特許 7554978 検査装置及び検査方法

(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】

(24)【登録日】2024-09-12

(45)【発行日】2024-09-24

(54)【発明の名称】検査装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 5/08 20060101AFI20240913BHJP

   G01B 5/00 20060101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

G01B5/08

G01B5/00 L

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020133199

(22)【出願日】2020-08-05

(65)【公開番号】P2022029741

(43)【公開日】2022-02-18

【審査請求日】2023-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000104674

【氏名又は名称】キョーラク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126398

【弁理士】

【氏名又は名称】浅野 典子

(72)【発明者】

【氏名】黒崎 崇敏

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０６７７２２６４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開平０５－０２３００５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－０６５５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２０１２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５８７０８３３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開平１１－３２５８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００８１６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ５／００－５／３０

２１／００－２１／３２

Ｇ０１Ｍ ３／００－３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器を保持するホルダと、容器に当接される固定部及び可動部を備え、
ホルダにより保持された容器に対して基準となる固定部を当接させるとともに、当該固定部が当接される位置とは反対側の位置に可動部を当接させ、固定部と可動部の間隔を変位計により測定することで容器の外径寸法を検査する検査装置であって、
前記ホルダは、固定ステージに取り付け固定され、前記固定ステージは回転式の装置であり、
前記固定部は、前記ホルダに対して相対移動可能とされていることを特徴とする検査装置。

【請求項2】

前記容器の外形寸法は、容器の口部に形成されたねじ山の外径寸法であることを特徴とする請求項１記載の検査装置。

【請求項3】

前記容器は上下反転した倒立状態でホルダに保持されることを特徴とする請求項２記載の検査装置。

【請求項4】

前記容器の外形寸法は、容器の胴部の外径寸法であり、前記固定部と前記可動部の間に所定の力で容器の胴部を挟み込み、固定部と可動部の間隔を計測することで密封状態の容器のリーク検査を行うことを特徴とする請求項１記載の検査装置。

【請求項5】

前記固定部及び可動部は、支軸の先端に拡径された円柱体部を有し、これら円柱体部の外周面が前記容器に当接されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の検査装置。

【請求項6】

前記固定部が第１の支持ステージに固定され、前記可動部が第２の支持ステージに固定され、
前記第１の支持ステージが直動ガイドにより前記固定ステージに対して相対移動可能とされ、前記第２の支持ステージは直動ガイドにより第１の支持ステージに対して相対移動可能とされ、
前記可動部は前記固定部の中心と容器の口部の中心を結ぶ線上を移動して、固定部の中心と可動部の中心とを結ぶ中心線上に容器の口部の中心が位置するように容器を挟み込み、
前記固定ステージと第１の支持ステージ間の直動ガイドと、第１の支持ステージと第２の支持ステージ間の直動ガイドは、前記中心線に可動軸が一致するように同軸に設置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の検査装置。

【請求項7】

ホルダにより保持された容器に対して基準となる固定部を当接させるとともに、当該固定部が当接される位置とは反対側の位置に可動部を当接させ、固定部と可動部の間隔を変位計により測定することで容器の外径寸法を検査する検査方法であって、
前記ホルダは、固定ステージに取り付け固定され、前記固定ステージは回転式の装置であり、
前記固定部を前記ホルダに対して相対移動可能とすることを特徴とする検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、容器の外径寸法を検査する検査装置及び検査方法に関するものであり、特に、固定部と可動部で容器を挟み込んで容器の外径寸法を測定する検査装置及び検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プラスチック製の容器は、例えばブロー成形により成形されるが、成形された容器の寸法精度の維持管理が大きな課題となる。例えば、容器の口部に形成されたねじ山の高さにバラつきがあると、容器内に内容物を充填した後、キャップを装着する際のキャッピング不具合やシール不具合等のトラブルの元となるため、容器生産工程での検査が欠かせない。

【0003】

容器の検査方法としては、例えば画像による検査が検討されている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１には、正常な容器の口部をその円周方向に順次角度を異ならせて得た複数の基準画像を記憶するとともに、口部を撮影して得た検査対象画像からねじの特定パターンを検出し、基準画像と検査対象画像とのそれぞれについて差分処理を行って容器の良否を判定する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－８９３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１記載の検査方法では、大掛かりな装置が必要となって設備投資が増大する他、寸法の計測に適用しようとすると精度的な問題も残る。

