JP2018084550A

JP2018084550A - 糊付け検査装置

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Publication number: JP2018084550A
Application number: JP2016229181A
Authority: JP
Inventors: 寛明荒井; Hiroaki Arai; 典成仲山; Norishige Nakayama
Original assignee: Nireco Corp
Current assignee: Nireco Corp
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-05-31

Abstract

【課題】蛍光剤や色素が混入された特殊な糊でなくても糊付け状態を検査でき、また使用する検出ヘッドが簡素化でき、検査対象物の光沢／非光沢や検査対象物のバタツキに関係なく適正に糊付け状態を検査できる検査装置を提供する。【解決手段】所定方向に所定速度で搬送される糊付け対象物４０の糊の塗布面に対して、糊に吸収されない基準用赤外線と糊に一部吸収される測定用赤外線を交互に照射し、基準用赤外線の反射光の光量と測定用赤外線の反射光の光量の比較に基づいて糊の糊付けの状態を検査する。基準用赤外線を糊の塗布面に照射する基準用光ファイバと、測定用赤外線を糊の塗布面に照射する測定用光ファイバと、基準用赤外線及び測定用赤外線の糊の塗布面での反射光を受光する受光用光ファイバとが先端の光軸が平行になるように配置された検出ヘッド１１を備える。検出ヘッドは、光軸が糊付け対象物の糊の塗布面に対して傾斜するよう設置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、光沢のない段ボール紙や光沢のあるアルミ蒸着紙等の板形状の糊付け対象物に塗布された糊の糊付け状態を光学的手法により検査する糊付け検査装置に関する。

板形状の糊付け対象物に塗布された糊の糊付け状態を光学的に検査する糊付け検査装置として、蛍光剤や色素を混入した糊を使用するものや、糊付け対象物に非光沢性のものと光沢性のものが含まれる場合に糊付け対象物に対する検出角度を切り替えるものがある。また、糊で吸収されない基準用赤外線と糊で吸収される測定用赤外線を糊付け対象物の糊の塗布面に対して順次照射し、基準用赤外線の反射光量と測定用赤外線の反射光量とを比較して、その比較結果に応じて糊付け検査対象物の糊付け状態を検査する接着剤センサが提案されている（特許文献１）。さらに、広い範囲の波長領域をもつ赤外線を糊付け対象物の糊の塗布面に照射し、その糊の塗布面で反射された光のうちの基準用赤外線フィルタで抽出した光の光量と測定用赤外線フィルタで抽出した光の光量と比較して、その比較結果に応じて糊付け検査対象物の糊付け状態を検査する欠陥検査装置が提案されている（特許文献２）。

特開２０１１−００７７９０号公報特開２０１６−０９０８０２号公報

しかしながら、蛍光剤や色素を使用する手法ではそれらを混入した特別の糊を使用する必要があり、設置角度を切り替える手法ではその切り替えに手間がかかる問題がある。また、特許文献１では、測定用赤外線や基準用赤外線を照射する経路と反射光を取り込む経路が異なるために、検出ヘッドの構造が複雑になる問題がある。特許文献２では照射赤外線の経路と受光基準用赤外線の経路と受光測定用赤外線の経路が異なるために、同様に検出ヘッドの構造が複雑になる問題がある。さらに、糊付け対象物がその搬送中に、上下方向に変動したり進行方向横方向にローリングしたり進行方向縦方向にピッチングする場合、つまり搬送中の糊付け対象物にバタツキが発生する場合は、塗布された糊に対して測定用赤外線や基準用赤外線を正確に照射することができない問題がある。

