瓶の肉厚検査装置

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【発明の名称】	瓶の肉厚検査装置
【発明者】	【氏名】松本一人【氏名】船田博幸
【要約】	【課題】瓶の振動による悪影響を受けず、瓶の肉厚を安定かつ精度良く検査できるようにする。【解決手段】瓶の表面に電極部を当接させて瓶の静電容量を検出する静電容量検出器２と、この静電容量検出器２の検出出力を瓶の肉厚に換算する演算を実行する演算制御装置を有する装置本体とから成る。前記静電容量検出器２は、瓶の表面に当接させる当接部材２２を弾性材より成る支持部材２３で支持したセンサー部２１を有する。前記当接部材２３は、長さ方向に湾曲する帯板材の表面に、電極部を備えた電極シートを湾曲に沿って貼設して成る。

【特許請求の範囲】
【請求項１】瓶の表面に電極部を当接させて瓶の静電容量を検出する静電容量検出器と、この静電容量検出器の検出出力を取り込んで瓶の肉厚に換算する演算を実行する演算制御装置を有する装置本体とから成り、前記静電容量検出器は、瓶の表面に当接させる当接部材を弾性材より成る支持部材で支持したセンサー部を有し、前記当接部材は、長さ方向に湾曲する帯板材の表面に、電極部を備えた電極シートを湾曲させて貼設して成る瓶の肉厚検査装置。
【請求項２】瓶の表面に電極部を当接させて瓶の静電容量を検出する静電容量検出器と、この静電容量検出器の検出出力を取り込んで瓶の肉厚に換算する演算を実行する演算制御装置を有する装置本体とから成り、前記演算制御装置は、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式とその演算式のパラメータとを記憶する記憶部を有し、前記装置本体には、前記演算式のパラメータを外部操作により可変設定することが可能な操作部が設けられて成る瓶の肉厚検査装置。
【請求項３】瓶の表面に電極部を当接させて瓶の静電容量を検出する静電容量検出器と、この静電容量検出器の検出出力を取り込んで瓶の肉厚に換算する演算を実行する演算制御装置を有する装置本体とから成り、前記演算制御装置は、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式とその演算式のパラメータとを記憶する記憶部を有し、前記演算式により瓶の肉厚を算出する毎に、肉厚の算出データの平均値を算出し、その算出した平均値が前回算出した平均値に一致するように前記演算式のパラメータを書き替えるようにした瓶の肉厚検査装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、製瓶機で製造されるガラス瓶などの瓶について、欠陥の有無などを検査するための瓶検査システムに関連し、特に、この発明は、製造された瓶の肉厚を測定して肉厚不良などを検査する瓶の肉厚検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の製瓶機では、複数のセクションで個々の成形型を用いて同じ瓶が一斉に製造される。各セクションで次々に製造された瓶は、搬送系により最終の包装工程まで搬送される間に、検査ラインを通過させ、欠陥の有無などが検査される。前記検査ラインに導入される瓶検査装置として、スターホイールの周囲に円陣に配置された複数の検査ステーションをもつ瓶検査装置が採用されている。前記スターホイールは、周面に複数の凹部を有し、各凹部内へ次々に導入された瓶は、スターホイールの間欠回転により各検査ステーションへ順送りされる。各検査ステーションには、瓶検査機が個々に配設され、少なくとも１種類の項目について、欠陥の有無がそれぞれ検査される。検査される瓶は軸回転可能な回転テーブル上に支持されており、各検査ステーションでは、瓶を全周にわたって検査するために、瓶を軸回転させる。検査の結果、欠陥をもつと判断された瓶は、不良瓶としてリジェクトされて回収される。
