JP2003148947A - びんの肉厚計測装置および肉厚計測方法 - Google Patents
びんの肉厚計測装置および肉厚計測方法Info
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Abstract
数本のびんについてびんの肉厚を短時間で効率良く計測
でき、また、測定値に個人差によるばらつきが生じない
ようにする。 【解決手段】 びんの肉厚計測装置は、回転テーブル8
0に対してびん1を導出入させるびん導出入機構2と、
回転テーブル80上のびん1の外周面よりびん1の肉厚
を測定する肉厚測定器6と、肉厚測定時に定位させる肉
厚測定器6のプローブ60の空間位置を示す位置データ
を記憶する記憶装置と、びん1に対して肉厚測定器6の
プローブ60を移動させて前記位置データに基づいて位
置決めする位置決め機構7と、びん1を間欠的に軸回転
させて肉厚測定器6のプローブ60をびん1の外周面上
の複数箇所へ導くびん回転機構8とを備えたものであ
る。
Description
びんの肉厚をびんの外周面上の複数箇所で計測するため
のびんの肉厚計測装置および肉厚計測方法に関する。
という。)は、内容物の充填時や運搬時の衝撃などで破
裂しないだけの強度が必要であり、そのために、びんの
肉厚をチェックする必要がある。そこで、製びん工場で
は、新製品のびんを吹製したとき、複数本のびんを抽出
して各びんの肉厚を外周面上の複数箇所で計測し、その
計測結果をびんの肉厚分布図に表して客先へ提出してい
る。
9に示すように、サンプル抽出した全てのびんについ
て、びん1の外周面の高さが異なる位置に円周方向の複
数本の線分101を、また、所定の角度(例えば45
度)毎に縦方向の複数本の線分102を、それぞれイン
キで描いている。この縦横の線分の全ての交点Pを肉厚
の計測箇所とし、各交点Pの位置に順次、超音波厚さ計
などの測定端子を当てて肉厚測定を行っている。全ての
びんについて、各交点位置での肉厚の測定データがコン
ピュータに登録され、その測定データに基づいてXYプ
ロッターなどにより肉厚分布図を作成する。
たびんの肉厚計測方法では、びんへのマーキングや肉厚
測定を手作業によって行い、しかも、その種の作業を複
数本のびんについて行うので、肉厚分布図の作成に多大
の時間がかかり、作業者にとって大きな負担となってい
る。しかも、手作業による肉厚計測では、測定値に個人
差によるばらつきが生じ、測定精度に欠けるという問題
もある。
もので、びんの肉厚計測を自動化することにより、複数
本のびんについてびんの肉厚を短時間で効率良く計測で
き、また、測定値に個人差によるばらつきが生じないび
んの肉厚計測装置および肉厚計測方法を提供することを
目的とする。
厚計測装置は、びんの肉厚をびんの外周面上の複数箇所
で計測するためのものであり、所定の計測位置に対して
びんを導出入させるびん導出入機構と、計測位置にある
びんの外周面よりびんの肉厚を測定する肉厚測定器と、
肉厚測定時に定位させる肉厚測定器の空間位置を示す位
置データを記憶する記憶装置と、計測位置にあるびんに
対して肉厚測定器を移動させて前記記憶装置に記憶され
た位置データに基づいて位置決めする位置決め機構と、
計測位置にあるびんを間欠的に軸回転させて肉厚測定器
をびんの外周面上の複数箇所へ導くびん回転機構とを備
えている。
位置データは、CAD/CAMシステムにあるびん形状
の設計データを用いて作成されるもので、これにより位
置データの自動ティーチングが可能である。
が、その一態様として、びんを受け入れて計測位置へ導
くための凹部を備えたホイールと、凹部が計測位置に停
止するようにホイールを回転させるホイール回転機構
と、計測位置の上流位置でホイールの凹部へびんを送り
込み、計測位置の下流位置でホイールの凹部よりびんを
送り出すびん搬出入機構とを備えたものがある。好まし
