JP2005172759A - 缶の内圧検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内容物が充填,密封された缶の内圧検査を高精度に行う。
【解決手段】 内容物が充填,密封された缶２５を、缶２５の内部のうち底部２７側に空間２５ａが形成されるように逆立ち姿勢とさせた状態で、缶底部２７の径方向中央部２８を電磁誘導作用によって強制励振させ、この際の缶２５からの反響音に基づいて缶の内圧を検査する缶の内圧検査方法であって、缶底部２７を強制励振させる際に、缶底部２７の外周縁部を缶軸方向に押圧する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内容物が充填,密封された缶を、該缶の底部側の内部に空間が形成されるように逆立ち姿勢とさせた状態で、該缶の底部の径方向中央部を電磁誘導作用によって強制励振させることにより、缶内圧を検査する缶の内圧検査方法に関するものである。

従来から、ミルク入りコーヒー等の低酸性飲料は、アルミニウム製の陽圧缶（液体窒素充填）あるいはスチール製の負圧缶に充填、密封され、レトルト殺菌をした後に、段ボール紙からなるカートンケースに梱包されてパレットに積み込まれる。そして、カートンケース詰めされた缶は、７日程度放置した後、カートンケース毎にいわゆる打検による缶内圧検査を行い、漏れがないか確認が行われている。これは、万一、缶に微細なピンホールがある場合、スローリークするため充填直後に缶内圧を測定しても、缶内圧が充填前とさほど変わらず、リークの有無が分らないという問題があるからである。なお、内容物が低酸性飲料の場合は、一般に、缶に内容物を充填した後、窒素ガスを充填し、内容物の酸化防止を図っている。

ところで、前記打検により缶内圧を検査する手段としては、内容物が充填,密封された缶を、この缶の底部側の内部に空間が形成されるように逆立ち姿勢とさせた状態で、この缶の底部のうち平滑面とされた径方向中央部を電磁誘導作用によって強制励振させ、この際の缶からの反響音を捉えて算出されたピーク周波数と、予め設定された缶内圧値とピーク周波数との相関とに基づいて缶の内圧を検査する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開昭４９−３４３７６号公報

しかしながら、前記従来では、缶底部の径方向中央部を強制励振させると、この部分に発生した振動エネルギが缶底部の外周縁部を介して缶胴部に伝播することにより、この缶胴部も振動することになる。したがって、得られる反響音は缶底部からのものだけでなく、缶胴部からのものも含むことになり、高精度な内圧検査を行うことが困難であるという問題があった。
なお、前記強制励振させたときの缶底部２７における変形挙動としては図４（ａ）に示すような、缶軸方向上下に変形するものがあり、また、缶胴部２６における変形挙動としては、例えば図４（ｂ）に示すような、缶軸方向に交差する方向に揺動する挙動や、缶胴部２６の断面を側面視して、静止状態における缶胴２６（直線状）を基準に缶軸に交差する方向に波打つ挙動や、缶胴部２６の断面を平面視して、静止状態における缶胴部２６（円形状）を基準に楕円形状に変形する挙動等がある。

以上の問題は、程度の差はあるにしても缶の構成にかかわらず全ての構成の缶で生じていた。この缶としては、例えば、金属板に絞り加工,しごき加工が施されて形成された有底筒状体の開口部に缶蓋を巻き締めた、いわゆる２ピース缶や、前記有底筒状体の開口部にネックイン加工,ねじ切加工などが施された１ピース構造のボトル缶の口金部にキャップを螺着したキャップ付ボトル缶や、筒状体の各開口部に缶蓋および底蓋が各々巻締められた、いわゆる３ピース缶や、筒状体の一方の開口部に底蓋が巻き締められ、他方の開口部にネックイン加工,ねじ切加工などが施された２ピース構造のボトル缶の口金部にキャップを螺着したキャップ付ボトル缶がある。

本発明は前記状況に鑑みてなされたもので、内容物が充填,密封された缶の内圧検査を高精度に行うことができる缶の内圧検査方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、内容物が充填,密封された缶を、該缶の底部側の内部に空間が形成されるように逆立ち姿勢とさせた状態で、該缶の底部の径方向中央部を電磁誘導作用によって強制励振させ、この際の前記缶からの反響音に基づいて缶の内圧を検査する缶の内圧検査方法であって、前記缶の底部を強制励振させる際に、前記缶底部の外周縁部を缶軸方向に押圧しておくことを特徴とする。