【０００３】ところで、近年、瓶を軽量化するために、瓶の肉厚を薄くする傾向にある。そのため、瓶の肉厚管理が必要となり、検査ラインに瓶の肉厚を検査するための肉厚検査装置を置くことが不可欠である。瓶の肉厚検査装置として、瓶の静電容量を検出する方式の肉厚検査装置が知られている。この種の肉厚検査装置は、図１３に示すように、瓶Ｇの表面に一対の電極１００，１０１をもつ電極部を当て、電極１００，１０１間の静電容量を検出してその検出値を肉厚に換算するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】瓶の肉厚検査を検査ラインに組み入れるのに、瓶を搬送する直線状の搬送路に沿って専用の肉厚検査装置を設置することが行われている。この方式では、電極部をもつ検出器の位置に合わせて瓶を移動させることができるので、肉厚測定が高精度に行える。その反面、肉厚検査装置を搬送路沿いに設置するため、肉厚検査専用の検査領域を十分に確保する必要があり、検査ラインが長くなるという問題がある。
【０００５】この問題は、前記したスターホイールをもつ瓶検査装置のいずれかの検査ステーションに瓶の肉厚検査装置を配置するという方式を採用することにより解消することができる。ところが、この方式では、瓶の間欠送りや軸回転に起因して瓶が振動するため、電極部と瓶表面との接触が不良となったり、電極部の変形を招いたりするおそれがある。その結果、瓶の肉厚検査を安定かつ精度良く行うことが困難となる。また、静電容量と瓶の肉厚との関係は、測定条件が同一であれば、一義的に決まるが、電極部と瓶表面との接触状態の変化や電極部の摩耗などで測定条件が変わると、肉厚の算出データに誤差が生じ、測定精度が低下する。
【０００６】この発明は、上記問題に着目してなされたもので、スターホイールをもつ瓶検査装置の検査ステーションに設置しても、瓶の振動による悪影響を受けずに、瓶の肉厚を安定かつ精度良く検査できる瓶の肉厚検査装置を提供することを目的とする。また、この発明が他に目的とするところは、電極部と瓶表面との接触状態の変化や電極部の摩耗などで測定条件が変わっても、測定精度を高精度に維持できる瓶の肉厚検査装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる瓶の肉厚検査装置は、瓶の表面に電極部を当接させて瓶の静電容量を検出する静電容量検出器と、この静電容量検出器の検出出力を取り込んで瓶の肉厚に換算する演算を実行する演算制御装置を有する装置本体とから成る。請求項１の発明では、前記静電容量検出器は、瓶の表面に当接させる当接部材を弾性材より成る支持部材で支持したセンサー部を有する。前記当接部材は、長さ方向に湾曲する帯板材の表面に、電極部を備えた電極シートを湾曲させて貼設して成る。
【０００８】請求項２の発明では、前記演算制御装置は、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式とその演算式のパラメータとを記憶する記憶部を有する。前記装置本体には、前記演算式のパラメータを外部操作により可変設定することが可能な操作部が設けられている。
【０００９】請求項３の発明では、前記演算制御装置は、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式とその演算式のパラメータとを記憶する記憶部を有し、前記演算式により瓶の肉厚を算出する毎に、肉厚の算出データの平均値を算出し、その算出した平均値が前回算出した平均値に一致するように前記演算式のパラメータを書き替えるようにしている。
【００１０】