【0006】

本発明は、このような従来の実情に鑑みて案出されたものであり、装置構成を大幅に簡略化することができ、簡単な操作で精度良い寸法計測が可能な容器の検査装置、検査方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前述の目的を達成するために、本発明の検査装置は、容器を保持するホルダと、容器に当接される固定部及び可動部を備え、ホルダにより保持された容器に対して基準となる固定部を当接させるとともに、当該固定部が当接される位置とは反対側の位置に可動部を当接させ、固定部と可動部の間隔を変位計により測定することで容器の外径寸法を検査する検査装置であって、前記ホルダは、固定ステージに取り付け固定され、前記固定ステージは回転式の装置であり、前記固定部は、前記ホルダに対して相対移動可能とされていることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の検査方法は、ホルダにより保持された容器に対して基準となる固定部を当接させるとともに、当該固定部が当接される位置とは反対側の位置に可動部を当接させ、固定部と可動部の間隔を変位計により測定することで容器の外径寸法を検査する検査方法であって、前記ホルダは、固定ステージに取り付け固定され、前記固定ステージは回転式の装置であり、前記固定部を前記ホルダに対して相対移動可能とすることを特徴とする。

【0009】

本発明の検査装置、検査方法は、基本的には、ホルダにより保持された容器に対して基準となる固定部と可動部とを当接させるだけであり、装置構造は非常にシンプルである。

【0010】

ただし、ホルダに対して固定部を一体とすると、容器の口部に形成されたねじ部の中心の位置がずれた場合に（特に可動部側にずれた場合に）、測定値が実際のねじ部の寸法と乖離するという問題がある。ねじ部中心は、容器を保持するホルダにより位置決めされるが、ホルダは着脱作業により取り付け位置がずれる可能性があり、結果としてねじ部中心の位置がずれることがある。

【0011】

本発明の検査装置、検査方法では、固定部をホルダに対して相対移動可能とすることで、ホルダの取り付け位置にずれが生じた場合にも、固定部を移動させてこれを補正することで、安定して正確な計測が実現される。

【発明の効果】

【0012】

本発明の検査装置、検査方法では、装置構成を大幅に簡略化することができ、簡単な操作で精度良い寸法計測が可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】検査工程やシール工程を含むシール装置の概略構成を示す平面図である。

【図2】検査工程を説明する概略平面図である。

【図3】固定部をホルダに対して相対移動可能とした検査装置の構成を示す概略側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明を適用した検査装置、検査方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0015】

図１は、本発明の検査装置を組み込んだシール装置の一例を示すものである。このシール装置では、容器の口部に形成されたねじ山の高さの検査を行った後、容器にシールを付与する。

【0016】

図１に示すシール装置は、回転式の装置であり、容器１は、固定ステージであるターンテーブルに取り付け固定されたホルダ２によって保持され、検査工程、シール工程へと移送される。すなわち、円形の搬送経路において、容器１の搬入部Ａ、ねじ山検査部Ｂ、シール工程部Ｃ、搬出部Ｄが等角度間隔（９０°間隔）で配置され、一連の工程が行われるように設計されている。

【0017】

対象となる容器１は、例えばブロー成形により成形されたブロー成形容器である。ブロー成形容器の成形に際しては、円筒状の溶融樹脂（パリソン）を金型で挟み込み、内部にエアーを吹き込むことで金型キャビティに密着させ、所定の容器形状に賦形する。この時、口部１Ａにねじ山が形成される。

【0018】

ブロー成形工程により成形された容器１は、先ず、搬入部Ａにおいて搬入され、ホルダ２によって胴部が保持される。ホルダ２は、Ｌ字形の一対の治具を組み合わせたもので、これら一対の治具によって容器１の胴部を挟み込み、把持する。本実施形態の場合、容器１は倒立状態（口部１Ａが下方になるような状態）でホルダ２に把持される。

【0019】

次に、ターンテーブルが９０°回転することで、ホルダ２に保持された容器１は、ねじ山検査部Ｂへと移送される。ねじ山検査部Ｂにおいては、容器１の口部１Ａに形成されたねじ山の高さを検査し、規定の高さの許容範囲内であることを確認する。

【0020】

ねじ山検査部Ｂにおいてねじ山の高さが許容範囲内であることが確認された容器１は、さらにターンテーブルが９０°回転することで、シール工程部Ｃに移送される。シール工程部Ｃにおいては、シール機によるシールの貼り付けが行われる。容器１には、内容物等に応じて所定のシール（内容物を表示するシールや品質を表示するシール等）が貼り付けられることになる。