い実施態様では、前記ホイールの凹部にはびんを前記び
ん回転機構の回転中心に位置決めするための少なくとも
2個の位置決め部材が設けられるとともに、各位置決め
部材はびんの胴径に応じて位置調整が可能に取り付けら
れている。
ましくは、前記計測位置においてびんの外周面の正面部
位に付されたマークを光学的に検出するマーク検出器を
備えたものであり、前記びん回転機構は、前記マーク検
出器により検出されたマークの位置を基準位置として設
定角度ずつ間欠的にびんを軸回転させて肉厚測定器をび
んの外周面上の複数箇所へ導くようにする。
は、外周面の正面部位にマークが付されたびんを所定の
計測位置に導入し、そのびんを計測位置で軸回転させて
マーク検出器により前記マークを検出した後、肉厚測定
器を所定の位置に位置決めし、前記マークの検出位置を
基準位置としてびんを設定角度ずつ間欠的に軸回転させ
てびんの肉厚をびんの外周面上の複数箇所で計測する。
それ以後は、肉厚測定器を順次高さを変えて位置決め
し、各高さ位置で同様にびんを間欠的に軸回転させてび
んの肉厚を複数箇所で計測する。
測定時に肉厚測定器を定位させる空間位置を示す位置デ
ータを予め記憶装置に記憶させておく。好ましい実施態
様では、CAD/CAMシステムにあるびん形状の設計
データを用いて前記位置データを作成し、その位置デー
タを記憶装置に記憶させる。
置にびんを導入するが、ホイールを用いた実施態様で
は、ホイールの凹部へ計測位置の上流位置でびんを送り
込んだ後、ホイールを回転させて前記凹部を計測位置で
停止させることによりびんを計測位置に導く。なお、ホ
イールの各位置決め部材は、びんがびん回転機構の回転
中心に位置するようにびんの胴径に応じて予め位置調整
してある。
決め機構により肉厚測定器を移動させて前記記憶装置に
記憶された位置データに基づいて位置決めし、びん回転
機構によりびんを間欠的に軸回転させて肉厚測定器をび
んの外周面上の複数箇所へ導きつつびんの外周面よりび
んの肉厚を測定する。
面部位にマークが付されているので、計測位置において
びんに付されたマークをマーク検出器により光学的に検
出する。その後、前記びん回転機構は、マーク検出器に
より検出されたマークの位置を基準位置として設定角度
ずつ間欠的にびんを軸回転させて肉厚測定器をびんの外
周面上の複数箇所へ順次導き、各箇所でびんの肉厚が計
測される。肉厚計測を終えると、びん導出入機構により
計測位置からびんを導出させるが、ホイールを用いた実
施態様では、ホイールを回転させて計測位置の下流位置
へ凹部を移動させ、凹部よりびんを搬出する。
るびんの肉厚計測装置の全体構成を示す。図示例の肉厚
計測装置は、複数本のびん1についてびん1の肉厚をび
ん1の外周面上の複数箇所で計測するものであり、びん
導出入機構2、肉厚測定器6、プローブの位置決め機構
7、びん回転機構8などを備えている。
である回転テーブル80上へびん1を順次導入するとと
もに、肉厚計測後は回転テーブル80上よりびん1を導
出するためのものであり、この実施例では、スターホイ
ール3とホイール回転機構4とびん搬出入機構5とで構
成されている。スターホイール3は円盤状のものであ
り、外周面の90度等角の各位置にびん1を受け入れて
周方向へ移動させる半円形の凹部30がそれぞれ設けら
れて成る。前記ホイール回転機構4は各凹部30が回転
テーブル80の位置に順次停止するようにスターホイー
ル3を間欠的に回転させる。
の上流側のびん搬入位置Sでスターホイール3の凹部3
0へびん1を送り込むとともに、回転テーブル80の下
流側のびん搬出位置Tで前記凹部30よりびん1を送り
出す。びん搬入位置Sおよびびん搬出位置Tは、回転テ
ーブル80の位置に対して90度をなす角度位置にそれ
ぞれ設定されるもので、びん搬入位置Sと回転テーブル
80との間および回転テーブル80とびん搬出位置Tと
の間には、びん底を摺動可能に支持するガイド床面(図
