JP2019090713A - 容器検査装置、及び、容器検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲーブルトップ型の容器の不良を検査することができる容器検査装置、及び、容器検査方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る容器検査装置Ｄは、ゲーブルトップ型の容器１０を検査する容器検査装置Ｄであって、容器１０のトップリブ１４の両側端部の少なくとも一方の端部の画像データを取得する画像データ取得手段１と、前記端部の画像データに基づいて、前記トップリブの端部における破損の有無を判定する判定手段２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、容器検査装置、及び、容器検査方法に関する。

液体を充填する容器の中でも、トップ部分が三角屋根型（切妻屋根型）形状に成形された紙容器である、いわゆる「ゲーブルトップ型」の容器は、軽量であるとともに持ち運びのし易さや扱い易さの観点から、大きなシェアを占めている。
そして、このゲーブルトップ型の容器の異常を検査すべく、様々な検査装置や検査方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、紙容器の相対向する部位を内側に谷折りして圧着し、当該紙容器の上部開口部を閉鎖した状態で、この圧着部分の正面画像をカメラで取得して検査を行う紙容器成型不良検査方法において、前記圧着部分の背面からバックライトを照射し、前記圧着部分を透過して前記正面画像に現れた濃淡に基づいて検査を行うことを特徴とした紙容器成型不良検査方法が記載されている。

特開２００６−２０１１１０号公報

特許文献１に記載の技術によると、ゲーブルトップ型の容器のトップリブ（トップ部分の折り込み箇所）において、適切に折り込まれていないという成形不良を確認することができる。
ただ、ゲーブルトップ型の容器については、特許文献１に示されているような明らかな成形不良以外にも留意すべき不良が存在する。

本発明者らは、ゲーブルトップ型の容器に関して詳細な検討を実施したところ、僅かな数ではあるものの、微量の内容物の漏れが発生する容器や、長時間経過後に容器の胴部分が膨れるいわゆるスローリークが発生する容器の存在を確認した。そして、この微量の内容物の漏れやスローリークの発生は、容器のトップリブの両側端部（左右端部、長手方向の両側端部）に現れる破損が原因の一つであることを解明した。

本発明者らは、容器のトップリブの両側端部における破損について、目視による厳密な検査によって確認してきたものの、より高い水準の安心・安全な商品を消費者に届けるべく、検査体制に万全を期する必要があると考えた。

そこで、本発明は、ゲーブルトップ型の容器の不良を検査することができる容器検査装置、及び、容器検査方法を提供することを課題とする。

前記課題は、以下の手段により解決することができる。
（１）ゲーブルトップ型の容器を検査する容器検査装置であって、容器のトップリブの両側端部の少なくとも一方の端部の画像データを取得する画像データ取得手段と、前記端部の画像データに基づいて、前記トップリブの端部における破損の有無を判定する判定手段と、を備える容器検査装置。
（２）前記画像データ取得手段は、トップリブが進行方向と垂直となる状態で搬送される容器に対して、前記トップリブの両側端部の少なくとも一方の外側に設置された撮像装置である前記１に記載の容器検査装置。
（３）前記判定手段は、容器のトップリブの端部において、破損の長さが、容器を構成する紙材の山折りされた部分同士が接着された重畳部分の長さの７０％以上となる場合を問題ありと判定し、前記重畳部分の長さの７０％未満となる場合を問題なしと判定する前記１又は前記２に記載の容器検査装置。
（４）ゲーブルトップ型の容器を検査する容器検査方法であって、容器のトップリブの両側端部の少なくとも一方の端部の画像データを取得する画像データ取得工程と、前記端部の画像データに基づいて、前記トップリブの端部における破損の有無を判定する判定工程と、を含む容器検査方法。

本発明に係る容器検査装置によれば、容器のトップリブの端部に発生する破損を確実に検知することができる。その結果、本発明に係る容器検査装置によれば、当該端部の破損に起因する微量の内容物の漏れやスローリークが発生する容器の市場への流通を確実に防止することができる。

