JP2009008637A - ボトル・キャップ組立体におけるキャップ巻締角度検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャップを開栓することなく、極めて容易に且つ精度よくキャップの巻締め状態を検査することができ、しかも極めて安価であり、特に抜き取り検査用として好適に使用される検査装置を提供する。
【解決手段】ボトルマーク３７とキャップマーク２９との位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査装置において、ボトル・キャップ組立体１の上方に、その垂直中心軸Ｌから外れた位置に配置され且つ垂直中心軸Ｌを中心として公転可能に配置されたカメラ３を備え、カメラ３によりボトル・キャップ組立体１を斜め上方から撮影しながらカメラ３を少なくとも３６０度公転させて、ボトル・キャップ組立体１の１周分の像を撮影し、撮影された画像中のボトルマーク３７の像の位置とキャップマーク２９の像の位置とから、ボトルマーク３７とキャップマーク２９との相対位置を検出し、該相対位置からキャップの巻き締め角度を検出することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボトルとその口部に装着されるキャップから成るボトル・キャップ組立体におけるキャップ巻締め締結状態を検査する検査装置に関する。

ガラス製或いは合成樹脂製のボトル形状容器と、一旦開封されたものであることを明示するタンパーエビデント機能を有するキャップから成るボトル・キャップ組立体においては、内容物充填後に、キャップがボトルに完全に密封状態に締結されていることが必須であり、この検査方法として、製品の中からいくつかの試料を抜き取り、これを実際に開栓し、開栓トルク、巻締角度等を測定することによって行っていた。

ところで、上記のような方法においては、キャップを実際に開栓してキャップの巻締め角度を測定するため、検査作業が極めて面倒である。このため、キャップ及びボトルのそれぞれにマークを設けておき、これらマークの間隔を分度器で測定し、その角度からキャップ巻締め状態を検査する方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、ボトル及びキャップのそれぞれにマークが設けられているボトル・キャップ組立体の中心垂直軸上方に一台のカメラを配置し、上方からボトル・キャップ組立体を撮影し、得られた画像を極座標に展開し、ボトルマークとキャップマークとの間隔を該極座標から読取り、読取られた角度からキャップの巻締め状態を検査する検査装置も提案されている（特許文献２，３参照）。

特開２００２−１９８８４号公報 特開２００３−２３１０号公報 特開２００３−２３１１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている検査方法は、キャップを開栓することなくキャップの巻締め状態を検査することができるという利点を有しているものの、分度器による目視測定であるため、測定精度が低く、また、測定者の個人差もあり、また、作業が煩雑になるという問題がある。

一方、特許文献２，３に開示されている検査装置は、特許文献１と同様にキャップを開栓することなく巻締め状態を検査することができ、しかも測定精度も高いが、全数検査用として開発されたものであり、複雑なレンズの組合せと特殊照明を必要とする特殊な光学系が必要であるため極めて高価であり、抜き取り検査用としてはコストダウンが求められる。

従って本発明の目的は、キャップを開栓することなく、極めて容易に且つ精度よくキャップの巻締め状態を検査することができ、しかも極めて安価であり、特に抜き取り検査用として好適に使用される検査装置を提供することにある。

本発明によれば、ボトルに設けられたボトルマークと、キャップに設けられたキャップマークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査装置において、
ボトルの口部にキャップが巻き締められたボトル・キャップ組立体の上方に、該ボトル・キャップ組立体の垂直中心軸から外れた位置に配置され且つ該垂直中心軸を中心として公転可能に配置されたカメラを備え、
前記カメラによりボトル・キャップ組立体を斜め上方から撮影しながら該カメラを少なくとも３６０度公転させて、前記ボトル・キャップ組立体の１周分の像を撮影し、撮影された画像中の前記ボトルマークの像の位置と前記キャップマークの像の位置とから、ボトルマークとキャップマークとの相対位置を検出し、該相対位置からキャップの巻き締め角度を検出することを特徴とする検査装置が提供される。

本発明の検査装置においては、
（１）前記カメラにより撮影された画像中のキャップマーク像とボトルマーク像の位置から、キャップマーク像を撮像したときのカメラの位置とボトルマーク像を撮像したときのカメラの位置とを、ボトルマークとキャップマークとの相対位置として検出し、これら相対位置に対応するカメラの移動角度をキャップの巻き締め角度として検出すること、
（２）前記カメラによる画像を処理する画像処理装置を備えており、前記ボトル・キャップ組立体の１周分のカメラ画像を前記画像処理装置に取り込み、取り込まれた画像を展開し、展開された画像中のキャップマーク像とボトルマーク像の位置から、ボトルマークとキャップマークとの相対位置を検出し、これら相対位置からキャップの巻き締め角度を検出すること、
（３）前記ボトル・キャップ組立体の上方に照明装置が配置され、該照明装置により該ボトル・キャップ組立体を照明しながら且つ該照明装置の周囲を回るように前記カメラが公転して撮影が行われること、
（４）気流吹き付け装置が前記カメラに取り付けられており、該気流吹き付け装置を該カメラと一体に公転させて前記ボトル・キャップ組立体に気流を吹き付けながら前記カメラによる撮影が行われること、
が好適である。

