JP2009186193A - シートロールの検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シートロールの周面の不良を高速かつ容易に検査することができる。
【解決手段】
一定方向に移動して載置されたシートロールを移動させる搬送平面上に所定の隙間でシートロールの周面をガイドする一対のガイド板が立設された搬送路と、この搬送路の途中であって、搬送平面の移動方向に対して前記ガイド板が所定角をなして所定長延在し、通過するシートロールが周方向に回転される回転区間と、前記回転区間で回転されるシートロールを全周にわたって撮影する撮影手段と、前記撮影されたシートロールの画像を処理し、その画像に基づいて周面の不良を検知手段とを備えるシートロール検査装置により解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、シートロールの検査装置及び検査方法に関する。

トイレットロール、キッチンロール等に代表される、帯状の連続紙や連続不織布シート等を円筒状に多層巻きしたシートロールは、品質を保持のために、周面（胴面とも言われる）の破れやテール端部の接着（テールシールと言う）不良が製造段階で検査される。
従来、この検査は、周面が接するようにしてベルトコンベア上に寝かせた状態で連続的に搬送されるシートロールを上方から検査人が目視等にて確認し、不良品があればラインから取り除くという方法が一般的であった。
しかし、従来方法では、搬送面と接しているロールシートの下方の確認ができないため、不良部分が下方にある状態でシートロールが搬送されてきた場合に、不良品が検査パスして後段に流れてしまうことがあった。
例えば、テールの一部のみが剥離しているような不良品や下側に破れのある不良品を確認することは困難であり、このような不良品が、検査工程後の搬送過程でテール剥離や破れが進み、操業トラブルや不良製品の市場流出への原因となることがあった。
このような問題を解決する技術として、例えば、特開平２００３−３２２５１０に、ロール端面が上下となるようにコンベア上に円筒姿勢で起立させた状態にしたのちに検査する方法もあるが、この方法では、ロールシートをコンベア上に立たせるためにコンベアの速度を極めて低下させる必要があり、生産速度、検査速度が低下する欠点を有する。
特開２００３−３２２５１０ 特開２０００−３５５４２０

そこで本発明の課題は、搬送速度の低下なく、自動で精度よく、確実に不良のシートロールを検出する方法及び装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明は次記の通りである。
＜請求項１記載の発明＞
シートロールをその端面を進行方向にして連続して搬送する過程でその周面の不良を検査する装置であって、
一定方向に移動し、載置されたシートロールを移動させる搬送平面及びこの搬送平面の上に所定の隙間で立設され、シートロールの周面をガイドする一対のガイド板で構成された搬送路と、
前記搬送路の途中であって、搬送平面の移動方向に対して前記ガイド板が所定角をなして所定長延在し、通過するシートロールが周方向に回転される回転区間と、
前記回転区間で回転されるシートロールを全周にわたって撮影する撮影手段と、
前記撮影されたシートロールの画像を処理し、その画像に基づいて周面の不良を検出する検出手段と、を備えることを特徴とするシートロールの検査装置。

（作用効果）
本発明の検査装置は、シートロールが搬送過程で回転されるように回転区間を搬送路に形成した。
従って、本装置では、搬送速度をほとんど低下させることなく、シートロールの全周面を確認することができる。
そして、本装置では、その回転区間における回転時に、シートロールの全周面を撮影し、その撮影画像からシートロール周面の不良を検知する。
従って、極めて高速かつ自動的に、しかも確実にシートロールの周面全体にわたって不良を検査することが可能となる。

＜請求項２記載の発明＞
前記シートロールの検査装置は、回転区間を通るシートロールに対して気体を噴射する気体噴射手段を備え、
前記気体噴射手段は、前記撮影手段の上流側に位置されている請求項１記載のシートロールの検査装置。

（作用効果）
周面の撮影前にシート周面の紙粉や汚れ等が除去されるので、より精度よく検査することが可能となる。

＜請求項３記載の発明＞
前記転回区間の下流に、前記検出手段によって周面の不良が検出されたシートロールの位置を検知する検知手段と、その検知手段で検知された不良シートロールを搬送路外に排出する排出手段と、を備える請求項１又は２記載のシートロールの検査装置。