【0021】

シールが貼り付けられた容器１は、さらにターンテーブルが９０°回転することで搬出部Ｄに移送され、ここから搬出される。

【0022】

次に、ねじ山検査工程における検査装置、検査方法の実施形態について説明する。

【0023】

本実施形態のねじ山検査装置、ねじ山検査方法は、図２及び図３に示すように、固定部１１と可動部１２で容器１の口部１Ａを挟みこんで口部１Ａに形成されたねじ山１Ｂの高さを検査するものである。固定部１１と可動部１２は、それぞれ所定の厚みを有する円柱形状の治具であり、これら円柱形状の固定部１１及び可動部１２が支軸１３あるいは支軸１４により支持された状態で容器１の口部１Ａに当接する。

【0024】

ねじ山１Ｂが形成されている口部１Ａに固定部１１及び可動部１２を当接させた場合、ねじ山１Ｂの頂部にこれら固定部１１、可動部１２が当接することになり、固定部１１と可動部１２の間隔を変位計２１で計測することで、ねじ山１Ｂにおける最大径（頂部における外径寸法）ｄが計測される。ねじ山１Ｂにおける最大径は、ねじ山１Ｂの高さに対応するものであり、前記計測によりねじ山１Ｂの高さの検査が行われる。

【0025】

ねじ山１Ｂの検査において、固定部１１は測定の際の基準となる治具であり、容器１を保持するホルダ２が固定される固定ステージ３１に固定して、ホルダ２に対して固定部１１が相対移動することのない状態で取り付けることが考えられるが、いわゆる段取替え作業での着脱の際に取り付け位置がずれることがあり、測定精度が低下する可能性がある。

【0026】

固定部１１と可動部１２で口部１Ａ（ねじ山１Ｂ）を挟み込んで外径寸法を計測する場合、円形の固定部１１の中心と、同じく円形の可動部１２の中心を結ぶ中心線上に口部１Ａの中心が位置する必要がある。口部１Ａの中心が中心線からずれると、最大径を正確に計測することができない。ホルダ２の取り付け位置がずれると、ホルダ２（すなわち容器１の口部１Ａ）と固定部１１の位置関係にずれが生ずることになり、正確な計測ができなくなる。

【0027】

そこで、本実施形態のねじ山検査装置、ねじ山検査方法では、固定部１１をホルダ２に対して相対移動可能とし、ホルダ２の取り付け位置にずれが生じた場合に、これを補正するようにしている。

【0028】

具体的には、図３に示すように、固定部１１をホルダ２が取り付けられる固定ステージ３１に固定するのではなく、固定ステージ３１に対して相対移動可能な第１の支持ステージ３２に固定している。ここで、第１の支持ステージ３２は、直動ガイドを介して固定ステージ３１と結合されており、直動ガイドに沿って直線的に相対移動可能である。直動ガイドは、レール４１とレール４１に沿って移動する移動ブロック４２とから構成され、レール４１の下面が固定ステージ３０の上面に固定され、移動ブロック４２の上面が第１の支持ステージ３２の下面に固定されている。固定ステージ３１に取り付けられたホルダ２（容器１の口部１Ａ）の位置がずれた場合、レール４１に沿って移動ブロック４２を動かすことで、固定ステージ３１に対して第１の支持ステージ３２が移動し、ホルダ２（容器１の口部１Ａ）に対する固定部１１の位置合わせを行うことができ、位置ずれが補正される。

【0029】

一方、可動部１２は、固定部１１とは別の第２の支持ステージ３３に取り付けられており、固定部１１に対して相対移動可能である。すなわち、第２の支持ステージ３３は、直動ガイドを介して第１の支持ステージ３２と結合されており、直動ガイドのレール４１の下面が第１の支持ステージ３２の上面に固定され、移動ブロック４２の上面が第２の支持ステージ３３の下面に固定されている。レール４１に沿って移動ブロック４２を動かし、第１の支持ステージ３２に対して第２の支持ステージ３３を相対移動させることで、可動部１２を移動させて容器１のねじ部１Ｂを固定部１１との間に挟み込み、挟み込んだ際の可動部１２の変位量を変位計２１で計測することにより、ねじ山１Ｂの外径（高さ）が計測される。

【0030】

この時、可動部１２は固定部１１の中心と容器１の口部１Ａの中心を結ぶ線（前記中心線）上を移動して、固定部１１の中心と可動部１２の中心とを結ぶ中心線上に容器１の口部１Ａの中心が位置するように挟み込む必要があり、固定ステージ３１と第１の支持ステージ３２間の直動ガイドと、第１の支持ステージ３２と第２の支持ステージ３３間の直動ガイドは、前記中心線に可動軸（レール４１）が一致するように同軸に設置されている。