本発明の検査装置では、カメラをボトル・キャップ組立体の垂直中心軸から外れた位置に配置し、このカメラを、該垂直中心軸を中心として公転させながら、斜め上方からボトル・キャップ組立体を撮影し、撮影された像からキャップマークとボトルマークの相対位置を把握し、この相対位置からキャップの巻締角度が検出される。従って、キャップマーク及びボトルマークをカメラ画像に取り込むために、特殊な光学系を必要とせず、装置コストを大幅に低減させることができる。例えば、ボトル・キャップ組立体の垂直中心軸上方に一台のカメラを配置して撮影を行う場合には、ボトルマークがキャップで覆われてしまい、真上から観察しにくいため、特殊な光学系を使用してボトルマークをカメラ画像に取り込む必要があるが、本発明では、斜め上方から撮影するため、特殊な光学系を用いることなく、ボトルマークをカメラ画像に取り込むことができる。

また、キャップマークとボトルマークとの相対位置からキャップの巻締角度を検出するため、検査に際してキャップをボトルから開栓する必要が無く、検査を極めて容易に行うことができる。

さらに、本発明の検査装置においては、キャップマークとボトルマークとの相対位置は、キャップマーク及びボトルマークを撮影したときのカメラの位置から検出することができ、当該相対位置に対応するカメラの移動角度をパルスカウントにより算出し、この移動角度をキャップの締め巻締角度として検出することができ、また、ボトル・キャップ組立体の一周分のカメラ画像を画像処理装置に取り込み、取り込まれた画像を展開し、展開された画像中のキャップマーク像とボトルマーク像の位置から、両マークの相対位置を検出し、キャップの巻締角度を検出することもできる。従って、極めて高精度で且つ確実にキャップの巻締め状態を検査することができる。

本発明の検査装置は、ボトル・キャップ組立体の斜め上方に配置された一台のカメラを公転させるため、特に量産されたボトル・キャップ組立体の抜き取り検査用として好適に使用される。

本発明を、以下、添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の検査装置を、ボトル・キャップ組立体と共に示す概略図であり、
図２は、ボトルに装着されるキャップの構造を示す図であり、（Ａ）は半断面半側面図、（Ｂ）は平面図であり、
図３は、キャップが装着されるボトルの口部を示す側面図である。
図４は、カメラにより撮影され、モニターに写し出されたボトル・キャップ組立体の像を示す図である。

図１において、本発明の検査装置においては、検査すべきボトル・キャップ組立体１の垂直中心軸Ｌの上方に、該中心軸Ｌから外れるようにして一台のカメラ３が配置されており、このカメラ３は、上記の垂直中心軸Ｌを中心として自転するターンテーブル５に取り付けられており、垂直中心軸Ｌを中心として公転し得るようになっている。

また、上記のターンテーブル５の下方には、ＬＥＤ等の照明装置７が配置されており、この照明装置７によってボトル・キャップ組立体１を照明しながら、カメラ３を、照明装置７の周囲を回るようにして垂直中心軸Ｌを中心として公転させながら、ボトル・キャップ組立体１を撮影し、撮影されたカメラ像からキャップの巻締め状態を検査するものである。

尚、検査すべきボトル・キャップ組立体１は、搬送ベルト１０によって搬送され、所定位置に到達したときにストッパー１１が動作し且つ搬送ベルト１０の駆動が停止することにより、その垂直中心軸Ｌがカメラ３の公転軸に合致する位置に保持されるようになっている。

また、カメラ３には、ケーブル５０を介して、画像処理装置（画像処理コンピュータ）５１及び画像データ及び検査結果を表示するためのモニター５３を備えたコンピュター５５が接続されている。

図２を参照して、ボトル・キャップ組立体１に巻締められているキャップ（全体として２０で示す）は、頂板部２１及び頂板部２１の周縁から垂下するスカート部２２から成っており、スカート部２２の下端には、タンパーエビデント（ＴＥ）バンド２３が弱化部２４を介して設けられている。頂板部２１の内面には、ライナー材２５が形成され、ライナー材２５の外周部が、後述するボトル口部の上端と密着して密封性を高めるようになっている。また、スカート部２２の外面には把持しやすいようにローレット２６が設けられ、内面にはボトル口部に設けられたネジと螺合するネジ部２７が形成されている。更に、ＴＥバンド２３の内面には、後述するボトルのビードと係合してＴＥバンド２３を固定するためのフラップ片２８が設けられている。