【作用】請求項１の肉厚検査装置では、瓶の表面にセンサー部の当接部材を当接することにより、電極シートの電極部が瓶の表面に接触し、瓶の静電容量が検出される。演算装置は、静電容量検出器の検出出力を瓶の肉厚に換算する演算を実行して瓶の肉厚を求める。肉厚検査時、たとえ瓶が振動しても、その振動が静電容量検出器の支持部材で吸収されるので、電極部と瓶の表面との接触状態が安定保持される。
【００１１】請求項２の肉厚検査装置では、瓶の肉厚検査に先立ち、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式のパラメータを外部操作により設定する。この設定操作により、静電容量と瓶の肉厚との関係を校正できるので、測定条件が変っても、肉厚の算出データに誤差が生じない。
【００１２】請求項３の肉厚検査装置では、瓶の肉厚を算出する毎に、肉厚の算出データの平均値を算出し、その算出した平均値が前回算出した平均値に一致するように演算式のパラメータを書き替えるので、経時的に測定条件が変っても、肉厚の算出データに誤差が生ない。
【００１３】
【実施例】図１は、この発明の一実施例である瓶の肉厚検査装置の外観を示す。図示例の肉厚検査装置は、装置本体１に複数個の静電容量検出器２がコード線３により電気接続されて成る。前記装置本体１の前面には、検査結果などの各種データを表示するための表示モニタ１０，複数個の各種表示ランプが配設された点灯表示部１１，後述するパラメータを可変設定するためのキースイッチやその他のキースイッチが配設された操作部１２が設けられている。なお、図中、１３は主電源スイッチ、１４は表示モニタ１０を起動するためのスイッチである。
【００１４】前記静電容量検出器２は、箱形をなす検出器本体２０の先端面にセンサー部２１を突出させた構造のものであり、図２に示すように、間欠回転するスターホイール３の各凹部３０の停止位置に肉厚検査のための検査ステーションを設定し、その検査ステーションに静電容量検出器２を位置決め固定する。静電容量検出器２は、センサー部２１が前記凹部３０に対向するように、水平姿勢で保持される。スターホイール３の各凹部３０に導入された瓶Ｇは、スターホイール３の間欠回転に伴って肉厚検査のための検査ステーションへ順次送られてくる。瓶Ｇは回転テーブル（図示せず。）上に支持されて軸回転する。
【００１５】図３は、静電容量検出器２のセンサー部２１の構成を拡大して示したものである。この実施例のセンサー部２１は、瓶Ｇの表面に当接させる当接部材２２と、この当接部材２２を支持する支持部材２３と、この支持部材２３を保持するプリント基板２４とで構成される。前記プリント基板２４は、表面の外周部分に導電パターンが印刷されており、中央部に前記支持部材２３が固定される。前記支持部材２３は、軸回転する瓶Ｇの振動を吸収するために、発泡ゴムのような弾性材で形成されている。支持部材２３の先端面は湾曲面に形成されている。
【００１６】前記当接部材２２は、長さ方向に湾曲する帯板材２５と、帯板材２５の表面から裏面にわたって湾曲に沿って貼設される電極シート２６と、電極シート２６の電極部４上に被着される保護フィルム２７とから成る。前記帯板材２５は、瓶Ｇと接触しても変形せず、かつ瓶Ｇの振動に追従するような軽量な材料、具体的には、アクリル板のような硬質のプラスチック板で形成されている。前記電極シート２６は、可撓性を有する合成樹脂シートにより形成され、その表面には、図４に示すように、電極部４およびシールド部５を構成する導電性の電極パターンが形成されている。
【００１７】前記電極パターンには、帯板材２５の表面に位置させる正の測定電極４１と、帯板材２５の表裏両面に位置させるアース電極４２およびガード電極４３とで構成される。前記ガード電極４３は、瓶以外の静電容量の影響を抑えるために設けられたものである。前記帯板材２５の表面側には、図４の拡大図に示すように、幅中央の測定電極４１と、両側縁沿いのアース電極４２と、測定電極４１とアース電極４２との間のガード電極４３とから成る電極部４が形成される。帯板材２５の裏面側には、両側縁沿いのアース電極４２と、その内側に位置するガード電極４３とから成るシールド部５が形成される。