本発明に係る容器検査方法によれば、容器のトップリブの端部に発生する破損を確実に検知することができる。その結果、本発明に係る容器検査方法によれば、当該端部の破損に起因する微量の内容物の漏れやスローリークが発生する容器の市場への流通を確実に防止することができる。

本実施形態に係る容器検査装置の模式図である。 容器の成形工程を説明するための模式図であって、容器が固定部材に固定される前の状態を示す模式図である。 容器の成形工程を説明するための模式図であって、容器が固定部材に固定された後の状態を示す模式図である。 容器の成形工程を説明するための模式図であって、容器の底部が成形された後であって、容器が固定部材から引き抜かれた後の状態を示す模式図である。 容器の成形工程を説明するための模式図であって、トップ部分が三角屋根型に成形された後の状態の容器、つまり、成形が完了した後の容器の模式図である。 容器のトップリブの端部の拡大模式図であって、端部に破損のない状態を説明するための拡大模式図である。 容器のトップリブの端部の拡大模式図であって、端部に破損のある状態を説明するための拡大模式図である。 容器のトップリブの端部の画像データの模式図であって、端部に破損のない状態を説明するための画像データの模式図である。 容器のトップリブの端部の画像データの模式図であって、端部に破損のある状態を説明するための画像データの模式図である。

以下、本発明に係る容器検査装置、及び、容器検査方法を実施するための実施形態について、図を参照して説明する。
最初に、図２Ｄを参照して、本実施形態に係る容器検査装置、及び、容器検査方法の検査の対象となるゲーブルトップ型の容器について説明する。

［ゲーブルトップ型の容器］
ゲーブルトップ型の容器１０（以下、適宜、単に「容器」という）とは、トップ部分が三角屋根型（切妻屋根型）形状に成形された容器である。
詳細には、容器１０は、底面１１ａ及び４つの壁面１１ｂから構成される胴部１１と、対向する２つの壁面１１ｂの上方端部から上側かつ内側に傾斜するように延設する一対の矩形面１２と、対向する別の２つの壁面１１ｂの上方端部から２つの矩形面１２の間を埋めるように延設する一対の三角面１３と、２つの矩形面１２の上方端部から上側に真っすぐに伸びるトップリブ１４と、を有する。

容器１０は、容量について特に限定されず、一般的に流通している容器の容量であればよく、例えば、０．９Ｌ、１．０Ｌ、１．８Ｌ、２．０Ｌ等が挙げられる。また、容器１０は、寸法についても特に限定されず、例えば、正方形の底面１１ａの一辺の長さは７０ｍｍ、８５ｍｍ等が挙げられ、壁面１１ｂの縦方向の一辺の長さは４０〜１４０ｍｍ等が挙げられる。
また、容器１０は、材質についても特に限定されず、一般に流通している容器の材質であればよく、例えば、基材となる紙の片面又は両面に対して様々な樹脂層（例えば、ポリエチレン樹脂層、ポリエチレンフラノエート層）やバリア層（例えば、アルミ箔、アルミ蒸着ＰＥＴフィルム、シリカ蒸着ＰＥＴフィルム）が積層されたもの（まとめて「紙材」という）が挙げられる。
また、容器１０は、トップ部分が三角屋根型（切妻屋根型）形状に成形されるとともにトップリブ１４を備える構成であれば、その他の構成は特に限定されず、例えば、矩形面１２に口栓（図示せず）が設けられていてもよく、壁面１１ｂに中身を確認することができる窓部（透明部）が設けられていてもよい。
なお、トップリブ１４は、シール部、シール面とも呼ばれている。

次に、図２Ａ〜Ｄ、図３Ａ、Ｂを参照して、本実施形態に係る容器検査装置の対象となる「容器の成形の流れ」を説明した後、この成形の流れの中で発生する「トップリブの両側端部における破損」について説明する。
［容器の成形の流れ、及び、トップリブの両側端部における破損］
容器１０は、例えば、図２Ａ〜Ｄに示す以下のような流れで成形される。
まず、図２Ａと図２Ｂとにおいて示すように、トップ部分と底部とが成形されていない状態の角筒状の容器１０が、下側から固定部材２１に嵌められ、狭持部材２２によって固定される。そして、図２Ｂに示すような角筒状の容器１０が固定部材２１に固定されている状態において、底部が成形される。そして、図２Ｃに示すように、固定部材２１から有底角筒状の容器１０が下側に向かって引き抜かれる。そして、有底角筒状の容器１０内に液体等の内容物が注入された後、図２Ｄに示すように、トップ部分が三角屋根型に成形され、容器１０が完成する。
なお、通常、前記した容器の成形の流れは、一連の連続生産プロセスとして実施される。