本発明の目的は、蛍光剤や色素が混入された特殊な糊でなくてもその糊付け状態を検査でき、また使用する検出ヘッドが簡素化でき、糊付け検査対象物の光沢／非光沢に関係なくさらには糊付け検査対象物のバタツキにも関係なく適正に糊付け状態を検査できるようにした糊付け検査装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、所定方向に所定速度で搬送される糊付け対象物の糊の塗布面に対して、該糊に吸収されない基準用赤外線と前記糊に一部吸収される測定用赤外線を交互に照射し、前記基準用赤外線の反射光の光量と前記測定用赤外線の反射光の光量の比較に基づいて前記糊の糊付けの状態を検査する糊付け検査装置であって、前記基準用赤外線を前記糊の塗布面に照射する基準用光ファイバと、前記測定用赤外線を前記糊の塗布面に照射する測定用光ファイバと、前記基準用赤外線及び前記測定用赤外線の前記糊の塗布面での反射光を受光する受光用光ファイバとが先端の光軸が平行になるように配置された検出ヘッドを備え、該検出ヘッドは、前記光軸が前記糊付け対象物の前記糊の塗布面に対して傾斜するよう設置されていることを特徴とする。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の糊付け検査装置において、前記検出ヘッドは、前記光軸が前記糊付け対象物の搬送方向と反対方向に傾斜し、且つ前記光軸が前記糊付け対象物の前記搬送方向に平行になるよう設置されていることを特徴とする。

請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の糊付け検査装置において、前記検出ヘッドは、前記基準用光ファイバ、前記測定用光ファイバ及び前記受光用光ファイバの前記先端に装着された拡大レンズを備えることを特徴とする。

請求項４にかかる発明は、請求項１、２又は３に記載の糊付け検査装置において、前記糊付け対象物はその下面が前記糊の塗布面となり、前記検出ヘッドは少なくとも前記先端の上側に前記糊の塗布面から滴下する前記糊による汚染から前記先端を保護するための保護カバーが設けられていることを特徴とする。

請求項５にかかる発明は、請求項１に記載の糊付け検査装置において、前記受光用光ファイバは、前記基準用光ファイバと前記測定用光ファイバに対して光学的に遮蔽されていることを特徴とする。

請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の糊付け検査装置において、前記基準用光ファイバと前記測定用光ファイバは、共通の光ファイバで構成されていることを特徴とする。

請求項７にかかる発明は、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の糊付け検査装置において、前記基準用光ファイバと前記測定用光ファイバと前記受光用光ファイバは、共通の光ファイバで構成され、前記基準用赤外線及び前記測定用赤外線の照射光と反射光はビームスプリッタによって分離されるようにしたことを特徴とする。

請求項８にかかる発明は、請求項１乃至７のいずれか１つに記載の糊付け検査装置において、前記受光用光ファイバで受光した受光信号を処理して前記糊付けの状態を示す検出信号を生成する検出回路と、該検出回路で得られた検出信号から糊付け状態を判定する判定回路とを備え、前記検出回路は、前記受光信号から前記基準用赤外線の反射光の光量を示す基準用赤外線受光信号を前記基準用赤外線の照射タイミングに同期して取り出す基準信号サンプリング回路と、前記受光信号から前記測定用赤外線の反射光の光量を示す測定用赤外線受光信号を前記測定用赤外線の照射タイミングに同期して取り出す測定信号サンプリング回路と、前記基準用赤外線受光信号と前記測定用赤外線受光信号を比較した比較信号を前記検出信号として生成する演算処理回路とを備え、前記判定回路は、前記検出回路で得られた前記検出信号を１又は２以上の閾値と比較して前記糊の有無あるいは糊の塗布量を判定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、蛍光剤や色素が混入された特殊な糊でなくてもその糊付け状態を検査できることはもとより、基準用光ファイバと測定用光ファイバと受光用光ファイバを束ねて検出ヘッドを構成することで、その検出ヘッドの構造を簡素化できる。また、その検出ヘッドの光軸を糊付け対象物の糊の塗布面に対して傾斜して設置するので、その塗布面が光沢面であっても非光沢面であっても、糊付け状態を正常に検査することができる。このとき、検出ヘッドの光軸を糊付け対象物の搬送方向に平行に設置することによって、糊付け対象物に上下方向の変動、進行方向横方向のローリング、進行方向縦方向のピッチング等のバタツキが発生した場合でも、その糊付け状態を正常に検査することができる。また、測定用赤外線の他に基準用赤外線を用いるので、測定用赤外線で得られた信号を補正することができ、温度や湿度等の雰囲気の影響をキャンセルすることができる。さらに、糊付け対象物の下面が前記糊の塗布面となる場合は、保護カバーを設けることによって、検出ヘッドの先端が糊で汚染されることを防止することができる。