示せず。)とびん1の胴部を摺動可能に案内するガイド
枠57とが設けられている。
51をループ状に形成して成るもので、このコンベヤ5
1の両端部間にはガイド板56を配置して、びん1の搬
送経路を連続させている。
ミットスイッチ54が、びん搬出位置Tには光電センサ
55が、それぞれ設置されるとともに、前記びん搬入位
置Sには電磁ソレノイドを駆動源とするストッパ53が
配置されている。びん搬入位置Sにあるスターホイール
3の凹部30にびん1が存在することがリミットスイッ
チ54により検出されると、ストッパ53が作動しかつ
コンベヤ51が停止して、次のびん1が前記凹部30へ
送り込まれるのが阻止される。また、びん搬出位置Tに
ある凹部30にびん1が存在することが光電センサ55
により検出されると、スターホイール3の回転が阻止さ
れる。この実施例の肉厚計測装置は、サンプル抽出され
た本数(例えば20本)のびん1について肉厚計測を連
続して行うように構成されており、前記びん搬出入機構
5のコンベヤ51上には前記した本数のびん1が予め置
かれることになる。
えば白色のインキによりマークが付されている。この実
施例では前記マークとして1本の縦向きの線分を表すよ
うにしているが、必ずしもこれに限られることはない。
また、全てのびん1の内部には後述する電磁式の肉厚測
定器6によって肉厚を測定するのに必要な1個の鋼球が
ターゲットボールとして投入されている。
構4の回転軸40の下端に水平に支持されている。スタ
ーホイール3の上面には、図3に示すように、凹部30
毎にびん1を回転テーブル80の回転中心に位置決めす
るための2個の位置決め部材31,31と、びん1の倒
れを防ぐための2個のガイド部材37,37とがそれぞ
れ配備されている。
にびん1の胴部を支持するためのローラ33が回転自由
に取り付けられて成る。凹部30毎の2個の位置決め部
材31は凹部30に対してほぼ90度をなす角度位置に
配置されている。アーム32はローラ33を凹部30に
臨ませるようにしてねじ34によりスターホイール3の
上面に固定される。
て位置調整が可能に取り付けられる。アーム32にはね
じ34を摺動可能に挿通する長孔32aが、一方、スタ
ーホイール3の上面にはねじ34がねじ込まれる複数の
ねじ穴35が、それぞれ形成されており、アーム32の
ねじ止め位置を変えることによりローラ33の凹部30
内への突出長さが調整できるようになっている。なお、
図中、36はびん1の胴径が表された目盛板であり、び
ん1の胴径に応じた目盛に合わせてアーム32をねじ止
めすれば、ローラ33の凹部30内への突出長さが最適
値に設定される。
は凹部30を挟んでほぼ対向する位置に配置されてい
る。各ガイド部材37は、先端部37aを凹部30に臨
ませるようにしてねじ38によりスターホイール3の上
面に固定される。各ガイド部材37もびん1の胴径に応
じて位置調整が可能に取り付けられる。ガイド部材37
にはねじ38を摺動可能に挿通する長孔37bが、一
方、スターホイール3の上面にはねじ38がねじ込まれ
る複数個のねじ穴39が、それぞれ形成されており、ガ
イド部材37のねじ止め位置を変えることにより先端部
37aの凹部30内への突出長さが調整できるようにな
っている。
ーホイール3を90度ずつ間欠的に回転させることによ
り、びん搬入位置Sにあるびん1を計測位置の回転テー
ブル80上へ導き、また、回転テーブル80上にあるび
ん1をびん搬出位置Tへ導くもので、図4および図5に
示すように、スターホイール3を支持する回転軸40
と、回転軸40を90度ずつ間欠的に回転駆動する回転
駆動装置41とで構成される。
と、駆動モータ42の駆動軸42aに動力伝達機構43
を介して接続された減速機構44とを含んでいる。前記
減速機構44は入力軸44cと2本の出力軸44a,4
4bとを有し、第2の出力軸44aにカップリング48
を介して前記回転軸40が連結されている。第2の出力