（作用効果）
不良シートロールの排出が自動化されるので、不良シートロールが後段に流れるおそれが格段に小さくなる。

＜請求項４記載の発明＞
前記回転区間の一部又は全部に防塵カバーを有し、少なくとも撮影手段によって撮影される範囲がその防塵カバーで覆われている請求項１〜３の何れか１項に記載のシートロールの検査装置。

（作用効果）
撮影される範囲に防塵カバーが形成されているので、装置周辺の飛散紙粉等による撮影への影響が小さくなり、もって検査精度がより向上する。

＜請求項５記載の発明＞
多数のシートロールをその端面を進行方向にして連続して搬送する過程で、その周面の不良を検出する方法であって、
シートロールを搬送しつつ少なくとも周方向に回転させ、
その回転する過程でシートロールの周面を全周にわたって撮影し、
その撮影された全周の画像に基づいて周面の不良部分を検知する、ことを特徴とするシートロールの検査方法。

（作用効果）
シートロールを回転させる過程で、シートロール周面を撮影し、その画像に基づいて不良部分を検出するので、搬送速度の低下なくシートロールの周面全体にわたって不良部分を検査でき、もって不良部分を有するシートロールを確実に検知すること可能となる。

＜請求項６記載の発明＞
周面に不良が検出されたシートロールを検知して、搬送路外に排出する請求項５記載のシートロールの検査方法。

（作用効果）
不良シートロールが確実に経路外に排出され、不良シートロールが下流に流れること防止される。

＜請求項７記載の発明＞
シートロールを回転させる過程で周面に気体を吹き付けて周面に付着して異物を除去し、その後にさらに回転させて周面の撮影を行う、請求項５又は６記載のシートロールの検査方法。

（作用効果）
周面の撮影前に圧縮空気等の気体によって周面に付着された異物を除去する工程を有するので、精度よく周面を撮影して画像処理することができるようになり、もって検査精度がより向上される。

以上のとおり、本発明によれば、搬送速度の低下なく、自動で精度よく、確実にシートロールの不良を検査する装置及び方法が提供される。

次いで、本発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に詳述する。
図１は本発明のシートロールの検査装置を示す図である。
本発明の検査装置Ｘ１は、連続シートを円筒状に多層巻きしたシートロール１をその端面１ｅを進行方向に向けて搬送する過程で、周面に存在する不良を検出する装置である。
対象となるシートロール１は、帯状の連続シートを円筒状に多層巻きしたものであり、例えば、連続衛生薄葉紙や連続不織布シート等を円筒状に多層巻きしたトイレットロール、キッチンロール等である。
周面の不良とは、汚れ、破れ、さらにはテールシール不良であり、本装置を用いることでこれらの不良は精度よく検出することができる。

この検査装置Ｘ１は、一定方向に移動する搬送平面１０と、この搬送平面１０の上に立設され、シートロール１の周面１ｃをガイドする一対のガイド板２０，２０とで構成される搬送路２を備える。
そして、この搬送路２は、その一部は、搬送平面１０の移動方向（図中矢印Ａ）に対して、一対のガイド板２０，２０の延在方向が所定角をなすように配され、シートロール１が端面１ｅを進行方向にして進入すると、搬送平面１０による強制的な位置移動とこれにともなうガイド板２０，２０による周面１ｃのガイドとによって、シートロール１が周方向（図中矢印Ｂ）に回転されつつ搬送される回転区間２Ｒを有している。なお、その前後所定区間は、搬送平面１０の移動方向Ａと一対のガイド板２０，２０の延在方向とは、同じ方向となっている。

前記回転区間２Ｒにおける、搬送平面１０の移動方向Ａとガイド板延在方向との具体的な角度θは、搬送平面１０の移動速度によっても調整されるものであるが、４〜２０°、好適には８〜１２°とするのがよい。４°未満であるとシートロール１を一回転させるのに要する距離が長くなり設備規模を過度に大きくする必要が生じる。反対に２０°を超えると十分な搬送速度で搬送しようとするとシートロール１の変形、搬送路２外への飛び出しの事故が生じやすくなる。

また、本装置における回転区間２Ｒの距離Ｌ１は、少なくともシートロールが半回転以上する長さとする。好適には、１回転するように構成される。シートロールが半回転以上回転すれば、少なくともガイド上方にシートロール周面の全周が露出され、後述するシートロール全周の撮影が可能となる。なお、それ以上の長さとする場合には、搬送平面１０の移動速度、前記角度θ及び所望のシートロール１の転回数を考慮して適宜定めればよい。

