特許 6132081 缶体のピンホール検査装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6132081

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】缶体のピンホール検査装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/90 20060101AFI20170515BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/90 P

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-152835(P2012-152835)

(22)【出願日】2012年7月6日

(65)【公開番号】特開2014-16198(P2014-16198A)

(43)【公開日】2014年1月30日

【審査請求日】2015年6月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】313005282

【氏名又は名称】東洋製罐株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092200

【弁理士】

【氏名又は名称】大城 重信

(74)【代理人】

【識別番号】100110515

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 益男

(74)【代理人】

【識別番号】100153497

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 信男

(72)【発明者】

【氏名】小路 泰広

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 友規

【審査官】 蔵田 真彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３１７３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６５２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１６５５５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１１−１９１２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−００７５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４５５２２５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１０９６６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／８４−２１／９５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通する透孔を有する回転ターレットと、前記透孔と同軸に缶体を載置する缶体保持部材と、前記缶体に光を照射する光源と、前記回転ターレットに対向して固定フレーム側に設けられる可動板と、缶体の内部に漏れ出た光を検出する光検出器と、を備える缶体のピンホール検査装置であって、
前記回転ターレットに摺接する前記可動板の摺接部材の表面に、該可動板の貫通孔と同心円状に複数の断面矩形状の環状溝が溝幅より狭い間隔で密に配置された遮蔽機構として形成されることを特徴とする缶体のピンホール検査装置。

【請求項2】

前記光源に白色ＬＥＤ光を用いたことを特徴とする請求項１に記載の缶体のピンホール検査装置。

【請求項3】

前記缶体保持部材は、前記缶体を保持するチャックの支持軸にロッドを介してチャックとともに移動可能に固定される請求項１又は２に記載の缶体のピンホール検査装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は缶体の胴部等に発生したピンホールを検査する検査装置に関する。

【背景技術】

【0002】

金属缶体、例えば、絞りしごき成形によって作られるシームレス缶体（以下、単に缶体と略称する。）の製造工程において、前記缶体の胴部等に孔や亀裂等のピンホールが発生することがある。前記ピンホールの有無は、前記缶体の検査工程において用いられるピンホール検査装置によって検査されることが一般的である。

【0003】

特許文献１に示されたピンホール検査装置は、図７に示されるように、右側が検査される缶体を保持する検査ターレット、左側が缶体内部光検出装置で構成されている。また、摺動リング板と摺接して摺接面をシールする封緘リング板が固定されているピストン状封緘部が、摺動リング板側の第１フレーム先端面に摺接可能に設けられている。これにより、ピンホール検査時に高速回転する摺動リング板に対しピストン状封緘部をエアー圧により付勢させて、摺接面におけるシール効果を高め、外光及び光源光等からなる外乱光が、前記摺接面から光検出器側に到達することを阻止している。

【0004】

前述の通り、ピンホール検査時は、高速回転する摺動リング板に封緘リング板を押圧状態とするため、通常は封緘リング板と摺動リング板の摺接面から外乱光が光検出器に到達することはない。しかしながら、種々の要素、例えば何らかの外力が加わる、又は封緘リング板及び摺動リング板の表面状態等に起因して、両部材の間に瞬間的に間隙を生じて、前記間隙からの外乱光が光検出器に到達し、良品を不良品として誤検出してしまうおそれがあった。

【0005】

ここで、特許文献２には、固定側ディスクと回転ディスクとの間にすき間を設け、何れかのディスク面に角度の異なる傾斜面からなるＶ溝を形成して、移動体と基体との間の隙間から基体の開口内へ入り込む迷光の入射を抑制することができる旨が記載されている。
また、特許文献３には、回転ディスクの可動板との対向面に周方向を向く環状の周溝を形成し、この周溝内に固定側ディスクの先端部を位置させて構成される光遮蔽部によって、光源から照射された光が固定側ディスクと回転ディスクとの間を介して光導入路内に侵入することが防止される旨が記載されている。

【0006】

しかしながら、特許文献２では、移動体の周縁部及び内縁部にカバー状部材が取り付けられているものの、固定側ディスクと回転ディスクとの間にすき間を設けることを前提としたものであるから、ピンホールの検出感度を上げるために高光度の光源を採用した場合、固定側ディスク及び回転ディスクの内表面間で乱反射する相当量の迷光が光検出器の配置されている開口内に至るものと推定される。
また、特許文献３に記載の光遮蔽部は、周溝には対向する固定側ディスクが嵌り込むという複雑な構造が採られるため、その位置調整が難しく、また、固定側ディスク表面に光を侵入方向へ戻すトラップを設けることも明細書中には開示されているが、その作用効果は十分に説明されておらず、未だ前述の問題を十分に解決するには至っていない。