軸44aは第1の出力軸44bが1回転する間に90度
回転する。なお、前記動力伝達機構43は駆動モータ4
2の駆動軸42aに装着されたプーリ43aと減速機構
44の入力軸44cに装着されたプーリ43bとの間に
ベルト43cが巻かれたものである。
リットを備えた回転円板45が装着されており、前記ス
リットが通過する位置に配置されたフォトマイクロセン
サ46とともに位置検出器47を構成している。この位
置検出器47は、フォトマイクロセンサ46がスリット
を検出したとき回転円板45の回転を停止させるための
もので、これにより回転軸40が90度ずつ間欠的に回
転する。
転テーブル80上に導入されたびん1は肉厚測定器6に
より外周面上の複数箇所においてそれぞれ肉厚が計測さ
れる。この実施例の肉厚測定器6は、図8に示すよう
に、びん1の外周面にプローブ60の先端を当て、びん
1の内周面にターゲットボールとしての鋼球69をプロ
ーブ60の先端に磁気的に吸着された状態で接触させる
ことにより、プローブ60の先端と鋼球69との間の距
離をびん1の肉厚として測定するものである。この肉厚
測定器6はホール効果を利用した電磁式のものであっ
て、日本パナメトリクス株式会社製の「マグナマイク8
000」(商標名)を用いているが、これに限らず、他
の計測原理に基づく肉厚測定器を用いることもできる。
ると、びん底は中央部が高く、外周部が低いので、外周
部に転落して任意の角度位置に位置する。びん1の外周
面の底部に対応する位置にプローブ60の先端を接触さ
せた状態で回転テーブル80によりびん1を回転させる
と、びん1が1回転する間に鋼球69はびん1を介して
プローブ60の先端に吸着される。この吸着状態を保持
してプローブ60を移動させることにより、びん1のい
ずれの箇所についても肉厚の測定が可能である。
示すように、マニピュレータ70の先端に支持される前
記のプローブ60と、プローブ60とコード線62を介
して電気接続される測定器本体61とで構成される。測
定器本体61は適所に固定され、この測定器本体61に
内蔵された制御回路は、プローブ60の先端と鋼球69
との間の距離に相応する信号をプローブ60より取り込
んでびん1の肉厚データを生成し、これをコンピュータ
へ出力して肉厚分布図の作成のために登録する。
位置決め機構7を構成するもので、その先端にはベース
71が固定され、このベース71に形成されたガイド溝
71aにスライダー72が往復摺動自由に支持されてい
る。スライダー72には肉厚測定器6のプローブ60が
支持カバー73と4本のボルト74,74により固定さ
れている。スライダー72には圧縮ばね75のばね圧を
作用させており、これによりプローブ60を前方(回転
テーブル80上のびん1の方向)へ付勢した状態でスラ
イダー72を往復動自由に支持している。プローブ60
の先端はばね圧によりびん1の外周面に押し付けられる
ので、びん1の外表面に凹凸があっても、プローブ60
が前後動して吸収される。
ーブ60の突出方向と90度なす角度位置に、びん1の
外周面の正面部位に付されたマークを光学的に検出する
ための光電センサより成るマーク検出器9が取り付けら
れている。このマーク検出器9は、びん1に向けて投光
する赤色発光ダイオードより成る投光器とびんからの反
射光を受光するフォトトランジスタより成る受光器とを
含んでおり、回転テーブル80がびん1を最大1回転さ
せる間にマークを検出したとき、その時点で回転テーブ
ル80は回転を停止する。
タ70と、このマニピュレータ70の各関節部の動きを
個別に制御してびん1の対向位置の適所に前記プローブ
60や光電センサ9を位置決めするコントローラ(図示
せず。)とから成る。コントローラは、肉厚測定時にプ
ローブ60の先端を定位させる空間位置を示す位置デー
タを記憶する記憶装置を含んでおり、回転テーブル80
上にあるびん1に対してプローブ60を移動させ、この
プローブ60の先端を前記記憶装置に記憶された位置デ