この缶の内圧検査方法では、缶の底部における径方向中央部を強制励振させる際に、この缶底部の外周縁部を缶軸方向に押圧しておくので、缶胴部の剛性が高められ、これに伴い固有振動数も高められることになる。したがって、缶胴部の固有振動数を缶底部の固有振動数から乖離させることが可能になる。これにより、缶底部の径方向中央部に発生した振動が缶胴部に伝播し、得られる反響音が缶胴部からのものを含んでいる場合においても、缶底部からのものを容易に特定することが可能になる。
また、缶底部の外周縁部を缶軸方向に押圧しておくので、缶胴部の振動挙動自体、特に缶胴部が缶軸方向に交差する方向に揺動する挙動を拘束することが可能になる。したがって、主として缶底部の径方向中央部を加振させることが可能になり、缶内圧の変化により、缶底部の固有振動数が的確に変化することになる。
以上により、高精度な内圧検査を実現することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の缶の内圧検査方法において、前記缶の底部を強制励振させる際に、前記缶底部の外周縁部を、当該缶底部と同等以上の弾性率を有する押圧体により、缶軸方向に５Ｎ以上５００Ｎ以下で押圧しておくことを特徴とする。

この缶の内圧検査方法では、缶底部の外周縁部を押圧体により缶軸方向に押圧した状態で、この底部の径方向中央部を強制励振させた場合においても、押圧体がこの缶底部と同等以上の弾性率を有する材料により形成されているので、缶底部の径方向中央部の振動が減衰することを抑制することが可能になる。
また、押圧力を５Ｎ以上５００Ｎ以下としているので、前記強制励振させた際に、押圧体と缶底部の外周縁部との間にびびり振動等が発生することを抑制することが可能になる。
以上により、缶底部の径方向中央部を自由振動に近い状態で振動させることが可能になるとともに、缶胴部の振動発生を抑制することができ、缶内圧の変化に対して、缶底部の固有振動数が的確に変化することになり、高精度な内圧検査を確実に実現することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の缶の内圧検査方法において、前記缶は、金属板に絞り加工,しごき加工を施し有底筒状体を形成した後に、この有底筒状体の開口部にネックイン加工などを施し、その後、この内部に内容物を充填し、前記開口部を密封することにより形成されたことを特徴とする。

本発明に係る缶の内圧検査方法によれば、内容物が充填,密封された缶の内圧検査を高精度に行うことができる。

以下、本発明に係る缶の内圧検査方法の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、本実施形態における内圧検査対象としての缶２５を図１を参照して説明する。
この缶２５は、アルミニウム,またはアルミニウム合金により形成された板状体に、絞り加工,しごき加工を施して有底筒状体を形成した後に、この筒状体の開口部にネックイン加工などの各種加工が施されて形成されたものである。例えば、前記有底筒状体の開口部にネックイン加工,フランジ加工を施した後に、内容物を充填し、その後、前記開口部に缶蓋を巻締めて形成された、いわゆる２ピース缶や、前記有底筒状体の開口部にネックイン加工,ねじ切加工などを施した後に、内容物を充填し、その後、前記開口部にキャップを螺着して形成されたキャップ付ボトル缶がある。

このように形成された缶２５の底部２７は、図１に示すように、径方向中央部に位置するフラット部２８と、このフラット部２８の外周縁と連設する凹曲面部２９と、この凹曲面部２９の外周縁と連設し、僅かに径方向外方へ傾斜するとともに、缶胴２６の外部側へ延在した内周壁３０と、この内周壁３０の外周縁と連設し、缶胴２６の外部側へ凸とされた凸曲面状のノーズ部（缶底部の外周縁部）３１と、このノーズ部３１の外周縁と連設し、径方向外方かつ缶胴２６の内部側へ延在した外周壁３２と、この外周壁３２の外周縁と連設し、径方向外方へ凸とされた凸曲面部３３とを備え、この凸曲面部３３の外周縁が缶胴２６と連続した構成となっている。

ここで、フラット部２８は缶軸と交差する方向に伸びる平坦面とされている。また、缶底部２７は、この底部２７の外周縁部としてのノーズ部３１が、前記逆立ち姿勢におけるフラット部２８の缶軸方向位置より上方に位置する構成とされている。