【００１８】この電極シート２６は、シールド部５の端部が前記プリント基板２４上まで延びており、アース電極４２がプリント基板２４の接地ラインに接続される。また、電極部４の測定電極４１およびガード電極４３はシールド線４４によって引き出され、プリント基板２４に印刷された導電パターンに電気接続される。なお、図３において、２８はプリント基板２４の裏面に設けられたコネクタピンであり、検出器本体２０の内部に組み込まれたコネクタ（図示せず。）に接続することにより、前記導電パターンと検出器本体２０に組み込まれた静電容量検出回路６（図５に示す。）とを導通させる。
【００１９】図５に示す静電容量検出回路６は、充放電回路６１、基準電源６２、ガード電圧回路６３、温度補償用の基準回路６４、減算回路６５、ローパスフィルタ６６、増幅回路６７、タイミング信号発生回路６８などを含む。
【００２０】前記充放電回路６１は、図６に示すように、電極部４の測定電極４１に接続されており、基準電源６２から電流制限抵抗７１を通して流れる電流により電極部４が充電される。放電スイッチ７２は半導体スイッチで構成され、タイミング信号発生回路６８からパルス信号を受けて、所定の時間間隔でオン、オフ動作する。放電スイッチ７２がオン動作するとき、電極部４に蓄えられた電荷が放電抵抗７３を通じて放電することにより、図７に示すような、鋸波状の出力電圧が得られる。瓶Ｇの肉厚が変化すると、静電容量が変化し、その結果、出力電圧の鋸波の波高値が図中、点線で示すように変化する。
【００２１】前記ガード電圧回路６３は、エミッタフォロワー回路で構成され、前記充放電回路６１の鋸波状の出力電圧と同じ電圧信号でありかつ低い出力インピーダンスをもつ信号を発生させる。測定電極４１の電送線路はガード電極４３で囲まれるため、電送線路の浮遊容量の殆どはガード電極４３との間で構成される浮遊容量となるが、ガード電圧回路６３が発生する電圧信号は測定電極４１の電送線路と同じ電圧となるため、浮遊容量に蓄えられる電荷はゼロとなり、その結果、浮遊容量の影響をなくすことができる。
【００２２】前記温度補償用の基準回路６４は、温度変化による前記出力電圧の変動を補償するためのもので、前記電極部４、充放電回路６１、ガード電圧回路６３と同じ構成の基準容量回路８０、基準用充放電回路８１、基準用ガード電圧回路８２により構成される。前記充放電回路６１の出力電圧と基準用充放電回路８１の出力電圧とは減算回路６５に与えられ、両方の出力電圧の差がローパスフィルタ６６を経て増幅回路６７に与えられる。この増幅回路６７の増幅出力が静電容量の検出出力となり、装置本体１に組み込まれた演算制御装置９（図８に示す。）へ与えられる。なお、タイミング信号発生回路６８は、装置本体１内の基準クロック発生回路９３より基準クロックを受けてパルス信号を発生し、このパルス信号を充放電回路６１および基準用充放電回路８１へ出力して充放電のタイミングを与える。
【００２３】図８は、装置本体１に組み込まれる演算制御装置９およびその周辺回路の概略構成を示す。各静電容量検出器２の検出出力はマルチプレクサ９１を経てＡ／Ｄ変換器９２に入力され、前記検出出力がアナログ信号からデジタル信号に変換されて演算制御装置９に取り込まれる。