ータに基づいて位置決めする。
めのCAD/CAMシステムにあるびん形状の設計デー
タを利用して作成されるもので、図8に示すように、び
ん形状の設計データから一定高さ毎(例えば1mm毎)
のn個の位置(図中、黒丸で示す。)の座標(Xi,Y
i)(ただし、i=1,2,・・・,n)を算出し、全
ての位置のXY座標をプローブ60の移動経路を示す軌
跡データとして記憶装置に記憶させるとともに、プロー
ブ60の移動を停止させて肉厚計測を行うm個の位置
(図中、二重丸で示す。)のXY座標(Xj,Yj)
(ただし、j=1,2,・・・,m)を前記位置データ
として記憶させる。図示例では、X座標はびん1の径方
向に沿う位置を示し、Y座標はびん1の高さ方向に沿う
位置を示す。
の8ヶ所で肉厚が計測されるもので、そのために、びん
回転機構8を駆動してびん1を前記マーク検出器9によ
り検出されたマークの位置を基準位置として例えば45
度ずつ間欠的に軸回転させ、プローブ60の先端をびん
1の外周面上の各計測箇所へ順次導く。前記びん回転機
構8は、図4に示すように、回転テーブル80を回転さ
せるテーブル回転機構81と、回転テーブル80上のび
ん1の口部を回動自由な状態で支持するびん口支持機構
90とで構成されている。
グモータ82と、このステッピングモータ82のモータ
軸82aに連結され前記回転テーブル80を駆動する駆
動軸83とを有するもので、肉厚計測時には回転テーブ
ル80が例えば45度ずつ間欠的に回転するようにステ
ッピングモータ82の駆動が制御される。
84のロッド84aの先端にびん口に嵌まるホルダ85
が取り付けられたもので、シリンダ機構84の駆動によ
りホルダ85が上下方向に往復動してびん口と着脱する
ようになっている。シリンダ機構84は昇降機構86に
支持されており、びん1の高さに応じて上下方向の位置
が調整可能である。前記昇降機構86は、ハンドル87
の操作で回動するねじ軸88に沿ってナット部材89が
上下動するもので、このナット部材89に前記シリンダ
機構84が取り付けられている。
てびんの肉厚計測を行うには、肉厚測定時に肉厚測定器
6のプローブ60を定位させる空間位置を示す位置デー
タを、CAD/CAMシステムにあるびん形状の設計デ
ータを用いて予め作成し、その位置データを位置決め機
構7のコントローラの記憶装置に記憶させる。また、肉
厚計測に先立ち、サンプル抽出した全てのびん1につい
て、外周面の正面部位にマークを付するとともに、内部
に鋼球69を投入する。全てのびん1はびん搬出入機構
5のコンベヤ51上に置かれる。
ール3の凹部30へびん搬入位置Sでびん1を送り込ん
だ後、ホイール回転機構4がスターホイール3を90度
だけ回動させて前記凹部30を肉厚計測位置である回転
テーブル80上で停止させ、びん1を回転テーブル80
上に導く。
転テーブル80上のびん1に対向する位置にマーク検出
器9を移動させた後、びん回転機構8のびん口支持機構
90によりびん1の口部を保持した状態でテーブル回転
機構81により回転テーブル80を駆動してびん1を回
転させ、びん1に付されたマークをマーク検出器9によ
り光学的に検出する。マークが検出されたとき、その位
置で回転テーブル80の回転を止め、びん1を静止させ
る。
ん1の外周面の底部に対応する位置に肉厚測定器6のプ
ローブ60の先端を接触させ、その状態で回転テーブル
80をテーブル回転機構81により1回転させると、び
ん1が1回転する間に鋼球69がびん1を介してプロー
ブ60の先端に吸着される。
てプローブ60の先端を移動させ、前記記憶装置に記憶
された位置データに基づいて最初の計測箇所に位置決め
した後、びん1の肉厚を測定する。以後、テーブル回転
機構81によりマークの位置を基準位置としてびん1を
45度ずつ間欠的に軸回転させてびん1の外周面上の複
数箇所へ導きつつ、その都度、びん1の肉厚を測定す