次に、本発明に係る缶の内圧検査方法の一実施形態について説明する。
まず、この内圧検査方法に供する内圧検査装置の概略構成について説明する。
この内圧検査装置は、図１に示すように、缶底部２７のフラット部２８を強制励振させるとともに、この際の反響音を捉える打検器１３と、得られた反響音に基づいて缶内圧値を算出する図示しない演算部と、検査対象としての缶２５が、この底部２７側の内部に空間２５ａが形成されるように逆立ち姿勢となるように反転させた状態で配置される図示しない支持体と、打検器１３により缶底部２７のフラット部２８を強制励振させる際に、この缶底部２７のノーズ部３１を缶軸方向に押圧する押圧体１４とを備える概略構成とされている。

打検器１３は、缶底部２７のフラット部２８を強制励振させる加振部１１と、この加振部１１による缶２５からの反響音を捉えるマイクロフォン１２とを備えている。
加振部１１には、図１に示すように、貫通孔１１ａが穿設されており、この貫通孔１１ａの略直上方にマイクロフォン１２が配設された構成となっている。これにより、加振部１１によって缶底部２７のフラット部２８を電磁誘導作用によって強制励振した際に、この缶２５からの反響音が加振部１１の貫通孔１１ａを通過して、マイクロフォン１２に至るようになっている。

押圧体１４は、前記支持体上に配置された缶２５と打検器１３との間に、図示しない弾性ばねにより、前記支持体に配置された缶の底部２７に対して進退自在に支持されており、打検器１３および前記配置された缶２５と同軸的に位置するように配設されている。また、押圧体１４が単にこの弾性ばねにより支持され、押圧体１４と缶底部２７とが対向していない状態では、押圧体１４の外表面のうち、前記支持体に配置された缶底部２７と対向する表面と、前記支持体との距離は、缶２５の缶軸方向における高さより小さくなっている。ここで、押圧体１４はリング状体とされており、この外径は缶胴部２６の外径と略同一とされ、内径は缶底部２７のフラット部２８の直径より若干小さくなっている。
以上により、缶２５が、前記支持体上に、押圧体１４と対向して配置されると、この缶底部２７のノーズ部３１は、前記弾性ばねの弾性力により押圧体１４を介して缶軸方向に５Ｎ以上５００Ｎ以下、好ましくは１０Ｎ以上１００Ｎ以下で押圧されるようになっている。なお、本実施形態では、押圧体１４による缶底部２７のノーズ部３１への押圧力は、約１１．８Ｎに設定した。

また、押圧体１４は、缶底部２７と同等以上の弾性率を有する材料により形成され、例えば、缶底部２７が弾性率４．５ｋＮ／ｍｍ以下の材料により形成されている場合、押圧体１４は、約１０ｋＮ／ｍｍのアルミニウムやアルミニウム合金、または約３０ｋＮ／ｍｍのスチールにより形成される。なお、この押圧体１４の厚さは、より好ましくは形成される材料や、缶底部２７の材料等により適宜決定されるが、約５ｍｍとされている。

以上のように構成された内圧検査装置により、缶内圧を検査するに際しては、前述したように、缶２５を前記逆立ち姿勢とさせた状態で、前記支持体上に配置し、これにより、缶２５と、打検器１３と、押圧体１４とを同軸的に位置させる。この際に、缶底部２７のノーズ部３１は、前記弾性ばねにより押圧体１４を介して缶軸方向に押圧される。

この状態で、加振部１１により缶底部２７のフラット部２８を電磁誘導作用によって強制励振させ、この際の反響音を加振部１１の貫通孔１１ａを介してマイクロフォン１２により捉える。その後、この反響音を前記演算部に送信し、この演算部により、ピーク周波数を算出する。そして、このピーク周波数と、予め設定されていた缶内圧値とピーク周波数との相関とに基づいて缶２５の内圧値を算出し、この内圧値と予め設定された適正内圧値とを比較し、缶内圧値が適正内圧値の範囲内にあるか否かを判定する。

