリング装置５６はベルト搬送機構部を構成している。
【００２８】
従来、スターホイール４の吸着カップ２９に吸着した胴径の小さいプリフォーム１ではトルク不足によりベルトが追従回転せずに、ベルトとプリフォーム１の間に滑りが生じてしまい、プリフォーム１に傷をつけてしまう場合があったが、本発明によれば、押し付けベルト５３に駆動をかけることにより、プリフォーム１による押し付けベルト５３を連れ回すためのトルクを非常に小さくすることができ、プリフォーム１の傷を大幅に低減することが可能である。
ベルト押し付け機構５０により、一定の押し付け力を維持したままプリフォーム１を吸着カップ２９に所定時間押し付けることができるので、スターホイール３０の吸着カップ２９の真空度を確実に上げることができる。したがって、吸着カップ２９に必要な吸着力が確保でき、搬送始めや搬送途中においてプリフォーム１が吸着カップ２９から落下する問題を解消できる。
【００２９】
ベルト押し付け機構５０により補助されて吸着カップ２９によるプリフォーム１の吸着が完了すると、プリフォーム１は、スターホイール３０により搬送されている間に口天面検査位置Ｓ１および底部検査位置Ｓ２において口天面及び底部の検査が行われる。
図６は、口天面検査位置Ｓ１においてプリフォーム１の口天面の検査を行う状態を模式的に示す図である。図６に示すように、吸着カップ２９により吸着されて搬送されるプリフォーム１の上方にＣＣＤカメラ６１が配置されており、搬送されるプリフォーム１の口天面をＣＣＤカメラ６１により撮影して検査するようになっている。なお、底部検査位置Ｓ２においても、図６と同様に、搬送されるプリフォーム１の上方に配置されたＣＣＤカメラ（図示せず）によりプリフォーム１の底部を撮影して検査するようになっている。
【００３０】
上述の検査の後に、正常なプリフォーム１はスターホイール３０によって出口側ガイドレール９，９に搬送され、出口側ガイドレール９，９によって次工程に搬送される。不良なプリフォーム１は、不良品排出シュート７０の位置でスターホイール３０による吸着支持が解除され、不良品排出シュート７０に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１はプリフォーム検査装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線断面図であり、スターホイールおよびその周辺部を示す図である。
【図３】図３は、スターホイールの吸着カップがプリフォームを真空吸着する際にプリフォームを吸着カップに押し付けるためのベルト押し付け機構を示す平面図である。
【図４】図４は図３のIV-IV線矢視図である。
【図５】図５は図３のV-V線矢視図である。
【図６】図６は、口天面検査位置においてプリフォームの口天面の検査を行う状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    プリフォーム
１ａ  口部
１ｂ  胴部
１ｃ  底部
１ｄ  ネックリング
３    入口スターホイール
４    スターホイール
６，６    ガイドレール
７，７    ガイドレール
８，８    入口側ガイドレール
９，９    出口側ガイドレール
１０    照明
１１，１２    撮影カメラユニット
１３    ミラー
１４    ＣＣＤカメラ
１５    自転用タイミングベルト
１６    ブレーキ用ベルト
２０    メインロータ
２５    吸着ヘッド
２９    吸着カップ
３０    スターホイール
３１    主軸
３２    スターホイール本体
３２ａ  ポケット
３３    支持部材
３４    環状部材
３４ａ，３４ｂ    連絡路
３５    切替弁
３７    配管
３９    ハウジング
４０    ロータリ弁
４２    固定側部材
４５    回転側部材
４８    摺接面
４９    円弧状溝
５０    ベルト押し付け機構
５１    駆動プーリ
５５    駆動軸
５６    ベアリング装置
５７    モータ駆動従動プーリ
５９    モータ駆動プーリ
６０    タイミングベルト
６１    ＣＣＤカメラ
７０    不良品排出シュート
Ｓ１    口天面検査位置
Ｓ２    底部検査位置
【図１】
2009126138.tif 000003
【図２】
2009126138.tif 000004
【図３】
2009126138.tif 000005
【図４】
2009126138.tif 000006
【図５】
2009126138.tif 000007
【図６】
2009126138.tif 000008