JP2007033174A

JP2007033174A - キャップ付ボトル缶の測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JP2007033174A
Application number: JP2005215535A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Okubo; 淳大久保; Taketsugu Takumi; 雄嗣内匠
Original assignee: Universal Can Corp
Current assignee: Altemira Can Co Ltd
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】測定対象を同一基準の下でより短時間で測定することができるキャップ付ボトル缶の測定方法及び測定装置を提供すること。
【解決手段】金属製のボトル缶にキャップが被着、ネジ成形され、キャップが天面部の周縁に形成された段差部とキャップネジ部とを有するキャップ付ボトル缶２の測定方法において、缶軸Ｏと交差する平面内で、キャップネジ部の輪郭線を取得することで、キャップネジ部のネジ深さを測定し、段差部に脚部５２の下端部内面を接触させると共に天面部に測定子５３を接触させることで、段差部の天面部に対する深さを測定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばキャップ付ボトル缶の段差深さやネジ深さなどを測定する、キャップ付ボトル缶の測定方法及び測定装置に関する。

金属製のボトル缶は、アルミニウムやアルミニウム合金からなる金属板を絞加工（Drawing）と、続いて行われるしごき加工（Ironing）とによって形成されるため、一般にＤＩ缶と呼ばれている。そして、このようなボトル缶の口金部にキャップが被着、ネジ成形されたキャップ付ボトル缶においては、内容物の密封性を実現するために、キャップを被着、ネジ成形する際に、天面部の周縁に絞り加工を施すことによって段差部を形成している。この段差部によって、キャップの天面部の内側に配設されたライナーとボトル缶の口金部の上端部とが密に接触される。
一般に、キャップによる密封性を検査するために、天面部に対する段差部の深さを測定することが行われている。ここで、段差部の深さは、接触基準部材をキャップの段差部に接触させると共に測定子の先端を天面部に接触させて、その距離を求めることで測定を行っている。
また、キャップのボトル缶に対する螺合状態を検査するために、キャップのキャップネジ部の深さを測定することが行われている。キャップネジ部の深さは、一般の形状測定器を用いた手動による方法や、キャップネジ部を撮像し、撮像した画像データからネジ深さを算出することによって測定されている。
特許第３４５６６８４号公報

しかしながら、上記従来の測定方法には以下の課題がある。すなわち、時間が経過すると測定状態に変化が生じるため、上記従来の測定方法においても、例えばキャップ付ボトル缶における段差部の深さやキャップネジ部の深さなどを、同一基準でより短時間で測定検査を行うことが望まれている。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、測定対象を同一基準の下でより短時間で測定することができるキャップ付ボトル缶の測定方法及び測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明にかかるキャップ付ボトル缶の測定方法は、金属製のボトル缶にキャップが被着、ネジ成形され、該キャップが天面部の周縁に形成された段差部とキャップネジ部とを有するキャップ付ボトル缶の測定方法において、前記ボトル缶の缶軸と交差する平面内で、前記キャップネジ部の輪郭線を取得することで、該キャップネジ部のネジ深さを測定し、前記段差部に測定基準部材を接触させると共に前記天面部に測定子を接触させることで、該段差部の前記天面部に対する深さを測定することを特徴とする。

また、本発明にかかるキャップ付ボトル缶の測定装置は、金属製のボトル缶にキャップが被着、ネジ成形され、該キャップが天面部の周縁に形成された段差部とキャップネジ部とを有するキャップ付ボトル缶を測定、検査するキャップ付ボトル缶の測定装置において、前記缶軸と交差する平面内で、前記キャップネジ部の輪郭線を取得し、該キャップネジ部のネジ深さを測定する非接触測定部と、前記段差部に接触させる接触基準部材と、前記天面部の上面に接触させる測定子とを有し、前記接触基準部材と前記測定子との距離から前記段差部の深さを測定する接触測定部とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、ボトル缶に被着、ネジ成形されたキャップのキャップネジ深さを非接触で測定すると共に、段差部の段差深さを接触させながら測定することで、キャップ付ボトル缶の測定や合否判定を同時に同じ基準で効率よく行うことができる。すなわち、キャップ付ボトル缶に対して段差部の深さから密封性を、キャップネジ深さから螺着状態を、それぞれ同時に判断できるため、それぞれを別個に測定する場合と比較して測定状態の経時変化や個体差がなく、測定状態の差が生じにくくなる。