【００２４】演算制御装置９は、静電容量を瓶の肉厚に換算する演算、その演算結果の平均値を算出する演算など、各種演算を実行したり、前記点灯表示部１１や操作部１２の入出力動作をインターフェース回路９４を介して一連に制御したり、表示制御回路９５の動作を制御して表示モニタ１０に所定のデータを表示させたりするもので、演算および制御の主体となるマイクロプロセッサ、プログラムやデータを記憶させるＲＯＭやＲＡＭなどのメモリを含む。前記ＲＯＭには、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式が記憶され、また、ＲＡＭには、前記演算式のパラメータ、演算結果、演算結果の平均値などの各種データが記憶される。
【００２５】いま、前記Ａ／Ｄ変換器９２より演算制御装置９に取り込まれる静電容量の検出出力、すなわち検出された静電容量に相応する電圧値をＶとすると、瓶の肉厚ｔを算出する演算式は、ｔ＝ｆ（ＫＶ）で与えられる。ここで、Ｋは前記パラメータとしての係数であり、この係数Ｋは、操作部１２の所定のキースイッチを操作することで可変設定することが可能である。また、ｆ（ＫＶ）は、前記静電容量に相応する電圧値Ｖを瓶の肉厚ｔに換算するために、静電容量検出器２の特性を実験により求めて得られる関数であり、図９に示すような曲線で与えられる。
【００２６】図１０および図１１は、前記演算制御装置９による制御の流れを示し、図１０には検査に先立ち実施される校正処理の流れが、図１１には肉厚検査の流れが、それぞれ示してある。なお、図中、ＳＴは制御の流れの各ステップである。ここで、校正処理とは、適正な肉厚値が得られる係数Ｋを決定するための前処理を意味する。
【００２７】いま、操作部１２の操作により校正処理が開始されると、図１０のＳＴ１の判定が「ＹＥＳ」となり、軸回転する検査対象の瓶Ｇの表面にセンサー部２１を当接させた静電容量検出器２より検出出力が得られ、この検出出力がＡ／Ｄ変換された上で、演算制御装置９に取り込まれてＲＡＭに記憶される（ＳＴ２）。演算制御装置９は、前記演算式による演算を実行して、瓶の肉厚を算出し、その算出データはＲＡＭに記憶される（ＳＴ３）。この肉厚の検出が瓶の全周にわたって実施されると、ＳＴ４の判定が「ＹＥＳ」となってＳＴ５へ進み、演算制御装置９は、瓶の全周についての肉厚の算出データを表示モニタ１０に表示させる（ＳＴ５）。
【００２８】つぎに検査員は、瓶を取り出して切断し、マイクロメータなどの測定器を用いて瓶の肉厚を全周にわたって実測し、最小の肉厚の実測値を抽出した後、前記表示モニタ１０に表示された最小の肉厚の算出データをサンプルデータとして抽出し、前記実測値とサンプルデータとを対比する。もし、実測値とサンプルデータとが一致しなければ、検査員は操作部１２を操作して前記係数Ｋを変更する（ＳＴ６）。係数Ｋの変更があると、ＳＴ６の判定は「ＹＥＳ」であり、演算制御装置９は、変更された係数Ｋにより瓶全周についての瓶の肉厚値を算出し、その算出結果を表示モニタ１０に表示する。
【００２９】この係数Ｋの変更操作は、実測値とサンプルデータとが一致するまで繰り返し実施されるもので、両者が一致すれば、ＳＴ８の判定が「ＹＥＳ」となり、そのときの係数Ｋを確定させて、校正処理を終了する（ＳＴ９）。
【００３０】上記した校正処理を行った上で瓶の肉厚検査が実施されるもので、図１１のＳＴ１で肉厚検査の検査ステーションに瓶がセットされたことが検知されると、ＳＴ１の判定が「ＹＥＳ」となり、その瓶の全周についての肉厚測定を行って、肉厚の算出データを得る（ＳＴ２）。つぎのＳＴ３では、演算制御装置９は、全周の肉厚の算出データについて平均値を算出してＲＡＭの所定の記憶領域に記憶させた後、瓶の検査個数を計数するためのカウンタの計数値ｎをインクリメントする（ＳＴ３，４）。
【００３１】図１２は、前記平均値を記憶させるＲＡＭの記憶領域を示すもので、設定個数Ｎだけ平均値を格納するＮ個の記憶領域Ｍ₁～Ｍ_Nが設けられている。最新の平均値は１番目の記憶領域Ｍ₁に格納される。
