JP2003232602A

JP2003232602A - 瓶の肉厚検査装置

Info

Publication number: JP2003232602A
Application number: JP2003036936A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Matsumoto; 一人松本; Hiroyuki Funada; 博幸船田
Original assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Current assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2003-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】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１とから成る。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１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１２が設けら
れている。

Description

【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】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】

【発明が解決しようとする課題】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るおそれ
がある。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】この発明が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もので、
請求項１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。

【０００８】また、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。

【０００９】

【作用】請求項１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。

【００１０】請求項２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じない。

【００１１】

【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１
０，複数個の各種表示ランプが配設された点灯表示部１
１，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。

【００１２】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。

【００１３】図３は、静電容量検出器２のセンサー部２
１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。

【００１４】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２
６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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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（Ｓ
Ｔ３）。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）。

【００２６】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。

【００２７】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）。

【００２８】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）。

【００２９】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Ｍ_１〜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Ｍ_１に格納される。

【００３０】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Ｍ_１に格納された平均値は２番目の記憶領域Ｍ_２
へ移し、２番目の記憶領域Ｍ _２に格納されている平均値
は３番目の記憶領域Ｍ_３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。

【００３１】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。

【００３２】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（ＳＴ
８，９）。もし、一致していれば、ＳＴ９の判定が「Ｙ
ＥＳ」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）。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】

【発明の効果】請求項１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。

【００３６】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、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である瓶に肉厚検査装置の
外観を示す斜視図である。

【図２】静電容量検出器の外観を示す平面図である。

【図３】静電容量検出器のセンサー部の構成を示す断面
図である。

【図４】電極部を拡大して示した電極シートの平面図で
ある。

【図５】静電容量検出回路の回路構成を示すブロック図
である。

【図６】充放電回路の構成を示す電気回路図である。

【図７】充放電回路の出力電圧の波形を示す説明図であ
る。

【図８】演算制御装置とその周辺回路を示すブロック図
である。

【図９】静電容量の検出出力を瓶の肉厚に換算するため
の関数を示す説明図である。

【図１０】演算制御装置による制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図１１】演算制御装置による制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図１２】ＲＡＭの記憶領域を示す説明図である。

【図１３】静電容量を検出する方式の瓶の肉厚検査装置
の原理を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１装置本体２静電容量検出器４電極部９演算制御装置１２操作部２１センサー部２２当接部材２３支持部材２５帯板材２６電極シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F063 AA16 BA19 BC02 BD17 CA26 DA02 DC08 DD02 HA01 2G060 AA08 AA20 AE01 AF10 HC08 HC13 HC14 HC18

Claims

【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。