前記移動する搬送平面１０は、例えば、ベルトコンベア、ロールコンベア等を用いて構成することができる。好適には、搬送平面１０となる搬送対象物積載面の平坦性が高く、搬送時におけるシートロール１の変形がなされ難いベルトコンベアを用いて構成するのがよい。図示例は、搬送平面１０を構成するのに、駆動ロールと動可能なロールとの間に無端ベルトを架け渡して構成されたベルトコンベアを採用している。

このようにベルトコンベアを用いる場合、搬送平面となる搬送対象物積載面を構成する無端ベルトはゴム製など樹脂性ものが好適である。ゴム製とすると回転区間においてシートロールと搬送平面との間に適度な摩擦が生じてシートロールを変形することなく、効果的に回転される。

搬送平面１０を移動させるための駆動源は、例えば、ベルトコンベア、ローラコンベア等であれば駆動モータ等を採用することができ、これらは既知の技術に従って採用できる。本発明においては特に限定されるものではない。

搬送平面１０の移動速度は、既知のシートロール１の製造ライン等で採用されている搬送速度をそのまま採用できる。具体例を挙げれば、トイレットロールの製造ラインであれば、５０〜５００ｍ／分、好適には１００〜３５０ｍ／分程度、キッチンロールの製造ラインであれば、５０〜５００ｍ／分、好適には１００〜３５０ｍ／分程度である。

他方、一対のガイド板２０，２０は、シートロール１が接触した際にシートロール１が破けないようシートロール１の周面が接する側の面（以下、内壁面２０ｉという）が平滑な板であり、その素材としては、樹脂製、金属製、木製など適宜の素材を採用しうる。
特に、内壁面の平滑度を高くできる点で樹脂製、金属製が適する。さらに、耐久性を考慮するとアルミ板、鉄板、ステンレス板、銅板等金属製が適し、腐食による内面の平滑性の低下が少ないこととコストを考慮するとアルミ板が最も適する。

他方、一対のガイド板２０，２０間の間隔Ｌ２は、シートロール１の直径１ｄの１．０２〜１．２５倍、好適には１．１０〜１．１８倍とするのがよい。１．０２倍未満であると前記回転区間２Ｒへの進入性、及びシートロール１の転回性を悪化させる。また、１．２５倍を超えるとガイドされ難くなるとともに、回転区間内でシートロールの端面側縁がガイド板２０，２０に対して強く衝突してシートロール１が変形する事故が生じやすくなる。

他方、搬送平面１０からガイド板２０の上端縁までの距離Ｌ３は、シートロール１の直径１ｄの０．５〜１．２５倍、好適には０．６０倍〜１倍とするのがよい。０．５倍未満であると、搬送時にシートロール１が搬送路外に飛び出すおそれが高まる。特に、回転区間２Ｒの進入時に飛び出しのおそれが高まる。反対に、１．２５倍を超えると搬送路内を搬送されているシートロール１の確認がし難くなる。

他方、本形態の検査装置Ｘ１は、三脚や回転区間の上方に組まれたフレーム枠（図示しない）などの固定具にカメラ６０が設置されており、このカメラ６０よって回転区間２Ｒを回転しながら通るシートロール１の周面１ｃの全周が撮影されるように構成されている。
撮影画像の記録方法は、動画記録であってもよいし、連続的な静止画記録であってもよい。また、画像の記録方式もデジタル記録、アナログ記録等は問わない。

前記カメラ６０は、例えばＣＣＤカメラが例示できるが、撮影環境及び撮影対象となるシートロール１の色や速度に応じて、種々のカメラのなかからその撮影に適したレンズ等のカメラを選択することができる。

そして、本形態の検査装置Ｘ１では、前記カメラ６０により撮影した画像は、デジタルデータなどのデータ化して画像処理装置６１に送信して欠陥を検出する。
画像処理装置６１における撮影画像に基づく欠陥の判断は、画像処理装置に内蔵された専用システムによる自動判断、画像処理装置に内蔵又は外付けされた汎用コンピューターに画像解析ソフトを組み込んだ判断システムによる自動判断、画像処理装置にて適宜処理された画像をモニター上に写し検査人が目視にて行う判断などが挙げられる。
判断処理の一例を説明すれば、周面全体の撮影により得られた二次元の平面画像をエンボス変換、モノクロ変換、グレースケール変換等の適宜に処理し、その色、彩度、コントラスト等の部分的なあるいは全体的な数値を算出して、欠陥のないリファレンスの画像の値と比較して欠陥を自動的に判断する処理などが挙げられるが、この処理に限定されない。