以上説明したように、本実施形態による缶の内圧検査方法によれば、缶底部２７におけるフラット部２８を強制励振させる際に、この底部２７のノーズ部３１を押圧体１４により缶軸方向に押圧しておくので、缶胴部２６の剛性が高められ、これに伴い固有振動数も高められることになる。したがって、缶胴部２６の固有振動数を缶底部２７の固有振動数から乖離させることが可能になる。これにより、缶底部２７のフラット部２８に発生した振動が缶胴部２６に伝播し、得られる反響音が缶胴部２６からのものを含んでいる場合においても、缶底部２７からものを容易に特定することが可能になる。
また、缶底部２７のノーズ部３１を缶軸方向に押圧しておくので、缶胴部２６の振動挙動自体、特に缶胴部２６が缶軸方向に交差する方向に揺動する挙動を拘束することが可能になる。したがって、主として缶底部２７のフラット部２８を加振させることが可能になり、缶内圧の変化により、このフラット部２８の固有振動数が的確に変化することになる。
以上により、高精度な内圧検査を実現することができる。

また、ノーズ部３１は、前記逆立ち姿勢におけるフラット部２８の缶軸方向位置より上方に位置する構成となっているので、押圧体１４によりノーズ部３１を押圧する際に、この押圧体１４がフラット部２８に接触することを回避することができ、このフラット部２８を確実に自由振動させることができるため、高精度な内圧検査を確実に実現することができる。

さらに、押圧体１４は、缶２５を形成する材料より弾性率が同等以上の材料によって形成されているので、缶底部２７のノーズ部３１を押圧体１４により缶軸方向に押圧した状態で、この底部２７のフラット部２８を強制励振させた場合においても、このフラット部２８の振動が減衰することを抑制することが可能になる。また、押圧力を５Ｎ以上５００Ｎ以下としているので、前記強制励振させた際に、押圧体１４と缶底部２７のノーズ部３１との間にびびり振動等が発生することを抑制することが可能になるとともに、缶胴部２６の剛性を高めることが可能になる。
以上により、缶底部２７のフラット部２８を自由振動に近い状態で振動させることが可能になるとともに、缶胴部２６の振動発生を抑制することができ、缶内圧の変化に対して、このフラット部２８の固有振動数が的確に変化することになり、高精度な内圧検査を確実に実現することができる。

ここで、以上説明した本発明に係る内圧検査方法の効果について、評価試験を行った。すなわち、加振部１１により缶底部２７のフラット部２８を強制励振させ、この際にマイクロフォン１２により得られた反響音から、周波数に対するデジット値を測定した。このデジット値が最も高い周波数が前述したピーク周波数に相当することになるので、デジット値が高い程高精度にピーク周波数が特定できることになる。結果を図２（ｂ）に示す。
また、比較例として、打検器１３による前記強制励振を実施する際に、押圧体１４により缶底部２７のノーズ部３１を缶軸方向に押圧しない方法で、前述と同様にして、周波数に対するデジット値を測定した。結果を図２（ａ）に示す。
なお、缶内圧は、実施例および比較例の双方ともに０．０９ＭＰａとした。
これらの結果から、本発明に係る内圧検査方法の方が、比較例と比べて、非常に高いデジット値が得られていることが確認でき、前記実施形態の前述した作用効果を立証できた。

次に、検査装置および検査対象を前述と同様の実施例および比較例として、加振部１１により缶底部２７のフラット部２８を強制励振させ、この際にマイクロフォン１２により得られた反響音から固有振動数を算出した。この測定は、缶内圧を０ＭＰａから０．１５ＭＰａまで０．０３ＭＰａづつ上昇させ、その都度、固有振動数を算出することにより実施した。結果を図３に示す。
この結果から、缶底部２７のノーズ部３１を缶軸方向に押圧した実施例の方が、内圧値の上昇に伴う固有振動数の変化量が大きいことが確認できる。すなわち、缶内圧の変化に対して固有振動数が的確に変化することが確認でき、缶内圧を高精度に検査できることが確認できた。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、電磁誘導作用によって缶２５を強制励振させ、この際の缶２５からの反響音を捉えて算出されたピーク周波数と、予め設定された缶内圧値とピーク周波数との相関とに基づいて缶の内圧を検査する方法を示したが、これに限らず、缶２５を強制励振させることによって得られた反響音に基づいて缶内圧を検査する方法であれば本発明を適用することは可能である。