【0007】

また、光検出器の性能上、従来の缶体のピンホール検査装置の検査対象となるピンホール径は２０μｍ程度であり、更に小径のピンホールの有無を検査する場合、ピンホールから缶体内へ侵入する光が微弱となり、検知可能な光量に達しないおそれがある。ここで、従来よりも高光度の光源を用いて光検出器が検知可能な光量を確保する方法が考えられるが、従来の装置構成では外乱光の対策が十分に取られておらず、光量の増加に起因する誤検出の発生率が高まるおそれがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４７１５９８８号公報

【特許文献2】特開２００２―３６５２３０号公報

【特許文献3】特許第４２３０２６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前述の問題を踏まえ、本発明の第一の目的は、表面状態等に起因して生ずる回転ターレットと可動板の間隙から光検出器側に外乱光が到達することを有効に防止することができる缶体のピンホール検査装置を提供することにある。また、第二の目的は、前記第一の目的を達成することで高光度の光源を用いることが可能となって、更に小径のピンホールを検出することが可能となり、検査精度が更に向上した缶体のピンホール検査装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の缶体のピンホール検査装置は、貫通する透孔を有する回転ターレットと、前記透孔と同軸に缶体を載置する缶体保持部材と、前記缶体に光を照射する光源と、前記回転ターレットに対向して固定フレーム側に設けられる可動板と、缶体の内部に漏れ出た光を検出する光検出器と、を備える缶体のピンホール検査装置であって、前記回転ターレットに摺接する前記可動板の摺接部材の表面に、該可動板の貫通孔と同心円状に複数の断面矩形状の環状溝が溝幅より狭い間隔で密に配置された遮蔽機構として形成されることを特徴とする。

【0011】

また、本発明の缶体のピンホール検査装置は、以下の形態を採用することができる。
１．前記光源に白色ＬＥＤ光を用いる。
２．前記缶体保持部材は、前記缶体を保持するチャックの支持軸にロッドを介してチャックとともに移動可能に固定される。

【発明の効果】

【0012】

前述の本発明の缶体のピンホール検査装置によれば、高速回転する回転ターレットと可動板との間隙から侵入した外乱光が、遮蔽機構として可動板の表面に形成された断面矩形状の環状溝の空間に到達する毎に減衰又は吸収されて、可動板に形成された貫通孔に至る光量を効果的に低減して、光検出器側に外乱光が到達することを有効に防止することができる。
また、本発明の缶体のピンホール検査装置によれば、高光度の光源を用いることが可能となったので、缶体の外周面に光を照射する光源を備え、前記光源に従来の蛍光灯に換え白色ＬＥＤ光を用いることにより、光検出器側に外乱光が到達することを有効に防止しつつ、更に小径（数μｍ程度）のピンホールの検出が可能となる。
また、前記缶体を保持するチャックの支持軸にロッドを介してチャックとともに移動可能に固定される缶体保持部材を用いることで、検査用ターレットが不要となって缶体に光を照射する光源（特に下部光源）の設置自由度が広がるため、光源を増設して光量を増加させることが可能となる。また、回転ターレットに対して軸方向に移動する缶体の胴部が、検査用ターレットのポケットの端面と摺接して生じる不具合、例えば缶体の胴部の傷、凹み等、を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の缶体のピンホール検査装置で、缶体を検査する形態を説明する概略図である。

【図2】本発明の缶体のピンホール検査装置の検査領域を示す図である。

【図3】図２における遮蔽機構の断面図及び平面図である。

【図4】本発明の遮蔽機構及び回転ターレットの摺接時における部分拡大図である。

【図5】本発明の遮蔽機構による遮蔽機能を説明する図である。

【図6】本発明に適用可能な缶体を保持する機構を示す図である。

【図7】従来の缶体のピンホール検査装置の構成を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の缶体のピンホール検査装置の一実施形態を説明する。
図１は、本発明の缶体のピンホール検査装置で、缶体を検査する形態を説明する概略図であって、供給ターレット２によって検査用ターレット３のポケット３ａに供給された缶体１が、Ｘ方向に連続回転する検査用ターレット３によって後述する上部光源１０ａ，下部光源１０ｂ（以下、両方をまとめて光源１０とも称す）が配置される検査ステーションＡに搬送されて良否判定が行われた後、送出ターレット４によって次工程に送出される手順を示している。