他方、本装置においては、図示例では、設けていないが飛散している紙粉などによる撮影及び撮影画像への影響を低減するために、前記転回区間の特にカメラ６１の撮影範囲に防塵カバーを設けてもよい。防塵カバーで被覆された範囲内を撮影することで飛散紙粉の影響を低減できる。防塵カバーとしては、例えば、ビニール製、布製、又は可塑材などで形成することができ、シートロールの搬送を妨げない範囲で転回区間の上方を被覆するように設置する。

さらに、本形態の検査装置Ｘ１は、特に好適な例として、回転区間２Ｒの前記カメラによる撮影位置よりも上流側に気体噴射手段５０が設けられている。この気体噴射手段５０は、転回区間２Ｒの上方に組まれたフレーム枠に対して回転区間に臨むように複数の吹き出し口５１，５１…が並設されており、これらの吹き出し部５１…に送気管５２が連結されて、前記吹き出し口から気体Ｇが回転中のシートロール１の周面１ｃに吹き付けられるように構成されている。

吹き出し口５１の形状及び構成は、特に限定されず、ガイド板２０の延在方向に沿うようにスリット形状にしたり、複数の孔をライン状に配した構成とするのが好適である。
また、吹き出す気体としては圧縮空気が適するが、その他のガス、特に窒素等の不活性ガスは採用しうる。

この気体噴射装置５０を設けることで、搬送途中などにシートロール１の周面１ｃに付着したゴミなどの異物が除去され、後段のカメラ６０で撮影された画像において、付着異物が周面１ｃの破れなどの欠陥として判断されるおそれがなくなるとともに、異物の付着したシートロール１が製品として混入するおそれがなくなる。
なお、この気体噴射装置５０を設けるのであれば、転回区間２Ｒは少なくともシートロール１が１回転以上、好適には２回転以上、回転する長さに調整するのがよい。周面全体の異物が除去されたのち、さらに周面全体の撮影がなされる。

さらに、本検査装置Ｘ１によれば、周面の不良が検出された時点で、搬送路の移動を手動又は自動で停止させ当該不良シートロールを除去したり、当該不良シートロールにインキ等で目印を付与して後に除去することが可能であるが、検出結果に基づいて不良シートロールが自動的に排除されるように、不良シートロール排出手段を有しているのが望ましい。
この不良シートロール排出手段は、図示例の如く、前記転回区間２Ｒの下流に位置してシートロール１が所定位置に流れてきたことを検知するシートロール検知手段８０と、搬送路から経路外にシートロールを排出する排出手段９０とで構成される。
これらのシートロール検知手段及び排出手段９０は、本形態では、前記画像処理装置６１や判断システムと連動するように各装置における検出結果信号や検知信号の受け渡しが可能に接続されている。

そして、前記シートロール検知手段８０は、例えば、光電管センサーや赤外線センサー等の既知の非接触型のセンサーであり、所定位置にセンサー光を照射してそのセンサー光８１の遮断の有無によってシートロールの通過を検知するものである。
前記センサー光８１からの信号と設定された搬送路の速度、さらに画像処理装置６１に基づいて判断された不良、非不良の判断信号などにより、複数連続的に搬送される不良シートロールの位置が認識される。

なお、センサー光は、搬送平面から所定高さ位置、例えば、シートロールの直径の半分程度の高さ位置で、搬送路上をセンサー光が横切るように照射して行うようにしてもよいし、図示例の如く、ガイド板間上方から搬送平面に向かってセンサー光８１等を照射するようにしてもよい。

他方、前記排出手段９０は、シートロール検知手段８０の下流、好ましくは直後に位置して、前記シートロール検知手段８０で検知された検知信号又は加えて画像処理装置によって不良と判断された際に送られる信号等に基づいて搬送経路上のシートロール１を搬送路外に排出するものである。