図２Ｃに示すように、固定部材２１から有底角筒状の容器１０が下側に向かって引き抜かれるが、この際、容器１０の上端の角部Ｃに固定部材２１との摩擦の負荷がかかる。その結果、当該角部Ｃが先端側から破損してしまう（破れてしまう）可能性がある。
そして、この角部Ｃの破損は、成形後の容器１０のトップリブ１４の両側端部に現れることとなる。

本発明者らは、この角部Ｃの破損、言い換えると「トップリブ１４の両側端部における破損」が、微量の内容物の漏れの発生や、長時間経過後の容器の胴部分の膨れ（いわゆるスローリーク）の原因の一つとなっていることを解明した。
なお、このトップリブ１４の両側端部における破損は、容器１０の矩形面１２側からの観察や、容器１０の真上側からの観察では、正確に確認することは不可能である。

次に、本実施形態に係る容器検査装置について、図１を参照して説明する。
［容器検査装置］
容器検査装置Ｄは、前記したような容器の「トップリブ１４の両側端部における破損」を検査する装置である。
そして、容器検査装置Ｄは、画像データ取得手段１と、判定手段２と、を備える。また、容器検査装置Ｄは、記憶部、判定結果出力手段等を備えていてもよい。

（画像データ取得手段）
画像データ取得手段１は、容器１０のトップリブ１４の端部の画像データを取得する手段である。
具体的には、画像データ取得手段１は、トップリブ１４が進行方向と垂直となる状態で搬送される容器１０に対して、トップリブ１４の両側端部の外側に設置された一対の撮像装置１である。

一対の撮像装置１の設置場所については、容器１０のトップリブ１４の端部を撮像できれば特に限定されないものの、鮮明な画像を取得する観点から、搬送される容器１０のトップリブ１４の端部の真横であるのが好ましい。
また、一対の撮像装置１の設置場所は、トップリブ１４が進行方向と垂直となる状態で搬送されているルート（搬送路）の両脇であれば特に限定されない。ただし、成形後の容器１０に対して水洗等の処理が施される場合は、鮮明な画像を取得する観点から、水洗等によって付着した水滴がブロア等によって除去された後の状態で容器１０が搬送されているルートの両脇であるのが好ましい。
なお、一対の撮像装置１による撮像のタイミングは、撮像装置１の前を容器１０のトップリブ１４が横切るタイミングであって、搬送速度や各容器１０の前後間隔等を考慮し、制御手段（図示せず）によって制御されていればよい。

（判定手段）
判定手段２は、トップリブの端部の画像データに基づいて、端部における破損の有無を判定する手段である。
具体的には、判定手段２は、画像データ取得手段１が取得した画像データを読み出し、当該画像データに所定の画像処理（濃淡処理、２値化処理等）を施す。そして、判定手段２は、処理後の画像データについて、記憶手段（図示せず）から読み出した予め設定された基準に基づき、トップリブ１４の端部における破損の有無を判定する。
なお、判定手段２による画像データの処理や判断方法については後に詳述する。

（判定結果出力手段）
判定結果出力手段（図示せず）は、判定手段２から入力された判定結果を外部に出力する手段である。この判定結果出力手段は、例えば、破損ありとの判定結果が判定手段２から入力された場合に音や光を発する警報装置、破損ありの容器を生産ライン上から除外するような装置、全ての結果を表示できるモニター等に結果を出力する。

なお、判定手段２、制御手段、判定結果出力手段は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によるプログラムの実行処理や、専用回路等によって実現される。
また、記憶手段は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の一般的な記憶装置で構成することができる。