【００３２】つぎのＳＴ５では、前記カウンタの計数値ｎが設定個数Ｎに達したかどうかを判定しており、その判定が「ＮＯ」であれば、ＳＴ１２へ進み、１番目の記憶領域Ｍ₁に格納された平均値は２番目の記憶領域Ｍ₂へ移し、２番目の記憶領域Ｍ₂に格納されている平均値は３番目の記憶領域Ｍ₃へ移し、同様にして全ての記憶領域の平均値を次の記憶領域へそれぞれ移し、最新の平均値の記憶に待機する。
【００３３】同様の検査手順が繰り返し行われた結果、前記計数値ｎが設定値Ｎに達したとき、ＳＴ５の判定が「ＹＥＳ」となってＳＴ６へ進み、Ｎ個の平均値の平均値（以下、「Ｎ回平均値」という。）を算出して記憶する。つぎのＳＴ７では、前記計数値ｎが設定個数Ｎを越えたかどうかを判定しており、その判定が「ＮＯ」であれば、ＳＴ１２へ進んで、前記した記憶データのシフト処理を実行する。
【００３４】つぎの肉厚検査が同様にして実行されると、前記計数値ｎが設定個数Ｎを越えることになるから、ＳＴ７の判定は「ＹＥＳ」となり、演算制御装置９は、今回算出したＮ回平均値と前回算出したＮ回平均値とを比較し、両者が一致するかどうかを判定する（ＳＴ８，９）。もし、一致していれば、ＳＴ９の判定が「ＹＥＳ」となってＳＴ１１へ進むが、一致していなければ、ＳＴ９の判定が「ＮＯ」となり、今回のＮ回平均値が前回のＮ回平均値と一致するように前記係数Ｋを自動的に変更する（ＳＴ１０）。
【００３５】以上のようにして、肉厚検査が実行される度に、Ｎ回平均値をチェックすることにより、静電容量検出器２のセンサー部２１の摩耗など、測定条件の変化を監視し、測定条件の変化が確認されたとき、前記係数Ｋを変更して自動的に校正処理を行う。かくして、検査終了の指令があると、ＳＴ１１の判定が「ＹＥＳ」となり、ＳＴ１３で前記計数値ｎをゼロにクリアして肉厚検査を終了する。
【００３６】なお、上記実施例では、設定個数ＮのＮ回平均値を算出して前回算出したＮ回平均値と比較しているが、これに限らず、全ての平均値を算出して前回算出した平均値と比較するようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】請求項１の発明では、瓶の表面に当接させる当接部材を弾性材より成る支持部材で支持するように静電容量検出器のセンサー部を構成し、前記当接部材は、長さ方向に湾曲する帯板材の表面に、電極部を備えた電極シートを湾曲に沿って貼設して成るから、肉厚検査時、たとえ瓶が振動しても、その振動が静電容量検出器の支持部材で吸収されるため、電極部と瓶の表面との接触状態が安定保持され、安定かつ精度の良い肉厚検査が行える。
【００３８】請求項２の発明では、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式とその演算式のパラメータとを記憶させるとともに、前記演算式のパラメータを外部操作により可変設定することを可能としたから、静電容量と瓶の肉厚との関係を校正することができ、測定条件が変っても、肉厚の算出データに誤差が生じず、高精度の肉厚測定が可能である。
【００３９】請求項３の発明では、静電容量と瓶の肉厚との関係を示す演算式とその演算式のパラメータとを記憶させ、瓶の肉厚を算出する毎に、肉厚の算出データの平均値を算出し、その算出した平均値が前回算出した平均値に一致するように前記演算式のパラメータを書き替えるようにしたから、経時的に測定条件が変っても、肉厚の算出データに誤差が生じず、高精度の肉厚測定が可能である。

【出願人】	【識別番号】０００１７８８２６【氏名又は名称】日本山村硝子株式会社
【出願日】	平成１１年９月１３日（１９９９．９．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００７８９１６【弁理士】【氏名又は名称】鈴木由充
【公開番号】	特開２００１－８２９０８（Ｐ２００１－８２９０８Ａ）
【公開日】	平成１３年３月３０日（２００１．３．３０）
【出願番号】	特願平１１－２５９３７９