【0015】

図２は、本発明の缶体のピンホール検査装置の検査領域を示す図である。
まず、本発明の缶体のピンホール検査装置は、検査用ターレット３、回転ターレット５、チャック６、上部光源１０ａ，下部光源１０ｂを備えている。検査用ターレット３は検査ステーションＡを通過する缶体１を後述の透孔８と同軸に戴置する缶体保持部材であり、その外周縁部には缶体１の胴部を戴置可能な凹部であるポケット３ａが複数形成されている。
回転ターレット５は、その両面間を貫通する透孔８を複数有し、一端が開放した缶体１の開口端が押しつけられるスポンジ質の開口受け部７が、透孔８の一方の周縁に取付リング７ａを介して取り付けられている。

【0016】

チャック６は、缶体１の底部をバキューム吸引によって支持する部材であり、支持軸９に固定して回転ターレット５に対向するように設けられる。また、図示しないカム及びカムフォロワーにより、回転ターレット５の開口受け部７に缶体１の開口端が密着するよう、チャック６及び支持軸９は回転ターレット５に対して軸方向に移動可能となっており、その際は缶体１も同様にポケット３ａ上を滑るように軸方向に移動する。また、支持軸９は、回転ターレット５の回転軸に固定された部材に、図示しないスライド機構等を介して取り付けられ、回転ターレット５の透孔８と略対向する位置に配置されている。
さらに、固定フレーム１１の内部には、回転ターレット５と対向し、缶体１の内部に漏れ出た光を検出する高感度の光電子増倍管（フォトマル）等の光検出器１３が、透孔８及び後述する可動板２０の貫通孔２１と同軸上に設けられている。

【0017】

また、可動板２０は回転ターレット５に対向して設けられ、中央に貫通孔２１を有するピストン部材２２、リング板２５及び摺接部材２６からなる各部材の総称であり、筒状の脚部２３と頂面板２４からなるピストン部材２２の頂面板２４には、リング板２５がボルトによって固定されており、さらにリング板２５の天面には、回転ターレット５との摺接がスムーズに行われるよう、黒色非光沢かつ低摩擦係数で比較的柔軟なプラスチック、例えば弗素樹脂系軟質プラスチックからなる摺接部材２６が、不透明の接着剤を介して固定されている。
尚、本実施形態のようにピストン部材２２の頂面板２４に固定されるリング板２５に摺接部材２６を接着させることが望ましいが、ピストン部材２２の頂面板２４に摺接部材２６を直接接着することも可能である。

【0018】

また、ピストン部材２２の脚部２３は固定フレーム１１に形成された嵌合ガイド溝に嵌合されており、エアー圧によってピストン作用で回転ターレット５側に進退可能とされている。また、脚部２３と該嵌合ガイド溝の摺接部の密封を図るために、脚部２３の内外周部には一対のオーリングが設けられている。このような構成とすることにより、可動板２０を付勢して回転ターレット５と摺接させて摺接面をシールし、外乱光が摺接面から光検出器１３側に到達することを防止している。

【0019】

また、前記形態において、ポケット３ａ及びチャック６によって、保持及び支持された缶体１が固定フレーム１１側に設置された光検出器１３に対峙する位置（検査ステーションＡ）に移動した時に、光源１０として、缶体１の胴部に上下方向から光を照射する上部光源１０ａ，下部光源１０ｂが配置されている。また、光源１０ａには、光源からの光が装置外方に漏れることを防止するカバー１０ｃが取付けられている。
この種のピンホール検査の光源としては紫外線から赤外線までの全領域波長を有する白色光が好ましく、本実施形態では高光度の光源として白色ＬＥＤライトを採用し、それを複数個配列させている。これにより、後述の遮蔽機構によって光検出器１３側に外乱光が到達することを有効に防止しつつ、検査精度を上げて更に小径のピンホールの検出が可能となる。

【0020】

そして、連続回転により順次搬送されてくる缶体１を検査する場合、ポケット３ａに保持された缶体１はチャック６によって支持されつつ、その開口端が回転ターレット５の開口受け部７に密接した状態となる。その後、検査ステーションＡにおいて上部光源１０ａ，下部光源１０ｂの照明を受けながら、回転ターレット５の透孔８が、可動板２０の貫通孔２１と同軸上で一致したタイミング（検出位置）で、缶体１内に漏れ出た光が光検出器１３で受光され、その光量によってピンホールの有無を判定する構成が採られている。