また、本発明にかかるキャップ付ボトル缶の測定方法は、前記キャップ付ボトル缶を缶軸回りで回転させた複数の向きで、前記キャップネジ部のネジ深さと、前記天面部の深さとを複数回測定することが好ましい。
また、本発明にかかるキャップ付ボトル缶の測定装置は、前記キャップ付ボトル缶が載置されて該キャップ付ボトル缶を前記缶軸回りで回転させるステージを備えることが好ましい。
この発明によれば、測定箇所を変えて複数箇所の位置においてキャップネジ部及び天面部のそれぞれの深さ測定することで、キャップ付ボトル缶の測定や合否判定より効率よく行うことができ、測定状態の差が生じにくくなる。

本発明のキャップ付ボトル缶の測定方法及び測定装置によれば、測定対象に対して非接触で行う測定と接触して行う測定とを同時に同一基準で行うことができ、測定対象の測定や合否判定を効率よく行うことができる。

以下、本発明による測定方法及び測定装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態における測定装置１は、図１に示すようなキャップ付ボトル缶２を測定検査するものである。

このキャップ付ボトル缶２は、ボトル缶３とこのボトル缶３に被着、ネジ成形されたキャップ４とによって構成されている。
ボトル缶３は、大径の胴部１１と、この胴部１１の上端から上方に向かうにしたがって漸次縮径する肩部１２と、この肩部１２の上端に形成されて胴部１１よりも小径の口金部１３とを備えている。
口金部１３には、ボトル缶ネジ部１４と、このボトル缶ネジ部１４の缶軸方向下端に連設されて径方向外方に膨出した膨出部１５と、ボトル缶ネジ部１４の缶軸方向上端に連設されてボトル缶３の上端縁部を折り返したカール部１６とが形成されている。

キャップ４は、天面部２１と、この天面部２１の周縁から径方向外方かつ缶軸方向下方に延在した段差部２２と、この段差部２２の下端から缶軸方向下方に延在したキャップ本体部２３と、天面部２１の内面に貼着されたライナー２４とを備えている。
キャップ本体部２３は、ボトル缶ネジ部１４と螺合するキャップネジ部２５と、ボトル缶３の膨出部１５と係合するピルファープルーフ部２６と、キャップ４の開栓時に切断されるブリッジ部２７とを備えている。

このような構成において、ボトル缶３の口金部１３にキャップ４を被着、ネジ成形することで、ボトル缶ネジ部１４とキャップネジ部２５とが螺合すると共に、膨出部１５の下方にピルファープルーフ部２６の下端部が巻き込まれる状態で、キャップ４がボトル缶３の口金部１３を被覆するように被着される。また、カール部１６とライナー２４とが密着することで密封され、さらに、キャップ４の被着後の絞り加工によって成形された段差部２２によりライナー２４がカール部１６に押し付けられることでキャップ付ボトル缶２となる。このように、ライナー２４がカール部１６に押し付けられることで、キャップ付ボトル缶２の高気密性が確保される。
なお、キャップ付ボトル缶２を開栓する場合には、ボトル缶３に対してキャップ４を回転させることで、キャップネジ部２５をボトル缶ネジ部１４に沿って案内させてキャップ４を上方に移動させると共に膨出部１５とピルファープルーフ部２６との係合によりブリッジ部２７が切断され、カール部１６とライナー２４とが離間される。そして、さらにキャップ４を回転させることで、ボトル缶３からキャップ４が外れる。このようにして、キャップ付ボトル缶２を開栓する。

