JP2020032557A - 検査システム、検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】打抜き屑の付着を好適に検出可能な検査システム等を提供する。【解決手段】検査システム１は、基材から打抜かれたブランク２ａの不良を検査するものであり、一対の搬送ロール１１１によりブランク２ａを挟んで搬送する際に、当該一対の搬送ロール１１１を結ぶ方向の搬送ロール１１１の変位を測定する変位センサ６と、変位センサ６の測定値に基づいて、ブランク２ａへの打抜き屑の付着の有無の検査を行う検査装置８と、を備える。また、検査システム１では、照明４とカメラ５が、照明４とカメラ５の間にブランク２ａが位置するように配置され、検査装置８は、カメラ５によってブランク２ａを撮影した画像に基づいて、ブランク２ａの打抜き形状の検査を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、検査システムおよび検査方法に関する。

段ボール箱や紙箱などの包装材を組み立てる前段階で製造される、包装材の展開状態のワークをブランクという。ブランクの製造工程では、段ボールや紙等の基材に印刷を行い、包装材の展開図に対応するように作成された抜型で基材を打抜いてブランクを製造する。

このようなブランクの不良を検査する方法として、特許文献１には、ブランクの印刷面の下方からブランクに光を照射し、ブランクを反射した光を印刷面の下方に配置されたカメラで受光してブランクの撮影を行うことで、撮影画像からブランクの印刷状態と打抜き形状の良否を検査することが開示されている。

特開2006−53080号公報

ブランクの製造工程では、基材の打抜き屑（基材のブランク以外の部分）がブランクから離れずにブランクに付着した状態で搬送されることがあり、特許文献１の検査方法ではそのような打抜き屑の付着を検出することが難しい。

さらに、特許文献１の検査方法では、ブランクに印刷された文字や絵柄と、ブランク内の小窓等の打抜き部を区別することが難しい。そのため、印刷された文字や絵柄の影響により打抜き形状に不良を有すると誤検出され、正確な検査結果が得られない恐れもあった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、打抜き屑の付着を好適に検出可能な検査システム等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、包装材の基材に打抜き加工を施した後のワークの不良を検査する検査システムであって、一対の搬送ロールにより前記ワークを挟んで搬送する際に、前記一対の搬送ロールを結ぶ方向の前記搬送ロールの変位を測定する変位センサと、前記変位センサの測定値に基づいて、前記ワークへの打抜き屑の付着の有無の検査を行う検査装置と、を備えることを特徴とする検査システムである。

本発明では、一対の搬送ロールで検査対象のワークを挟んで搬送する際に、ワークに打抜き屑が付着しているとその厚みにより搬送ロールに変位が生じることを利用し、搬送ロールの変位を変位センサで測定することで従来検出困難であった打抜き屑の付着を確実に検出することができる。

前記ワークに対し検査光を照射する照明と、前記検査光を受光して前記ワークの撮影を行うカメラと、を更に備え、前記ワークは前記照明と前記カメラの間に位置し、前記検査装置は、前記カメラによって前記ワークを撮影した撮影画像に基づいて、前記ワークの打抜き形状の検査を行うことが望ましい。
本発明では、ワークが照明とカメラの間に位置するように照明とカメラを配置してワークの撮影を行い、得られた撮影画像からワークの打抜き形状を検査することができる。当該撮影画像ではワークの打抜き形状が影として現れるので、ワークに文字や絵柄が印刷されていても打抜き形状の検査に影響することは無く、高精度な検査が可能になる。

前記変位センサは、例えば弾性体を有する接触式センサである。
これにより、打抜き屑の付着の有無の検査精度を高めることができる。

前記変位センサは、前記搬送ロールの回転軸方向に複数設けられることも望ましい。
これによっても、打抜き屑の付着の有無の検査精度が向上する。

第２の発明は、包装材の基材に打抜き加工を施した後のワークの検査を行う検査方法であって、一対の搬送ロールにより前記ワークを挟んで搬送する際に、前記一対の搬送ロールを結ぶ方向の前記搬送ロールの変位を変位センサにより測定し、検査装置が、前記変位センサの測定値に基づいて、前記ワークへの打抜き屑の付着の有無の検査を行うことを特徴とする検査方法である。