本発明の１つの実施例の糊付け検査装置を糊付け装置の下流に設置した構成図である。同実施例の糊付け検査装置の検出ヘッドの説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。同実施例の糊付け検査装置の検出回路のブロック図である。同実施例の糊付け検査装置の検出回路の動作波形図である。

図１に、本発明の１つの実施例の糊付け検査装置１０を、ガイドプレート２０の下面に設置された糊付け装置３０の下流に設けた構成を示す。ガイドプレート２０は、そのガイドプレート２０の内側に設置された図示しない搬送ベルトによって矢印Ａ方向に搬送される板形状の段ボール紙やアルミ蒸着紙等の糊付け対象物４０をガイドするものであり、糊付け装置３０が配置された部分に、糊付け開口２１が形成されている。

この糊付け装置３０は、糊５０が充填された糊つぼ３１と、下面が糊つぼ３１内の糊５０に浸り、上面がガイドプレート２０の糊付け開口２１から上面に露出し、回転により糊付け対象物４０の下面に糊５０をライン形状に塗布する糊車３２と、糊車３２に載っている糊付け対象物４０を糊車３２に対して押し付ける押え車３３を備えている。したがって、この糊付け装置３０の上面を通過する糊付け対象物４０の裏面には、糊車３２と押え車３３とによって、搬送方向Ａに沿ってライン形状に糊５０が塗布される。

糊付け検査装置１０は、糊付け装置３０の下流におけるガイドプレート２０の下面に、糊付け対象物４０の下面の糊の塗布面に対して赤外線を照射するとともにその赤外線の反射光を受光するよう傾斜して配置された検出ヘッド１１と、その検出ヘッド１１に基準用赤外線及び測定用赤外線を送るとともに、反射光を受信して処理する検出回路１２と、検出ヘッド１１と検出回路１２を接続する光ファイバケーブル１３と、検出回路１２で得られた検出信号により糊付け状態を判定する判定回路１４とを備える。

検出ヘッド１１は、図２に示すように、中央に受光用光ファイバ１１１が配置され、その周囲に同軸的に基準用光ファイバ１１２と測定用光ファイバ１１３が同等の比率で混在して配置されていて、それらの光ファイバ１１１〜１１３の先端部分は光軸が平行になっている。１１４は基準用光ファイバ１１２及び測定用光ファイバ１１３から受光用光ファイバ１１１に漏れる恐れのある光を遮蔽する金属製の内筒である。１１５は基準用光ファイバ１１２及び測定用光ファイバ１１３の外側を保護する金属製の外筒である。１１６は光ファイバ１１１〜１１３の共通先端に装着した拡大レンズ、１１７はその拡大レンズ１１６を外筒１１５に対して保持するレンズホルダ、１１８はレンズホルダ１１７の外面に光ファイバ１１１〜１１３に平行に取り付けられた保護カバーである。この保護カバー１１８は、円筒を縦割りした半円筒形状であり、図１に示すように、外面が糊付け対象物４０に向くように、レンズホルダ１１７に図示しないネジで固着されている。光ファイバ１１１〜１１３はそれぞれ直径５０μｍ程度の単位光ファイバを複数本束ねて構成されている。このような構造により、検出ヘッド１１は３分岐同軸リング型ライトガイドとして構成されている。

この検出ヘッド１１は、糊付け対象物４０に対して４５度〜１５度、好ましくは３０度程度の角度θで搬送方向Ａと反対方向に、図１に示すように傾斜しているが、糊付け対象物４０に塗布されているの糊５０の塗布ライン、つまり糊付け対象物４０の搬送方向Ａに対しては平行となっている。保護カバー１１８は、このように傾斜した検出ヘッド１１の拡大レンズ１１６に、糊付け対象物４０に塗布した糊５０が飛散して付着することを防止している。