測定装置１は、図２から図４に示すように、キャップ付ボトル缶２が載置されるステージ３１と、非接触測定部３２と、接触測定部３３と、これらを制御する制御部３４を備えている。
ステージ３１は、載置されたキャップ付ボトル缶２の缶軸Ｏの軸回りでステージ３１を回転させる駆動源であるモータ（図示略）に接続されている。そして、ステージ３１は、前記モータによって、６０°ずつ間欠的に回転するように構成されている。

非接触測定部３２は、ベース部４１と、レーザ光を照射する照射部４２と、レーザ光を受光する受光部４３と、受光部４３で受光した結果からキャップネジ部２５のネジ深さを算出するネジ深さ算出部４４によって構成されている。
ベース部４１は、平面視でコ字形状を有しており、一対の腕部４５、４６の互いに対向する内側面４５ａ、４６ａに照射部４２及び受光部４３が設けられている。この一対の腕部４５、４６の間には、ステージ３１上に載置されたキャップ付ボトル缶２が配置される。
照射部４２は、腕部４５の内側面４５ａに配置された複数のレーザ光源を備えており、これら複数のレーザ光源からキャップ付ボトル缶２の缶軸Ｏに対して９０°で交差する、垂直な面に沿ってレーザ光を照射する。
受光部４３は、腕部４６の内側面４６ａに配置された複数のフォトディテクタを備えており、これら複数のフォトディテクタによって照射部４２から照射されたレーザ光を受光する。そして、受光した受光部４３のフォトディテクタは、受光した旨を後述するネジ深さ算出部４４に出力する。

また、照射部４２及び受光部４３は、非接触測定部３２をキャップ付ボトル缶２の缶軸Ｏに沿って上下に移動可能とする上下移動機構４７に取り付けられている。この上下移動機構４７は、例えばボールスクリュ構造を有しており、回転軸（図示略）が缶軸Ｏに沿って設けられたスライダベース部４８と、前記回転軸を駆動源であるモータ（図示略）で回転駆動させることでスライダベース部４８に沿って上下に移動するスライダ４９とを備えている。ベース部４１は、このスライダ４９に取り付けられている。また、前記モータは、ステッピングモータであり、照射部４２及び受光部４３の缶軸Ｏに沿った位置情報をパルス信号として後述する上下移動制御部６２に出力する。

ここで、照射部４２と受光部４３との間にキャップ付ボトル缶２が配置されている場合には、キャップ付ボトル缶２によって遮光されたレーザ光が受光部４３で受光することができなくなる。したがって、照射部４２及び受光部４３を缶軸Ｏに沿って上下に移動させることで、キャップ付ボトル缶２の投影図を取得することができる。
なお、非接触測定部３２は、ステージ３１上に載置されたキャップ付ボトル缶２の底面から天面部２１まで走査可能なように構成されている。すなわち、一対の腕部４５、４６の間に配置されたキャップ付ボトル缶２に、一対の腕部４５、４６が接触しないように構成されている。

接触測定部３３は、板状の本体部５１と、本体部５１と一体的に形成されたキャップ４の段差部２２に接触させる脚部（接触基準部材）５２と、本体部５１の下面から缶軸方向下方に向けて突出する測定子５３と、脚部５２及び測定子５３の位置情報からキャップネジ部２５のネジ深さを算出する段差深さ算出部５４を備えている。
本体部５１は、平面視でＹ字状を有しており、その外接円の径がキャップ４の外接円とほぼ同等となっている。そして、本体部５１の３本の腕部５１ａのそれぞれから缶軸方向下方に突出するように脚部５２が設けられている。
脚部５２は、それぞれの下端部内面５２ａを通る円の中心がステージ３１の缶軸Ｏと一致するように配置されており、それぞれ下端部内面５２ａがキャップ４の段差部２２に沿う円弧面形状となっている。
また、測定子５３は本体部５１に対して、缶軸Ｏと平行な直線に沿って相対的に移動可能となっている。また、脚部５２及び測定子５３には、脚部５２の下端部と測定子５３の下端との缶軸Ｏと平行な直線に沿った位置情報を取得するリニアゲージ（図示略）が接続されている。