本発明により、打抜き屑の付着を好適に検出可能な検査システム等を提供することができる。

ブランク製造装置１００の概略を示す図。 ブランク２ａを示す図。 検査システム１を示す図。 検査部１０６の出口近傍の搬送ロール１１１を示す図。 ブランク２ａの検査方法を示すフローチャート。 ブランク２ａの撮影画像を示す図。 打抜き屑２２が付着したブランク２ａを示す図。 検査部１０６の出口近傍の搬送ロール１１１を示す図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．ブランク製造装置１００）
図１は、本発明の実施形態の検査システムを有するブランク製造装置１００の構成を示す概略図である。ブランクは、包装材を組み立てる前段階で製造される、包装材の展開状態のワークである。本実施形態において、包装材は紙を基材とする紙箱であるものとする。

図１に示すように、ブランク製造装置１００は、給紙部１０１、印刷部１０２、打抜き部１０３、搬送部１０４、屑除去部１０５、検査部１０６、コンベア部１０７、デリバリ部１０８等を有する。

給紙部１０１は、ウェブ状の基材２（紙）が巻付けられたリールを有する。基材２は当該リールから巻出されて印刷部１０２に供給される。

印刷部１０２は、給紙部１０１から供給された基材２に所定の文字や絵柄の印刷を行う。印刷部１０２は例えばオフセット印刷を行うものであるが、これに限ることはない。

打抜き部１０３は、抜型１０３ａの昇降動作により印刷後の基材２に打抜き加工を施すものである。

抜型１０３ａはブランクの打抜き形状に対応するように複数の刃を有し、抜型１０３ａを保持する昇降機構（不図示）を昇降させることで基材２の打抜きが行われる。抜型１０３ａは基材２の搬送経路の上下に対向して配置され、これらを昇降させることにより抜型１０３ａの刃で基材２を上下から挟んで断裁する。

図２はブランク２ａの例であり、本実施形態ではブランク２ａ内の小窓２１（打抜き部）もこの段階で打抜かれる。

搬送部１０４は、ブランク２ａを屑除去部１０５まで搬送するものであり、コンベア等が用いられる。

屑除去部１０５は、ブランク２ａに付着した打抜き屑や紙粉等を除去するものである。

検査部１０６は、屑除去部１０５から搬送されたブランク２ａに対し、打抜き形状の良否、打抜き屑の付着の有無について検査を行うものである。検査部１０６には、これらの検査用に在荷センサ３、照明４、カメラ５、変位センサ６等が設けられるが、その詳細については後に説明する。

コンベア部１０７は、検査部１０６での検査を終えたブランク２ａをデリバリ部１０８まで搬送するものである。コンベア部１０７では、検査結果に応じてブランク２ａの良品、不良品を選別し、良品のみをデリバリ部１０８に搬送して不良品はリジェクト（自動排出）する。コンベア部１０７は、例えば一般的なリジェクト機能を有するロールコンベア等によって実現できる。

デリバリ部１０８は、コンベア部１０７から搬送されるブランク２ａを順次積み重ねた状態で保持するものであり、蓄積されたブランク２ａは次工程に送られる。

（２．検査システム１）
図３は本発明の実施形態の検査システム１の構成を示す図である。図３に示すように、検査システム１は、在荷センサ３、照明４、カメラ５、変位センサ６、検査装置８等を有する。