このようなキャップ２０の頂板部２１の周縁部にはネジ部２７のネジ始端部２７ａに対応した位置に凹部からなるキャップマーク２９が形成されており、このキャップマーク２９の位置から前述したボトル・キャップ組立体１におけるキャップの巻締め状態が検査されるようになっている。
尚、このキャップマーク２９は、スカート部２２の上端部に設けられていてもよい。

また、図３を参照して、ボトル・キャップ組立体１におけるボトルの口部（図３において３０で示す）は、図示していないが、通常のボトルと同様に、肩部、胴部、および底部に一体に接続されており、口部３０の外面側には、前述したキャップ２０と螺合してボトルを密封するためのネジ部３１が形成されており、ネジ部３１の下方にはキャップ２０のＴＥバンド２３のフラップ片２８と係合する段差部３３が形成されている。また段差部３３の下側には充填や密封の際ボトルを保持するためのサポートリング３５が形成されている。このサポートリング３５は、キャップ２０或いはＴＥバンド２３の下端の最も大きい外径部分にほぼ匹敵するか或いはそれよりも大きい外径を有している。

上記で説明したように、キャップ２０の頂板部２１（或いはスカート部２２等）にキャップマーク２９が設けられているが、ボトルの首部３０のサポートリング３５には、ネジ部３１のネジ始端部３２に対応した位置に切欠き部からなるボトルマーク３７が設けられる。即ち、本発明においては、前述したカメラ３によりボトル・キャップ組立体１を撮影し、撮影されたカメラ画像からキャップマーク２９とボトルマーク３７との相対位置を検出し、この相対位置からキャップの巻締め状態を判定するものである。

従って、上述したキャップマーク２９及びボトルマーク３７の位置は、上方に配置されたカメラ３を、ボトル・キャップ組立体１の垂直中心軸Ｌの周りに３６０度公転させたときに明瞭に撮影されるような位置にあればよく、種々の位置に配置することができるが、一般的には、キャップ２０が適正に巻締められたときのキャップマーク２９とボトルマーク３７との相対位置が常に一定の範囲内となるように、例えば、キャップマーク２９は、図２に示されているようにスカート部２２内面に設けられたネジ部２７の下端の始端部２７ａ（即ち、ボトルとの螺合開始位置）に対応させ、ボトルマーク３７は、図３に示されているように、ボトルのネジ部３１の始端部３２に対応するようにサポートリング３５の外周部に設けられる。

即ち、上記のようにキャップマーク２９及びボトルマーク３７を設け、キャップマーク２９とボトルマーク３７との相対位置を検出し、これら相対位置に対応するカメラの移動角度からキャップの巻締め角度を検出することにより、適正にキャップ２０が巻締められたときのキャップの巻締め角度と比較して巻締め状態が適正か否かを検査するわけである。

上記のような検査において、本発明では、照明装置７による照明下で、カメラ３をボトル・キャップ組立体１の垂直中心軸Ｌの周りに３６０度公転させながらボトル・キャップ組立体１の１周分の像を斜め上方から撮影する。

即ち、カメラ３を駆動回転させる上記のように撮影されたボトル・キャップ組立体１の一周分の画像データから、キャップマーク２９の像を撮像したときのカメラ３の位置と、ボトルマーク３７の像を撮像したときのカメラ３の位置とをボトルマーク３７とキャップマーク２９との相対位置として検出し、この相対位置に対応するカメラ３の移動角度によりキャップ２０の巻締め角度を検出すればよいのである。

より具体的に説明すると、例えば、モニター５３に写し出されたカメラ像を示す図４において、ボトルマーク３７が所定位置Ｘに達している時点でのカメラ像（ａ）を撮影したときのカメラ３の位置と、キャップマーク２９が所定位置Ｘに達している時点でのカメラ像（ｂ）を撮影したときのカメラ３の位置とから、この相対位置に対応するカメラ３の移動角度を検出する。この移動角度は、カメラ３（ターンテーブル５）の駆動モータのパルスカウントにより、容易に検出することができる。即ち、画像データと共に、撮影開始時からのパルスカウントデータを画像処理装置５１（コンピュータ５５）に送信し、減数演算により上記のカメラ３の位置間隔に相当するパルス数を算出し、このパルス数をカメラ３の回転中心（ボトル・キャップ組立体１の垂直中心軸）に対する角度に換算することにより、カメラ３の移動角度、即ち、キャップマーク２９の巻締め角度を算出することができる。