また、本体部５１及び測定子５３は、接触測定部３３をキャップ付ボトル缶２の缶軸方向に沿って上下に移動可能とする上下移動機構５６に取り付けられている。この上下移動機構５６は、本体部５１の上面に接続されたセンターシャフト５７と、このセンターシャフト５７及びシャフト５５を支持するプレート５８と、センターシャフト５７を缶軸Ｏに沿って上下に移動させる電動式シリンダ（図示略）とを備えている。
プレート５８は、シャフト５５を測定子５３が本体部５１に対して缶軸Ｏと平行な直線に沿って相対的に移動可能となるように支持する。
上下移動機構５６によって本体部５１及び測定子５３を缶軸Ｏに沿って上下に移動させることで、脚部５２の下端部内面５２ａをキャップ４の段差部２２に接触させると共に、測定子５３の下端を天面部２１に接触させる。そして、脚部５２及び測定子５３がそれぞれ接触したときに、前記リニアゲージが脚部５２の下端と測定子５３との缶軸Ｏと平行な直線に沿った位置情報を取得し、この位置情報を段差深さ算出部５４に出力する。

制御部３４は、上述したネジ深さ算出部４４及び段差深さ算出部５４と、ステージ３１の回転を制御するステージ制御部６１と、非接触測定部３２の缶軸方向上下の移動を制御する上下移動制御部６２と、接触測定部３３の缶軸方向上下の移動を制御する上下移動制御部６３とを備えている。
これらネジ深さ算出部４４、段差深さ算出部５４、ステージ制御部６１及び上下移動制御部６２、６３との機能については、後述する。

次に、以上のように構成された測定装置１を用いたキャップ付ボトル缶２の測定方法について説明する。
まず、ステージ３１上にキャップ付ボトル缶２を載置する。このとき、キャップ付ボトル缶２を、キャップ付ボトル缶２の缶軸Ｏとステージ３１の回転軸とが一致するように載置する（図５に示すステップＳＴ１１）。

次に、上下移動制御部６２が非接触測定部３２を照射部４２からレーザ光を照射した状態でキャップ付ボトル缶２の底面から缶軸方向上方に向けて順に移動させる（図５に示すステップＳＴ１２）。
照射部４２から照射されたレーザ光を受光部４３を構成する複数のフォトディテクタで受光するが、照射部４２と受光部４３との間にキャップ付ボトル缶２が存在している場合には、照射されたレーザ光の一部がキャップ付ボトル缶２によって遮光される。そこで、非接触測定部３２をキャップ付ボトル缶２の缶軸方向に沿って上に移動させることで、キャップ付ボトル缶２のキャップネジ部２５の投影図を取得する。ここで、キャップネジ部２５の投影図は、例えば図７に示すようになる。そして、ネジ深さ算出部４４は、取得したキャップネジ部２５の投影図からネジ深さを算出する。

ここで、照射部４２及び受光部４３によって取得されたキャップネジ部２５の投影図からキャップネジ部２５のネジ深さの算出方法について説明する。取得した投影図は、例えば、図６に示すようになる。ネジ深さ算出部４４は、投影図の中でキャップネジ部２５の突出部２５ａと谷部２５ｂとの缶軸Ｏに対する突出量ｘ_１を算出する。

上下移動制御部６２が照射部４２及び受光部４３を缶軸方向上方に移動させ、照射部４２による照射位置がキャップ付ボトル缶２の天面部２１よりも上方となると、受光部４３のすべてのフォトディテクタで受光した旨をネジ深さ算出部４４に出力する。そこで、ネジ深さ算出部４４は、キャップ付ボトル缶２の高さを算出する。このように、キャップ付ボトル缶２の高さが算出されることで、キャップ付ボトル缶２の種別を判断することができる。そして、上下移動制御部６２は、非接触測定部３２の移動を停止する。