また、前記実施形態では、押圧体１４によりノーズ部３１の全周を缶軸方向に押圧した方法を示したが、これに限らず、ノーズ部３１の一部であってもよい。

さらに、測定対象の缶２５として、金属板に絞り加工,しごき加工を施して有底筒状体を形成した後に、この有底筒状体の開口部にネックイン加工などを施して缶蓋を巻締めた２ピース缶、あるいはキャップを含めて２ピース構造のキャップ付ボトル缶の例（以下、「２ピース構造の缶」という）を示したが、これに限らず、筒状体の一方の開口部に缶蓋を巻締め、他方の開口部に底蓋を巻締めた構成のいわゆる３ピース缶や、この前記筒状体の一方の端部にネックイン加工などを施して口金部を形成し、この口金部にキャップを螺着するとともに、他方の端部に底蓋を巻締めた、キャップを含む３ピース構造のキャップ付ボトル缶（以下、これらの缶を「３ピース構造の缶」という）にも適用可能である。この３ピース構造の缶の場合、缶底部２７のうち押圧体１４により押圧する部分は、底蓋の巻締め部頂部であることが好ましい。また、２ピース構造の缶であっても、缶底部２７の径方向中央部を前記実施形態のような、フラット部２８に代えて、缶胴２６の内部へ凹むドーム部としても適用可能であり、缶の詳細な構成は問わない。

ただし、前記構成の缶のうち、２ピース構造の缶において特に本発明は有効に作用することになる。すなわち、これらの２ピース構造の缶は、有底筒状体に基づいて形成されるので、底部２７と胴部２６とは一体に形成された構成となっており、したがって、フラット部２８に発生した振動は、３ピース構造の缶と比べて、胴部２６に伝播し易いため、胴部２６が振動し易い構成となっている。しかしながら、前記実施形態で示したように、この胴部２６の振動を押圧体１４により、確実に抑制することができるので、高精度な内圧検査を実現することができる。すなわち、前記２ピース構造の缶において特に著しい作用効果を有することになる。

内容物が充填,密封された缶を、該缶の底部側の内部に空間が形成されるように逆立ち姿勢とさせた状態で、該缶の底部の径方向中央部を電磁誘導作用によって強制励振させることにより、缶内圧を検査するに際し、この検査を高精度に行うことができる。

本発明に係る缶の内圧検査方法の一実施形態を実施するための検査装置の概略構成図である。 （ａ）は、本発明に係る従来例の内圧検査方法により得られる周波数に対するデジット値を示す図であり、（ｂ）は、本発明に係る内圧検査方法の一実施形態により得られる周波数に対するデジット値を示す図である。 本発明に係る一実施形態および従来例の内圧検査方法により得られる缶内圧値と固有振動数との関係を示す図である。 缶の底部を強制励振させた際の、（ａ）缶底部の径方向中央部の振動挙動を示す概略図、および（ｂ）缶胴部の振動挙動を示す概略図である。

符号の説明

１４ 押圧体
２５ 缶
２５ａ 空間
２７ 底部
２８ フラット部径方向中央部）
３１ ノーズ部（外周縁部）

Claims (3)

1. 内容物が充填,密封された缶を、該缶の底部側の内部に空間が形成されるように逆立ち姿勢とさせた状態で、該缶の底部の径方向中央部を電磁誘導作用によって強制励振させ、この際の前記缶からの反響音に基づいて缶の内圧を検査する缶の内圧検査方法であって、
   前記缶の底部を強制励振させる際に、前記缶底部の外周縁部を缶軸方向に押圧しておくことを特徴とする缶の内圧検査方法。
2. 請求項１記載の缶の内圧検査方法において、
   前記缶の底部を強制励振させる際に、前記缶底部の外周縁部を、当該缶底部と同等以上の弾性率を有する押圧体により、缶軸方向に５Ｎ以上５００Ｎ以下で押圧しておくことを特徴とする缶の内圧検査方法。
3. 請求項１または２に記載の缶の内圧検査方法において、
   前記缶は、金属板に絞り加工,しごき加工を施し有底筒状体を形成した後に、この有底筒状体の開口部にネックイン加工などを施し、その後、この内部に内容物を充填し、前記開口部を密封することにより形成されたことを特徴とする缶の内圧検査方法。
   

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