【0031】

また、可動部１２の変位量を計測する変位計２１が設置されているが、変位計２１は固定部１１が取り付けられる第１の支持ステージ３２に設置されており、可動部１２が取り付けられた第２の支持ステージ３３に計測ゲージの先端が当接するように取り付けられている。変位計２１の計測ゲージは、バネ力によって第２の支持ステージ３３に当接する方向に付勢されており、その突出量の変化に基づいて第２ステージ３３の移動量が計測される。第２の支持ステージ３３の移動量を計測することで可動部１２の変位量が計測され、可動部１２と固定部１１の間隔（容器１のねじ山１Ｂにおける外径）が計測されることになる。

【0032】

以上の構成のねじ山検査装置による検査方法を説明すると、ホルダ２に保持された容器１がねじ山検査部Ｂに移送されると、先ず、直動ガイドにより第１の支持ステージ３１（固定部１１）の位置を調整し、ホルダ２に対する位置ずれを補正した後、ホルダ２に保持された容器１のねじ山１Ｂに当接させる。

【0033】

次に、可動部１２が取り付けられた直動ガイド（第１の支持ステージ３１と第２の支持ステージ３２間の直動ガイド）を操作し、可動部１２を固定部１１と容器１の口部１Ａの中心を結ぶ線上を移動させ、ホルダ２に保持された容器１のねじ山１Ｂに当接させる。

【0034】

この時の可動部１２の変位量を変位計２１で計測し、容器１のねじ山１Ｂの外径寸法を計測する。そして、この計測結果に基づいて、基準値の許容範囲内であれば良品、許容範囲を外れる場合には不良品と判定する。

【0035】

前述の通り、本実施形態のねじ山検査装置、検査方法は、装置構成がシンプルであり、ホルダ２の取り付けに位置ずれが生じたとしても、精度良い寸法計測が可能である。

【0036】

以上、本発明を適用した実施形態について説明してきたが、本発明がこの実施形態に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で、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

【0037】

例えば、先の実施形態では、ホルダ２により容器１を倒立状態で保持し、口部１Ａが下方になるようにして外径の計測を行うようにしたが、容器１を正立状態で保持するようにしてもよい。正立状態で保持する場合、ホルダ２で容器１の口部１Ａや首部等を保持し、容器１を吊り下げるような形で保持することも可能である。容器１の外径を計測する位置に応じて、任意の保持状態を採用することが可能である。

【0038】

また、先の実施形態では容器のねじ山の高さの計測に適用したが、容器の胴部の外径寸法の計測に適用することも可能である。さらには、容器の胴部の外径寸法の計測を応用して、容器のリーク検査に適用することも可能である。

【0039】

容器は、ブロー成形されたあと、エアホールシール（容器口部先端の穴を熱風シールにより閉じること）により、密封状態で食品工場まで搬送されることがある。このような場合、容器が密封状態であることを確認するリーク検査が行われる。

【0040】

このリーク検査に前述の検査装置、検査方法を適用することが可能である。具体的には、例えば可動部１２側の第２の支持ステージ３３にバネ力を付与し、固定部１１と可動部１２の間に所定の力で容器１の胴部を挟み込む。容器１は、ホルダ２によって口部１Ａを把持し、吊り下げた状態で保持する。これにより、固定部１１及び可動部１２を胴部に容易に当接させることができる。

【0041】

この時、容器１の密封性が保たれていれば、バネ力によって容器１の胴部が潰れることはなく、胴部の外径寸法は維持される。容器１の密封性が損なわれると、バネ力によって可動部１２を容器１の胴部に押し付けると容器１が潰れ、胴部の寸法が小さくなる。

【0042】

そこで、ねじ山の外径の計測と同様に、固定部１１と可動部１２の間隔（容器１の胴部の外径寸法）を計測し、所定の寸法であれば密封状態が維持されているものと判定する。計測結果が所定の寸法よりも小さい場合には、空気が抜けた（密封されていない）をみなして密封不良と判定する。

【0043】

前記リーク検査においても、簡単な構成の検査装置により、ホルダ２の取り付けにより生じた位置ずれを簡単に補正して精度良い寸法計測が可能である。

【符号の説明】

【0044】

１ 容器
１Ａ 口部
１Ｂ ねじ山
２ ホルダ
１１ 固定部
１２ 可動部
２１ 変位計
３１ 固定ステージ
３２ 第１の支持ステージ
３３ 第２の支持ステージ
４１ レール
４２ 移動ブロック

【図1】

【図2】

【図3】