検出回路１２は、図３に示すように構成されている。１２１は矩形波信号φ０を発振する発振回路である。１２２はタイミング生成回路であり、発振回路１２１で発振された矩形波信号φ０を入力して、１８０度位相の異なる２つのタイミング信号φ１、φ２と、タイミング信号φ１に対して例えば９０度遅れて立ち上がるタイミング信号φ３と、タイミング信号φ２に対して例えば９０度遅れて立ち上がるタイミング信号φ４を生成する。１２３Ａは基準光ＬＥＤドライバであり、タイミング信号φ１により動作して基準用赤外線ＬＥＤ１２４Ａを間欠駆動する。この基準用赤外線ＬＥＤ１２４Ａは、光ファイバケーブル１３を経由して検出ヘッド１１の基準用光ファイバ１１２に光結合され、点灯すると、糊５０で吸収されない波長（例えば１３００ｎｍ）の赤外線を発生する。１２３Ｂは測定光ＬＥＤドライバであり、タイミング信号φ２により動作して測定用赤外線ＬＥＤ１２４Ｂを間欠駆動する。この測定用赤外線ＬＥＤ１２４Ｂは、光ファイバケーブル１３を経由して検出ヘッド１１の測定用光ファイバ１１３に光結合され、点灯すると、糊５０で吸収される波長（例えば１４５０ｎｍ）の赤外線を発生する。これらＬＥＤ１２４Ａ、１２４Ｂは、１８０度位相が異なるタイミング信号φ１，φ２により駆動されるので、その点灯は交互となる。

検出回路１２において、１２５は光ファイバケーブル１３を経由して検出ヘッド１１の受光用光ファイバ１１１に光結合された受光素子であり、光信号を電流信号に変換するフォトダイオードやフォトトランジスタ等で構成されている。１２６はその受光素子１２５で生成した電流信号を電圧信号に変換して低ノイズで増幅した受光信号Ｓ１を出力するプリアンプからなる前処理回路である。１２７Ａは基準信号サンプリング回路であり、前処理回路１２６から出力する受光信号Ｓ１を、タイミング生成回路１２２から出力するタイミング信号φ３が立ち上がるときにサンプリングしてホールドした基準用赤外線受光信号Ｓ２を出力する。１２７Ｂは測定信号サンプリング回路であり、前処理回路１２６から出力する受光信号Ｓ１を、タイミング生成回路１２２から出力するタイミング信号φ４が立ち上がるときにサンプリングしてホールドした測定用赤外線受光信号Ｓ３を出力する。１２８は演算処理回路であり、基準用赤外線受光信号Ｓ２のレベルと測定用赤外線受光信号Ｓ３のレベルを比較した比較信号Ｓ４を検出信号として出力する。

判定回路１４は、この比較信号Ｓ４を１又は２以上の閾値と比較して、糊付け対象物４０の裏面に塗布されている糊５０の有無や塗布量を判定する。

さて、糊付け対象物４０は、図示しない搬送ベルトによってガイドプレート２０に沿って順次矢印Ａ方向に所定速度で搬送され、その搬送途中に糊付け装置３０によって下面にライン形状に糊５０が塗布される。この糊付け対象物４０に塗布された糊５０は、糊付け検査装置１０の上面に到来すると、検出ヘッド１１から交互に照射されている基準用赤外線及び測定用赤外線を受光する。

検出ヘッド１１には拡大レンズ１１６が装着されているので、基準用赤外線及び測定用赤外線の糊５０に対するスポット光は数倍に拡大され、糊５０の幅（矢印Ａ方向に対して直交する方向の幅：数ｍｍ〜数十ｍｍ）を十分カバーできる大きさとなる。また、保護カバー１１８が装着されているので、糊５０が飛散するとき保護カバー１１８がそれを受け止め、拡大レンズ１１６に糊５０が付着することが防止される。

検出ヘッド１１から照射された基準用赤外線は、糊付け対象物４０の糊５０の影響を受けずに糊付け対象物４０自体で反射されて受光用光ファイバ１１１に入力する。これに対して、測定用赤外線は、糊５０が無いときは糊付け対象物４０で基準用赤外線と同様に反射されて受光用光ファイバ１１１に入力するが、糊５０が存在するときはその糊５０で吸収されるので、その吸収分だけ反射光量が少なくなって受光用光ファイバ１１１に入力する。