【0021】

また、本実施形態では、図３及び４に示すように、可動板２０の摺接部材２６の表面に貫通孔２１と同心円状に複数の断面矩形状の環状溝２７（ここに示す例では７本）が遮蔽機構として形成されている。このような構成とすることで、高速回転する回転ターレット５と可動板２０との間隙から侵入した外乱光が、遮蔽機構として可動板の摺接部材２６の表面に形成された断面矩形状の環状溝２７の空間に到達する毎に減衰又は吸収されて、可動板２０に形成された貫通孔２１に至る光量を効果的に低減して、光検出器１３側に外乱光が到達することを有効に防止することができる。

【0022】

図５は本発明の遮蔽機構による遮蔽機能を説明する図であり、回転ターレット５と可動板２０の周縁部から両部材の間隙に侵入する外乱光は、上部光源１０ａ，下部光源１０ｂから照射された直接光、及び缶体１又はピンホール検査装置の各部材からの反射光であり、図５において左方向からの光線Ａ，Ｂ，Ｃとなる。ここで、前記左方向からの光線をサンプルとし、反射の際ガウス分布に基づき、もっとも強い反射となる正反射方向の光線がどの様に伝搬するか検証する。

【0023】

光線Ａ乃至Ｃは、可動板２０の摺接部材２６の表面に入射し、前記間隙内にて反射を繰り返しながら中央方向に伝搬され、断面矩形状の環状溝２７ａに到達する。光線Ａ乃至Ｃは環状溝２７ａの空間に到達すると、環状溝２７ａの壁面で多数回の反射を繰り返す際に、減衰又は吸収される。その後、光量の減少した光線Ａ乃至Ｃが、更に内側（中央側）に向かって反射を繰り返し伝搬して環状溝２７ｂに至ると、前述の場合と同様に、多数回の反射を繰り返して減衰又は吸収される。ここで、光線の入射角度はＡ＞Ｂ＞Ｃの順となっており、その反射回数についてもＡ＞Ｂ＞Ｃの順となっている。また、光線Ｂの場合、環状溝２７ａに侵入して複数回反射を繰り返した後、前記間隙の入口側に戻されて外方に放出されるようになっている。
尚、回転ターレット５と可動板２０の摺接部材２６表面に平行な角度から入射した外来光は、反射回数も少なく光量を減衰させることは本来難しい。しかしながら、環状溝２７ａは反射を繰り返してきた間隙と比較して広い空間となっているため、光線Ａ乃至Ｃは環状溝２７ａの空間に到達すると拡散して減衰される。すなわち、平行な角度から入射した外来光においても、前述の減衰効果によって、十分に低い光量とすることができる。

【0024】

以上、３つのサンプル光線の反射形態を解析して分かるように、本発明の遮蔽機構によれば、可動板の摺接部材２６の表面に複数の環状溝２７を設けたことにより、内方の環状溝２７に到達する毎に光減衰効果が重畳されていき、前記間隙内に侵入した外来光を十分に低い光量とすることができる。
さらに、前述したように回転ターレット５と摺接部材２６の表面は黒色非光沢に表面処理されているので、反射光は散乱光となり、実際の反射は回転ターレット５と摺接部材２６の表面で四方に散乱されながら、この散乱を繰り返されるものと理解するのが相当である。従って、光の伝搬量は環状溝２７ａ、環状溝２７ｂ、・・・と順次進むに連れて減衰してゆくことになる。

【0025】

図６（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の実施形態の検査用ターレット３に替えて用いられる缶体保持部材３ｈを示している。尚、図６（Ａ）は缶体１を保持した缶体保持部材３ｈの底面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図である。
缶体保持部材３ｈはプレート状の部材であって、その上部に缶体１を戴置可能な凹部が形成されており、缶体１を保持するチャック６の支持軸８にロッド３ｒを介してチャック６とともに移動可能に固定される。また、缶体１の胴部上端及び下端近傍を支持するため、缶体保持部材３ｈは複数のロッド３ｒに所定の間隔を有して取付けられている。そして、缶体保持部材３ｈ及びチャック６は、図示しないカム及びカムフォロワーにより、回転ターレット５の開口受け部７に缶体１の開口端が密着するよう、缶体１を保持したまま回転ターレット５に対して軸方向に移動可能となっている。
前記構成とすることによれば、検査用ターレット３が不要となって缶体１に光を照射する光源１０（特に下部光源１０ｂ）の設置自由度が広がるため、光源を増設して光量を増加させることが可能となる。また、回転ターレット５に対して軸方向に移動する缶体１の胴部が、検査用ターレット３のポケット３ａの端面と摺接して生じる不具合、例えば缶体１の胴部の傷、凹み等、を防止することができる。