次に、上下移動制御部６３が脚部５２及び測定子５３を缶軸方向下方に向けて移動させる（図５に示すステップＳＴ１３）。そして、脚部５２の下端部内面５２ａをキャップ４の段差部２２に、測定子５３をキャップ４の天面部２１にそれぞれ接触させる。そして、上述したリニアゲージが、脚部５２の下端及び測定子５３の下端の各位置情報を段差深さ算出部５４に出力する。
段差深さ算出部５４は、測定子５３の下端と脚部５２の下端との距離ｘ_２を算出する。ここで、測定子５３が３箇所に設けられているので、一度の測定で３箇所における距離ｘ_２が測定され、平均値をキャップ４の段差深さとする。

非接触測定部３２及び接触測定部３３による測定が終了したら、上下移動制御部６２が照射部４２及び受光部４３を下方に移動させ、上下移動制御部６３が脚部５２及び測定子５３を上方に移動させる。ここで、上下移動制御部６２は、照射部４２及び受光部４３をキャップ付ボトル缶２の下方まで移動させずにキャップ４の下方まで移動させる。
次に、ステージ制御部６１がステージ３１を６０°回転させる（図５に示すステップＳＴ１４）。
そして、上下移動制御部６２が照射部４２及び受光部４３をキャップ４の下方から上方に向けて移動させ、上述と同様の方法でキャップネジ部２５の投影図を取得する。続いて、取得した投影図からキャップネジ部２５のネジ深さを算出する（図５に示すステップＳＴ１５）。
その後、上下移動制御部６３が本体部５１及び測定子５３を下方に移動させ、上述と同様の方法でキャップ４の段差部２２の段差深さを算出する（図５に示すステップＳＴ１６）。

ここで、ステージ制御部６１は、ステージ制御部６１によるステージ３１の６０°の回転が５回行われているか否かを判断する（図５に示すステップＳＴ１７）。すなわち、ステップＳＴ１７では、キャップ付ボトル缶２の周面全体で測定を行っているかを判断する。
ステップＳＴ１７において、ステージ３１の６０°の回転が５回行われていないと判断した場合には、ステップＳＴ１４に戻ってステージ３１を６０°回転させ、非接触測定部３２及び接触測定部３３による測定を行う。
また、ステップＳＴ１７において、ステージ３１の６０°の回転が５回行われていると判断した場合には、非接触測定部３２及び接触測定部３３による測定がキャップ付ボトル缶２の周面全体で行ったこととなるので、ステージ３１を６０°回転させてキャップ付ボトル缶２を測定前の位置に戻した後、ステージ３１からキャップ付ボトル缶２を搬出し（図５に示すステップＳＴ１８）、測定を終了する。

このように構成された測定装置１及び測定方法によれば、キャップ付ボトル缶２のキャップネジ部２５のネジ深さを非接触で測定すると共に、段差部２２の段差深さを脚部５２及び測定子５３を接触させることで測定するので、それぞれの測定を別個に行うことと比較して測定時間の短縮化を図ることができる。また、それぞれの測定を同時に行うので、各測定を同一基準で行うことができ、キャップ付ボトル缶２の合否判定を効率よく行うことができる。