したがって、糊５０が塗布されているときは、サンプリング回路１２７Ａ，１２７Ｂから出力する受光信号Ｓ２，Ｓ３の差分は、糊５０が塗布されていない場合よりも大きくなり、演算処理回路１２８で得られる差分信号Ｓ４のレベルが大きくなる。

そこで、その差分信号Ｓ４を判定回路１４において予め設定した閾値と比較することで、糊付け対象物４０の裏面に糊５０が塗布されているか否かを判定することができる。また、閾値を異ならせて複数設定しておくことで、糊５０の塗布量を判定することができ、糊５０の塗布漏ればかりでなく、糊が部分的に薄くなっている箇所も検出することができる。図４に動作波形を示した。なお、この図４では、比較信号Ｓ４は、受光信号Ｓ２、Ｓ３のレベル差を示す信号で表したが、受光信号Ｓ２，Ｓ３の比率を示す信号であってもよい。

また、測定用赤外線のみを使用して、その反射光量の大きさのみを検出することで糊５０の有無を検出することも可能であるが、この場合は温度や湿度等の雰囲気の変動によって糊付け対象物４０の状態や糊５０の状態が変化し、反射光量も変動する。これに対して、基準用赤外線を併用して前記した比較を演算すれば、その基準用赤外線の反射光量も測定用赤外線の反射光量と同様に雰囲気の影響を受けるので、温度や湿度等の雰囲気の変動の影響をキャンセルすることができる。

また、検出ヘッド１１の光軸を図１に示すように糊付け対象物４０に対してθだけ傾けて設置することによって、糊付け対象物４０がアルミ蒸着紙等のように光沢性をもつ場合に、基準用赤外線や測定用赤外線の糊付け対象物４０での鏡面反射を避けて乱反射のみを取り込むことができ、正確な検出を実現することができる。

このとき、検出ヘッド１１を、その光軸が、糊付け対象物４０の糊５０の塗布ライン、つまり糊付け対象物４０の搬送方向である矢印Ａ方向に平行になるように設置することで、糊付け対象物４０が搬送中に、上下方向に変動したり進行方向横方向にローリングしたり進行方向縦方向にピッチングする場合であっても、拡大レンズ１１６の働きも加わり、検出ヘッド１１による照射光スポットが糊５０の塗布ラインから外れにくくなり、糊付け対象物４０の糊付け面の光沢／非光沢にかかわりなく、糊の正常な検出が可能となる。

また、基準用や測定用に赤外線を使用するので、糊付け対象物４０に印刷されているインクの色の影響を受けにくくなり、多種類の糊付け対象物から安定して糊を検出することができる。

なお、以上の実施例では、基準用赤外線を照射するための基準用光ファイバ１１２と測定用赤外線を照射するための測定用光ファイバ１１３を個々に設けたが、これら両光ファイバは共通の光ファイバに置き換え、その共通の光ファイバに基準用赤外線ＬＥＤ１２４Ａと測定用赤外線ＬＥＤ１２４Ｂが発生する赤外線を入射させるることができる。

また、光の漏れが許容できる程度まで防止された光ファイバを使用できる場合は、受光用光ファイバ１１１と基準用光ファイバ１１２と測定用光ファイバ１１３とを共通の光ファイバに置き換えることもできる。この場合は、基準用赤外線及び測定用赤外線の照射光のエネルギーをより大きくし、その照射光と反射光とを、光ファイバケーブル１３の検出回路１２側において、ビームスプリッタを使用することにより分離すればよい。