る。つぎに、鋼球69を吸着した状態を保持してプロー
ブ60の先端を移動させ、前記記憶装置に記憶された位
置データに基づいて次の計測箇所に位置決めした後、同
様に、びん1を45度ずつ間欠的に軸回転させつつびん
1の肉厚を8箇所で測定する。
スターホイール3を回転させて回転テーブル80上のび
ん1をびん搬出位置Tへ導き、びん搬出入機構5のコン
ベヤ51を駆動してスターホイール3の凹部30よりび
ん1を搬出する。同様にして、びん搬出入機構5にある
全てのびん1について肉厚計測を実行するものである。
に計測できるから、複数本のびんについてびんの肉厚を
短い時間で効率良く計測でき、個人差による計測のばら
つきも防止できる。
の全体構成を示す平面図である。
ある。
示す側面図である。
ある。
斜視図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 びんの肉厚をびんの外周面上の複数箇所
で計測するためのびんの肉厚計測装置であって、所定の
計測位置に対してびんを導出入させるびん導出入機構
と、計測位置にあるびんの外周面よりびんの肉厚を測定
する肉厚測定器と、肉厚測定時に定位させる肉厚測定器
の空間位置を示す位置データを記憶する記憶装置と、計
測位置にあるびんに対して肉厚測定器を移動させて前記
記憶装置に記憶された位置データに基づいて位置決めす
る位置決め機構と、計測位置にあるびんを間欠的に軸回
転させて肉厚測定器をびんの外周面上の複数箇所へ導く
びん回転機構とを備えて成るびんの肉厚計測装置。 - 【請求項2】 前記位置データは、びん形状の設計デー
タを用いて作成される請求項1に記載されたびんの肉厚
計測装置。 - 【請求項3】 前記びん導出入機構は、びんを受け入れ
て計測位置へ導くための凹部を備えたホイールと、凹部
が計測位置に停止するようにホイールを回転させるホイ
ール回転機構と、計測位置の上流位置でホイールの凹部
へびんを送り込み、計測位置の下流位置でホイールの凹
部よりびんを送り出すびん搬出入機構とを備えており、
前記ホイールの凹部にはびんを前記びん回転機構の回転
中心に位置決めするための少なくとも2個の位置決め部
材が設けられるとともに、各位置決め部材はびんの胴径
に応じて位置調整が可能に取り付けられて成る請求項1
に記載されたびんの肉厚計測装置。 - 【請求項4】 請求項1または3に記載されたびんの肉
厚計測装置であって、前記計測位置においてびんの外周
面の正面部位に付されたマークを光学的に検出するマー
ク検出器を備えており、前記びん回転機構は、前記マー
ク検出器により検出されたマークの位置を基準位置とし
て設定角度ずつ間欠的にびんを軸回転させて肉厚測定器
をびんの外周面上の複数箇所へ導くようにしたびんの肉
厚計測装置。 - 【請求項5】 びんの肉厚をびんの外周面上の複数箇所
で計測するためのびんの肉厚計測方法であって、外周面
の正面部位にマークが付されたびんを所定の計測位置に
導入し、そのびんを計測位置で軸回転させてマーク検出
器により前記マークを検出した後、肉厚測定器を所定の
位置に位置決めし、前記マークの検出位置を基準位置と
してびんを設定角度ずつ間欠的に軸回転させてびんの肉
厚をびんの外周面上の複数箇所で計測し、以後、肉厚測
定器を順次高さを変えて位置決めし、各高さ位置で同様
にびんを間欠的に軸回転させてびんの肉厚を複数箇所で
計測することを特徴とするびんの肉厚計測方法。
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---|---|---|---|
JP2001348650A JP3625443B2 (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | びんの肉厚計測装置および肉厚計測方法 |
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