【0026】

次に、本発明の遮蔽機構による減光効果を確認した試験データを示す。
本発明の可動板に設けられる遮蔽機構、すなわち、低摩擦係数で比較的柔軟なプラスチック、例えば弗素樹脂系軟質プラスチックからなる黒色非光沢の表面の摺接部材２６の各寸法は以下のように設定されている。
＜実施例＞
摺接部材２６ 直径：φ192ｍｍ
貫通孔２１ 直径：φ71ｍｍ
環状溝２７ａ 中心位置の径：φ153ｍｍ
環状溝２７ｂ 中心位置の径：φ143ｍｍ
環状溝２７ｃ 中心位置の径：φ133ｍｍ
環状溝２７ｄ 中心位置の径：φ123ｍｍ
環状溝２７ｅ 中心位置の径：φ113ｍｍ
環状溝２７ｆ 中心位置の径：φ103ｍｍ
環状溝２７ｇ 中心位置の径：φ93ｍｍ
環状溝２７ａ乃至ｇ 幅：7.3ｍｍ
環状溝２７ａ乃至ｇ 深さ：1.5ｍｍ
＜比較例＞
環状溝２７ａ乃至ｇを設けない点以外は、実施例と同様の摺接部材２６を用いる。
＜測定位置＞
缶体１の軸芯位置と光検出器１３の軸心が一致する角度を０°とし、回転ターレット５の回転位置が時計方向に進んだ角度を＋とし、反時計方向に遅れた角度を−で表示し、−１２°、−６°、０°、６°、１２°位置で光検出器１３により検出光量を測定した。ここで、「−１２°」及び「１２°」の位置は、回転ターレット５の透孔８の周縁部と、可動板２０の貫通孔２１の周縁部が重なる始点及び終点の位置を示している。この時のデータを表１に示す。なお、本発明のピンホール検査装置において測定が行われるタイミングは−３°〜３°の範囲内である。
＜測定方法＞
本発明の缶体のピンホール検査装置における検査用ターレット３のポケット３ａの任意の１箇所に缶体１を保持させて、缶体１の開口端を開口受け部７に接触させた状態とし、回転ターレット５を徐々に回転させて、回転ターレット５の透孔８と可動板２０に形成された貫通孔２１が同軸上で一致するようにした後、回転ターレット５を非回転状態で減光試験を行った。尚、本実施例の遮光効果を確認するため、可動板２０を付勢するエアーシリンダを作動させず、敢えて可動板２０と回転ターレット５の間に0.12ｍｍの間隙（シム量）を設定し、光検出器１３による測定結果の光量はｍＶで表す。

【表1】

表１にて示すように、角度０°となる測定タイミングでの比較例の値は570ｍＶであったが、本発明に係る実施例では98ｍＶであった。尚、可動板と回転ターレットの間隙を0.12ｍｍとしたのは減光効果をより顕著に把握するために設定したものであり、前記間隙を更に狭く設定すれば、更なる減光効果を発揮することができる。

【0027】

以上、本発明によれば、表面状態等に起因して生ずる可動板と回転ターレットの間隙から光検出器側に外乱光が到達することを有効に防止することができる。
また、本発明の光遮蔽効果は大きいため、さらに高光度の光源を用いることが可能となって、更に小径（数μｍ程度）のピンホールを検出することが可能となり、検査精度が更に向上した缶体のピンホール検査装置を提供することが可能となる。
さらに、所望の減光効果を達成していれば、可動板と回転ターレットの間隙を設定して両者を非接触状態として検出作業を行うことが可能となり、可動板と回転ターレットの摺接による装置疲労を防止すると共に、従来から問題視されていた摺接面の摩擦による振動及び摩擦熱に起因する光検出器の誤作動についても解決され、ピンホール検出作業の精度及び効率を大幅に高めることができる。

【符号の説明】

【0028】

１ 缶体
２ 供給ターレット
３ 検査用ターレット
３ａ ポケット
３ｒ ロッド
４ 送出ターレット
５ 回転ターレット
６ チャック
９ 支持軸
１０ 光源
１０ａ，１０ｂ 上下部光源
１１ 固定フレーム
１３ 光検出器(光電子増倍管)
２０ 可動板
２２ ピストン部材
２５ リング板
２６ 摺接部材
２７ａ乃至ｇ 環状溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】