次に、本実施形態に係る容器検査方法について、図１、３、４を参照して説明する。なお、前記した本実施形態に係る容器検査装置の動作も併せて説明する。
［容器検査方法（容器検査装置の動作）］
本実施形態に係る容器検査方法は、画像データ取得工程と、判定工程と、を含む。
以下、本実施形態に係る容器検査方法の各工程について説明する。

（画像データ取得工程）
画像データ取得工程は、容器１０のトップリブ１４の端部の画像データを取得する工程である。
詳細には、画像データ取得手段１（撮像手段１）が、搬送されてくる容器１０のトップリブ１４の端部を撮像する。

（判定工程）
判定工程は、容器１０のトップリブ１４の端部の画像データに基づいて、端部における破損の有無を判定する工程である。
詳細には、判定工程では、まず、撮像手段１によって取得された両側端部の画像データが判定手段２によって読み出される。そして、画像データについて所定の画像処理（濃淡処理、２値化処理等）が施され、図４Ａ、Ｂのような状態の画像データを得る。そして、記憶手段（図示せず）から読み出した予め設定された基準に基づき、所定の画像処理後の画像データについて、トップリブ１４の両側端部における破損の有無を判定する。

（判定工程における判定方法）
判定工程における具体的な判定方法について説明する。
図３Ａのようにトップリブ１４の端部における破損がない場合（正常な場合）、取得された画像データに濃淡処理を施すと、図４Ａのような画像データとなる。この画像データの検査箇所Ｔ（詳細には、容器１０を構成する紙材の山折りされた部分同士が接着された重畳部分）について、色を左から右（又は、右から左）に検査すると、黒、白、黒、白、黒となるが、中央の黒線の長さを計測する。そして、計測した中央の黒線の長さ（重畳部分の長さＬＴの１００％）は、記憶手段から読み出した要件（所定の長さ以上）を満たすため、判定手段２は破損なしと判定する。

一方、図３Ｂのようにトップリブ１４の端部における破損がある場合（異常な場合）、取得された画像データに濃淡処理を施すと、図４Ｂのような画像データとなる。この画像データの検査箇所Ｔについて、中央の黒線の長さを計測する。そして、計測した中央の黒線の長さ（重畳部分の長さＬＴの０％）は、記憶手段から読み出した要件（所定の長さ以上）を満たさないため、判定手段２は破損ありと判定する。

なお、トップリブ１４の端部は、対向する単数の紙材が接着された先端部分と、紙材の山折りされた部分同士が接着された重畳部分と、に分けられるが、先端部分において、通常、破損は発生し難い。よって、検査箇所Ｔは、前記のとおり、先端部分を除外し、当該先端部分から下に延びる重畳部分としている。

本発明者らは、多くの実験を行った結果、トップリブ１４の端部における破損の長さが所定値以上となると、問題の発生確率が大きくなることを解明した。
詳細には、トップリブ１４の端部において、破損の長さが、容器１０を構成する紙材の山折りされた部分同士が接着された重畳部分の長さＬＴの７０％以上となると、漏れやスローリークの問題の発生確率が大きくなることを解明した。
よって、記憶手段に記憶させておく要件（基準とする要件）として「破損の長さが重畳部分の長さＬＴの７０％以上の場合に問題あり／破損の長さが重畳部分の長さＬＴの７０％未満の場合に問題なし」（言い換えると、「中央の黒線の長さが重畳部分の長さＬＴの３０％未満の場合に問題あり／中央の黒線の長さが重畳部分の長さＬＴの３０％以上の場合に問題なし」）とすることによって、より正確に容器の問題の発生を検知し、容器の不良を検査することができる。

なお、僅かな問題の発生を早期に検知するという観点から、記憶手段に記憶させておく要件（基準とする要件）として「破損の長さが重畳部分の長さＬＴの３０％以上の場合に問題あり／破損の長さが重畳部分の長さＬＴの３０％未満の場合に問題なし」としてもよい。