従って、上記で算出されたキャップマーク２９の巻締め角度が、予め設定されている適正な巻締め角度（±α）以内であれば、キャップの巻締めが正常であるとの検査結果がモニター５３に表示され、適正な巻締め角度（±α）の範囲外であるときには、巻締め過多或いは巻締め不足などの巻締め不良との検査結果がモニター５３に表示されることとなる。

また、カメラ３により撮影されたボトル・キャップ組立体１の一周分（３６０度）の画像データを画像処理装置に取り込み、この取り込まれた画像データを展開してモニターで表示する。この展開画像からボトルマーク３７とキャップマーク２９との相対位置を検出し、この相対位置を角度に換算してキャップの巻締め角度を検出することもできる。

このようにして、本発明によれば、ボトル・キャップ組立体１からキャップ２０を開栓することなく、キャップ２０の巻締め状態を高精度で検査することが可能となる。

また、上述した本発明の検査装置においては、図１に示されているように、上記のカメラ３と一体に公転し得るように、気流吹き付けノズル５７がカメラ３に取り付けられていることが好適である。即ち、ボトル・キャップ組立体１に水滴などが付着していると、ボトルマーク３７やキャップマーク２９の像が不鮮明になることがあるが、上記のように気流吹き付けノズル５７を設け、エアーをボトル・キャップ組立体１に吹き付けながらカメラ３による撮像を行えば、水滴等が除去されるため、ボトルマーク３７やキャップマーク２９の鮮明な像が得られ、常に正確な検査を行うことが可能となる。

また、上述したカメラ３の傾斜角度や垂直中心軸Ｌからの距離或いはカメラ３とボトル・キャップ組立体１との間隔等は、ボトル・キャップ組立体１のボトルマーク３７及びキャップマーク２９が鮮明に映し出されるように、カメラ３の焦点距離やボトル・キャップ組立体１（キャップ）の大きさに応じて、適宜設定されればよい。

本発明の検査装置は、抜き取り検査用として使用され、全数検査用の装置として、高価なプリズム等を使用する必要が無く、大幅なコストダウンを図ることが出来る。

本発明の検査装置を、ボトル・キャップ組立体と共に示す概略図。 ボトルに装着されるキャップの構造を示す図であり、（Ａ）は半断面半側面図、（Ｂ）は平面図。 キャップが装着されるボトルの口部を示す側面図。 カメラにより撮影され、モニターに写し出されたボトル・キャップ組立体の像を示す図。

符号の説明

１：ボトル・キャップ組立体
３：カメラ
７：照明装置
２０：キャップ
２９：キャップマーク
３０：ボトル口部
３５：サポートリング
３７：ボトルマーク
５７：気流吹き付けノズル

Claims (5)

1. ボトルに設けられたボトルマークと、キャップに設けられたキャップマークとの位置関係を検出することにより、ボトルとキャップとの巻締状態を検出する検査装置において、
   ボトルの口部にキャップが巻き締められたボトル・キャップ組立体の上方に、該ボトル・キャップ組立体の垂直中心軸から外れた位置に配置され且つ該垂直中心軸を中心として公転可能に配置されたカメラを備え、
   前記カメラによりボトル・キャップ組立体を斜め上方から撮影しながら該カメラを少なくとも３６０度公転させて、前記ボトル・キャップ組立体の１周分の像を撮影し、撮影された画像中の前記ボトルマークの像の位置と前記キャップマークの像の位置とから、ボトルマークとキャップマークとの相対位置を検出し、該相対位置からキャップの巻き締め角度を検出することを特徴とする検査装置。
2. 前記カメラにより撮影された画像中のキャップマーク像とボトルマーク像の位置から、キャップマーク像を撮像したときのカメラの位置とボトルマーク像を撮像したときのカメラの位置とを、ボトルマークとキャップマークとの相対位置として検出し、これら相対位置に対応するカメラの移動角度をキャップの巻き締め角度として検出する請求項１に記載の検査装置。
3. 前記カメラによる画像を処理する画像処理装置を備えており、
   前記ボトル・キャップ組立体の１周分のカメラ画像を前記画像処理装置に取り込み、
   取り込まれた画像を展開し、展開された画像中のキャップマーク像とボトルマーク像の位置から、ボトルマークとキャップマークとの相対位置を検出し、これら相対位置からキャップの巻き締め角度を検出する請求項１に記載の検査装置。
4. 前記ボトル・キャップ組立体の上方に照明装置が配置され、該照明装置により該ボトル・キャップ組立体を照明しながら且つ該照明装置の周囲を回るように前記カメラが公転して撮影が行われる請求項１または２に記載の検査装置。
5. 気流吹き付け装置が前記カメラに取り付けられており、該気流吹き付け装置を該カメラと一体に公転させて前記ボトル・キャップ組立体に気流を吹き付けながら前記カメラによる撮影が行われる請求項１乃至４の何れかに記載の検査装置。

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