前記排出手段９０の排出機構については、搬送路２を連続して流れてくるシートロール１を個別に排出できるものであれば特に限定されない。例えば、側方から搬送路２に臨むように吹き出しノズルを設置した圧縮気体噴射装置が採用できる。前記検知手段８０などからの検知信号に応じて搬送路上を流れているシートロール１に対して、側方から圧縮空気を吹付けて搬送経路外へと吹き飛ばすように構成すればよい。その他、プッシュロッドによる押し出し機構、搬送路上に経路変更板が移動して特定シートロールの搬送方向を変更する機構、板によって搬送路外へと払い出す機構、吸引手段などが採用可能である。

なお、一般的な搬送速度を考慮すれば、前記検知手段８０の検知位置と排出位置は１２０ｍｍ以内とするのがよい。１２０ｍｍを超えると、搬送速度、搬送平面とシートロールとの摩擦などに起因して検知手段で検知された不良シートロールの位置の正確さが曖昧となり、排出精度が低下しやすくなる。
以上の説明から理解されるように、本発明のシートロールの検査装置によれば、搬送速度の低下なく、自動で精度よく、確実にシートロール全周面の不良を検査することができ、さらには搬送経路から自動で排出することも可能となる。

本発明は、帯状の連続シートを円筒状に多層巻きしたシートロールの品質検査に利用可能である。

本発明の不良シートロール検出装置を含む本発明の不良シート排出装置の斜視図である。

符号の説明

１…シートロール、１Ｋ…不良シートロール、１ｃ…シートロール周面、１ｄ…シートロール直径、１ｅ…シートロール端面、２…搬送路、２Ｒ…回転区間、１０…搬送平面、１１…隙間、２０…ガイド板、２０ｉ…内壁面、５０…気体噴射手段、５１…吹き出し部、５２…送気管、６０…カメラ、６１…画像処理装置、８０…不良シートロール検知手段、８１…不良シートロールのセンサー光、９０…排出手段（圧縮空気噴射装置）、９１…噴射ノズル、Ａ…搬送平面移動方向、Ｌ１…回転区間の距離、Ｌ２…ガイド板間距離、Ｌ３…搬送平面からガイド板の上端縁までの距離、θ…回転区間における搬送平面の移動方向とガイド板延在方向とがなす角度、Ｒ…シートロール、Ｘ１…シートロールの検査装置。

Claims (7)

1. シートロールをその端面を進行方向にして連続して搬送する過程でその周面の不良を検査する装置であって、
   一定方向に移動し、載置されたシートロールを移動させる搬送平面及びこの搬送平面の上に所定の隙間で立設され、シートロールの周面をガイドする一対のガイド板で構成された搬送路と、
   前記搬送路の途中であって、搬送平面の移動方向に対して前記ガイド板が所定角をなして所定長延在し、通過するシートロールが周方向に回転される回転区間と、
   前記回転区間で回転されるシートロールを全周にわたって撮影する撮影手段と、
   前記撮影されたシートロールの画像を処理し、その画像に基づいて周面の不良を検出する検出手段と、を備えることを特徴とするシートロールの検査装置。
2. 前記シートロールの検査装置は、回転区間を通るシートロールに対して気体を噴射する気体噴射手段を備え、
   前記気体噴射手段は、前記撮影手段の上流側に位置されている請求項１記載のシートロールの検査装置。
3. 前記転回区間の下流に、前記検出手段によって周面の不良が検出されたシートロールの位置を検知する検知手段と、その検知手段で検知された不良シートロールを搬送路外に排出する排出手段と、を備える請求項１又は２記載のシートロールの検査装置。
4. 前記回転区間の一部又は全部に防塵カバーを有し、少なくとも撮影手段によって撮影される範囲がその防塵カバーで覆われている請求項１〜３の何れか１項に記載のシートロールの検査装置。
5. 多数のシートロールをその端面を進行方向にして連続して搬送する過程で、その周面の不良を検出する方法であって、
   シートロールを搬送しつつ少なくとも周方向に回転させ、
   その回転する過程でシートロールの周面を全周にわたって撮影し、
   その撮影された全周の画像に基づいて周面の不良部分を検知する、ことを特徴とするシートロールの検査方法。
6. 周面に不良が検出されたシートロールを検知して、搬送路外に排出する請求項５記載のシートロールの検査方法。
7. シートロールを回転させる過程で周面に気体を吹き付けて周面に付着して異物を除去し、その後にさらに回転させて周面の撮影を行う、請求項５又は６記載のシートロールの検査方法。

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