前記した判定は、１つの容器１０に対して、トップリブ１４の端部の両側（左右側、長手方向の両側）に対して実施する。そして、いずれか一方の端部に前記のような破損が存在すると、漏れ等の問題の発生確率は大きくなるため、両側端部の少なくとも一方において前記のような破損がある場合を容器に問題ありと判定する。一方、両側端部の両方において前記のような破損がない場合を容器に問題なしと判定する。

（判定工程以降の工程）
判定工程において得られた判定結果が容器に問題あり（両側端部の少なくとも一方に前記のような破損あり）との結果の場合、判定結果出力手段から外部の装置に所定の指示が送信され、例えば、問題のある容器をライン上から除外する装置が作動したり、問題のある容器を検出した旨を音や光を発することで知らせる警報装置が作動したりすることとなる。
なお、判定工程において、いずれの判定結果が得られようと、全ての結果をモニターに表示するという構成としてもよい。

次に、本実施形態に係る容器検査装置、及び、容器検査方法の効果について、図１〜４を参照して説明する。
［本実施形態に係る容器検査装置、及び、容器検査方法の効果］
本実施形態に係る容器検査装置Ｄ、及び、容器検査方法によれば、容器１０のトップリブの端部の画像データに基づいて破損の有無を判定することから、容器１０の成形時における角部Ｃの破損を適切に検知することができる。その結果、本実施形態に係る容器検査装置Ｄ、及び、容器検査方法によれば、この破損に基づいた不良の容器、例えば、微量の内容物の漏れが発生する容器や、長時間経過後に胴部分が膨れる容器等の市場への流通を防止することができる。

次に、本実施形態に係る容器検査装置、及び、容器検査方法の変形例について、図１〜４を参照して説明する。
［本実施形態に係る容器検査装置、及び、容器検査方法の変形例］
図１に基づいて、トップリブ１４の両側端部の両方を検査する構成（つまり、１つの容器１０に対して２つの端部の画像データを取得して検査する構成）を説明したが、トップリブ１４の破損は、基本的には両側端部の両方に同様に生じることから、両側端部のいずれか一方のみを検査する構成としてもよい。
具体的には、図１の撮像装置１をトップリブ１４の両側端部のいずれか一方の外側に設置された１台のみとし、１つの容器１０に対して１つの端部の画像データを取得し、当該１つの画像データに基づいて破損の有無を判定するという構成としてもよい。
なお、図１の撮像装置１をトップリブ１４の両側端部のいずれか一方の外側に設置された１台のみとし、当該撮像装置１によって一方の端部の画像データを取得した後、容器１０を反転（容器１０の縦方向の中軸を中心に１８０℃回転）させて、当該撮像装置１によって逆側の端部の画像データも取得するという構成としてもよい。この場合は、１つの容器１０に対して２つの端部の画像データを取得して検査する構成となる。

図４Ａ、Ｂに基づいて、トップリブ１４の端部（両側端部）のみを検査する構成を説明したが、さらに、その他の部分の不具合を検査する構成としてもよい。
具体的には、図３Ａ、Ｂの容器１０の三角面１３を検査する構成とすれば、折り込み不良（図３Ａ、Ｂの紙面の奥側から手前側に三角面１３の一部がくちばしのように突出するような不良）の有無も併せて判断することができる。なお、この折り込み不良は、容器１０の両側の三角面１３のどちら側に発生するか不明であることから、この折り込み不良を正確に判断する場合は、両側の三角面１３を検査する構成であるのが好ましい。

図４Ａ、Ｂに基づいて、検査箇所Ｔにおける中央の黒線の長さが所定長さ以上となるか否かを判定する判定方法を説明したが、判定方法はこの方法に限定されない。
例えば、検査箇所Ｔにおける破損の長さについて、「重畳部分の長さＬＴの７０％以上」と「重畳部分の長さＬＴの３０％以上」との２つの基準となる要件に基づいて判定してもよい。この場合、破損の長さが「重畳部分の長さＬＴの７０％以上」を満たす場合に「不良：問題あり」と判定し、「重畳部分の長さＬＴの７０％以上」を満たさないが「重畳部分の長さＬＴの３０％以上」を満たす場合を「良：問題はないが要確認」と判定し、両方を満たさない場合を「最良：問題なし」と判定するといった構成にすればよい。