さらに、保護カバー１１８は、必ずしも円筒を半割した形状に限られず、先端を検出ヘッド１１の傾斜角度θと同じ角度で斜めにカットした円筒形状のものであってもよい。

１０：糊付け検査装置
１１：検出ヘッド、１１１：受光用光ファイバ、１１２：基準用光ファイバ、１１３：測定用光ファイバ、１１４：内筒、１１５：外筒、１１６：拡大レンズ、１１７：レンズホルダ、１１８：保護カバー
１２：検出回路、１２１：発振回路、１２２：タイミング生成回路、１２３Ａ：基準用ＬＥＤドライバ、１２３Ｂ：測定用ＬＥＤドライバ、１２４Ａ：基準用光赤外線ＬＥＤ、１２４Ｂ：測定用光赤外線ＬＥＤ、１２５：受光素子、１２６：前段処理回路、１２７Ａ：基準信号サンプリング回路、１２７Ｂ：測定信号サンプリング回路、１２８：演算処理回路
１３：光ファイバケーブル
１４：判定回路
２０：ガイドプレート
３０：糊付け装置、３１：糊つぼ、３２：糊車、３３：押え車
４０：糊付け対象物
５０：糊

Claims

所定方向に所定速度で搬送される糊付け対象物の糊の塗布面に対して、該糊に吸収されない基準用赤外線と前記糊に一部吸収される測定用赤外線を交互に照射し、前記基準用赤外線の反射光の光量と前記測定用赤外線の反射光の光量の比較に基づいて前記糊の糊付けの状態を検査する糊付け検査装置であって、
前記基準用赤外線を前記糊の塗布面に照射する基準用光ファイバと、前記測定用赤外線を前記糊の塗布面に照射する測定用光ファイバと、前記基準用赤外線及び前記測定用赤外線の前記糊の塗布面での反射光を受光する受光用光ファイバとが先端の光軸が平行になるように配置された検出ヘッドを備え、
該検出ヘッドは、前記光軸が前記糊付け対象物の前記糊の塗布面に対して傾斜するよう設置されていることを特徴とする糊付け検査装置。
請求項１に記載の糊付け検査装置において、
前記検出ヘッドは、前記光軸が前記糊付け対象物の搬送方向と反対方向に傾斜し、且つ前記光軸が前記糊付け対象物の前記搬送方向に平行になるよう設置されていることを特徴とする糊付け検査装置。
請求項１又は２に記載の糊付け検査装置において、
前記検出ヘッドは、前記基準用光ファイバ、前記測定用光ファイバ及び前記受光用光ファイバの前記先端に装着された拡大レンズを備えることを特徴とする糊付け検査装置。
請求項１、２又は３に記載の糊付け検査装置において、
前記糊付け対象物はその下面が前記糊の塗布面となり、前記検出ヘッドは少なくとも前記先端の上側に前記糊の塗布面から滴下する前記糊による汚染から前記先端を保護するための保護カバーが設けられていることを特徴とする糊付け検査装置。
請求項１に記載の糊付け検査装置において、
前記受光用光ファイバは、前記基準用光ファイバと前記測定用光ファイバに対して光学的に遮蔽されていることを特徴とする糊付け検査装置。
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の糊付け検査装置において、
前記基準用光ファイバと前記測定用光ファイバは、共通の光ファイバで構成されていることを特徴とする糊付け検査装置。
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の糊付け検査装置において、
前記基準用光ファイバと前記測定用光ファイバと前記受光用光ファイバは、共通の光ファイバで構成され、前記基準用赤外線及び前記測定用赤外線の照射光と反射光はビームスプリッタによって分離されるようにしたことを特徴とする糊付け検査装置。
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の糊付け検査装置において、
前記受光用光ファイバで受光した受光信号を処理して前記糊付けの状態を示す検出信号を生成する検出回路と、該検出回路で得られた検出信号から糊付け状態を判定する判定回路とを備え、
前記検出回路は、前記受光信号から前記基準用赤外線の反射光の光量を示す基準用赤外線受光信号を前記基準用赤外線の照射タイミングに同期して取り出す基準信号サンプリング回路と、前記受光信号から前記測定用赤外線の反射光の光量を示す測定用赤外線受光信号を前記測定用赤外線の照射タイミングに同期して取り出す測定信号サンプリング回路と、前記基準用赤外線受光信号と前記測定用赤外線受光信号を比較した比較信号を前記検出信号として生成する演算処理回路とを備え、
前記判定回路は、前記検出回路で得られた前記検出信号を１又は２以上の閾値と比較して前記糊の有無あるいは糊の塗布量を判定する、
ことを特徴とする糊付け検査装置。