なお、本発明は上記実施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、上記実施形態では、非接触測定部３２がレーザを用いて投影図を取得しているが、照射部４２から受光部４３に向けて直進性のよい光を照射可能な光であればよい。
また、照射部４２がキャップ付ボトル缶２の缶軸Ｏに対して垂直な面内でレーザ光を照射しているが、缶軸Ｏと交差して投影像が取得できるような面内でレーザ光が照射されればよい。
また、非接触測定部３２が投影図を取得することでキャップネジ部２５のネジ深さを算出しているが、キャップネジ部２５近傍をＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）などを用いて撮像し、撮像した画像データを基にキャップネジ部２５のネジ深さを算出してもよい。
また、接触測定部３３が測定基準部材として脚部５２を適用しているが、キャップ４の段差部２２に接触して位置情報を取得するような構成であればよく、段差部２２に接触する測定子によって構成されてもよい。
また、測定子５３は、本体部５１の複数箇所から突出して設けられてもよい。
また、ステージ３１を６０°ずつ間欠的に回転させているが、間欠的に回転させる角度は設計に応じて適宜変更してもよく、手動で回転させるように構成してもよい。
また、ステージ３１上にキャップ付ボトル缶２を手で載置しているが、ステージ３１上にキャップ付ボトル缶２を載置、搬出する搬入搬出機構を設けてもよい。

キャップ付ボトル缶２の測定を行っているが、キャップ４が被着、ネジ成形されていないボトル缶３の測定に適用してもよい。このとき、非接触測定部３２は、ボトル缶３のボトル缶ネジ部１４のネジ深さや膨出部１５の突出量、カール部１６の巻き半径などを測定する。
また、キャップ４のボトル缶３に被着、ネジ成形される前の状態である、キャッププリフォームの測定に適用してもよい。このとき、キャップ４が被着、ネジ成形されるボトル缶３の形状と近似するキャップ測定ベースにキャップ４を被着して、非接触測定部３２による測定を行う。

この発明によれば、キャップ付ボトル缶の測定方法及び測定装置において、同一基準の下でより短時間で測定することができるので、産業上の利用可能性が認められる。

本発明の一実施形態におけるキャップ付ボトル缶を示す部分断面図である。一実施形態における測定装置を示す該略図である。図２の非接触測定部を示す平面図である。図２の接触測定部を示す裏面図である。一実施形態における測定方法を示すフローチャートである。非接触測定部によって取得される投影図である。接触測定部による段差部の測定方法を示す説明図である。

符号の説明

１測定装置
２キャップ付ボトル缶
３ボトル缶
４キャップ
１４ボトル缶ネジ部（缶ネジ部）
２１天面部
２２段差部
２５キャップネジ部
３１ステージ
３２非接触測定部
３３接触測定部
５２脚部（接触基準部材）
５３測定子
Ｏ缶軸

Claims

金属製のボトル缶にキャップが被着、ネジ成形され、該キャップが天面部の周縁に形成された段差部とキャップネジ部とを有するキャップ付ボトル缶の測定方法において、
前記ボトル缶の缶軸と交差する平面内で、前記キャップネジ部の輪郭線を取得することで、該キャップネジ部のネジ深さを測定し、
前記段差部に測定基準部材を接触させると共に前記天面部に測定子を接触させることで、該段差部の前記天面部に対する深さを測定することを特徴とするキャップ付ボトル缶の測定方法。
前記キャップ付ボトル缶を前記缶軸回りで回転させた複数の向きで、
前記キャップネジ部のネジ深さと、前記天面部の深さとを複数回測定することを特徴とする請求項１に記載のキャップ付ボトル缶の測定方法。
金属製のボトル缶にキャップが被着、ネジ成形され、該キャップが天面部の周縁に形成された段差部とキャップネジ部とを有するキャップ付ボトル缶を測定、検査するキャップ付ボトル缶の測定装置において、
前記缶軸と交差する平面内で、前記キャップネジ部の輪郭線を取得し、該キャップネジ部のネジ深さを測定する非接触測定部と、
前記段差部に接触させる接触基準部材と、前記天面部の上面に接触させる測定子とを有し、前記接触基準部材と前記測定子との距離から前記段差部の深さを測定する接触測定部とを備えることを特徴とするキャップ付ボトル缶の測定装置。
前記キャップ付ボトル缶が載置されて該キャップ付ボトル缶を前記缶軸回りで回転させるステージを備えることを特徴とする請求項３に記載のキャップ付ボトル缶の測定装置。