また、トップリブ１４の端部における破損は、先端側（対向する単数の紙材が接着された先端部分を除く）から基端側、つまり上から下に向けて発生する可能性が高い。よって、トップリブ１４の先端から所定の長さ分（先端部分の長さ＋重畳部分の長さＬＴ×７０％）だけ基端側となる箇所Ａを検査し、箇所Ａに破損が存在する場合を「不良：問題あり」と判定し、当該箇所Ａに破損が存在しない場合を「最良：問題なし」と判定するといった構成としてもよい。
さらに、前記した箇所Ａだけでなく、トップリブ１４の先端から所定の長さ分（先端部分の長さ＋重畳部分の長さＬＴ×３０％）だけ基端側となる箇所Ｂの２箇所を検査し、箇所Ａに破損が存在する場合を「不良：問題あり」と判定し、箇所Ａに破損は存在しないが箇所Ｂに破損が存在する場合を「良：問題はないが要確認」と判定し、箇所Ａ、Ｂの両方に破損が存在しない場合を「最良：問題なし」と判定するといった構成としてもよい。

また、判定方法は、取得された画像データ（所定の画像処理の有無を問わず）と記憶手段に予め設定されている基準となる画像データとを対比して、トップリブ１４の端部の破損の有無が判定できれば、前記した方法には限定されず、公知のパターン認識方法を適用してもよい。

また、判定方法として、トップリブ１４の端部の所定箇所において破損が存在する場合を問題ありと判定する方法を説明したが、端部の全てにおいて僅かでも破損が存在する場合に問題ありと判定するといった構成としてもよい。

図２Ａ〜Ｄに基づいて、容器１０の成形の流れを説明したが、本発明に係る容器検査装置Ｄ、及び、容器検査方法の対象となる容器１０は、当該流れで成形された容器１０に限定されない。
ただし、図２Ａ〜Ｄに示す流れで成形される容器１０は、前記のとおり、固定部材２１との摩擦の負荷が角部Ｃにかかることによって、当該角部Ｃが先端側から破損してしまい、成形後の容器１０のトップリブ１４の両側端部に破損が現れる可能性がある。よって、このような破損を確実に検知することができる本発明に係る容器検査装置Ｄ、及び、容器検査方法は、図２Ａ〜Ｄに示す流れで成形される容器１０を対象とする場合に特に効果を発揮することができる。

本実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。

１ 画像データ取得手段（撮像手段）
２ 判定手段
１０ ゲーブルトップ型の容器（容器）
１１ 胴部
１１ａ 胴部（底面）
１１ｂ 胴部（壁面）
１２ 矩形面
１３ 三角面
１４ トップリブ
２１ 固定部材
２２ 狭持部材
Ｃ 角部
Ｄ 容器検査装置
Ｔ 検査箇所

Claims (4)

1. ゲーブルトップ型の容器を検査する容器検査装置であって、
   容器のトップリブの両側端部の少なくとも一方の端部の画像データを取得する画像データ取得手段と、
   前記端部の画像データに基づいて、前記トップリブの端部における破損の有無を判定する判定手段と、
   を備える容器検査装置。
2. 前記画像データ取得手段は、トップリブが進行方向と垂直となる状態で搬送される容器に対して、前記トップリブの両側端部の少なくとも一方の外側に設置された撮像装置である請求項１に記載の容器検査装置。
3. 前記判定手段は、容器のトップリブの端部において、破損の長さが、容器を構成する紙材の山折りされた部分同士が接着された重畳部分の長さの７０％以上となる場合を問題ありと判定し、前記重畳部分の長さの７０％未満となる場合を問題なしと判定する請求項１又は請求項２に記載の容器検査装置。
4. ゲーブルトップ型の容器を検査する容器検査方法であって、
   容器のトップリブの両側端部の少なくとも一方の端部の画像データを取得する画像データ取得工程と、
   前記端部の画像データに基づいて、前記トップリブの端部における破損の有無を判定する判定工程と、
   を含む容器検査方法。

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