また、検査部１０６はブランク２ａの搬送用の搬送ロール１１１を備えており、搬送ロール１１１は検査部１０６の入口近傍、出口近傍でそれぞれ上下一対に設けられる。ブランク２ａは、上下の搬送ロール１１１によりブランク２ａの厚さ方向に挟んで搬送される。ブランク２ａの搬送方向を図中矢印Ａで示す。

在荷センサ３は、検査部１０６の入口近傍に設けられ、検査部１０６の入口近傍の搬送ロール１１１を出たブランク２ａを検知する。在荷センサ３は例えば反射光検出型の光電センサであるが、これに限ることはない。

照明４とカメラ５は、搬送されるブランク２ａを撮影するためのものである。照明４とカメラ５は、ブランク２ａが照明４とカメラ５の間に位置するように配置される。図３の例では照明４がブランク２ａの下方に設けられ、カメラ５がブランク２ａの上方に設けられるが、その配置は逆でもよい。

照明４は、ブランク２ａに向かって検査光を照射する。照明４には例えば一般的なLED(Light Emitting Diode)ライン照明等を用いることができ、光源の長手方向をブランク２ａの幅方向に合わせて配置する。ブランク２ａの幅方向はブランク２ａの搬送方向と平面において直交する方向であり、図３の紙面法線方向に対応する。検査光の照射方向はブランク２ａの平面と直交するように調整される。

カメラ５は、照明４から照射される検査光を受光素子で受光してブランク２ａの撮影を行う。カメラ５には例えば多階調のグレースケール画像を取得できる一般的なラインセンサ等を用いることができ、受光素子の配列方向をブランク２ａの幅方向に合わせて配置する。カメラ５の光軸はブランク２ａの平面と直交するように調整される。

変位センサ６は、上下一対の搬送ロール１１１によりブランク２ａを挟んで搬送する際に、当該一対の搬送ロール１１１を結ぶ方向（図３の上下方向に対応する）の搬送ロール１１１の変位を測定するものである。特に本実施形態では、検査部１０６の出口近傍の上下の搬送ロール１１１のうち上側の搬送ロール１１１の変位を測定する。当該搬送ロール１１１には、ロール上部と滑動可能に接する押えカバー１１２が設けられ、変位センサ６は搬送ロール１１１の変位として押えカバー１１２の変位を測定する。

変位センサ６は、押えカバー１１２に接触する接触子６１をばね６２（弾性体）により押えカバー１１２側に付勢した接触式センサであり、ばね６２として例えばコイルばねが用いられ、その縮み量により押えカバー１１２（搬送ロール１１１）の変位を測定する。ただし、ばね６２として板ばねなどその他のばねを用いても良い。

図４は検査部１０６の出口近傍の搬送ロール１１１をその回転軸方向に沿って見た図である。本実施形態において、下側の搬送ロール１１１の回転軸１１３は一定の高さに固定されているが、上側の搬送ロール１１１の回転軸１１３の両端はエアシリンダなどの昇降機構（不図示）にそれぞれ接続され、搬送中のブランク２ａの厚みに追従して矢印Ｂに示すように昇降可能となっている。なお、本実施形態では変位センサ６が搬送ロール１１１の回転軸方向に複数設けられる。

検査装置８は、カメラ５により撮影したブランク２ａの撮影画像や変位センサ６の測定値からブランク２ａの検査を行うものである。また検査装置８は、カメラ５による撮影や変位センサ６による測定に係る制御を実行する。検査装置８は制御部や記憶部等を備え、例えば一般的なコンピュータやPLC(Programmable Logic Controller)等から構成される。

なお、検査部１０６の入口近傍の搬送ロール１１１にはエンコーダー（不図示）が取付けられる。エンコーダーは、搬送ロール１１１が所定角度回転する毎にパルス信号を検査装置８に送信する。パルス信号は、カメラ５の撮影タイミングや変位センサ６の測定タイミングの制御に用いられる。エンコーダーは上下の搬送ロール１１１のどちらに取付けてもよい。

（３．ブランク２ａの検査方法）
次に、図５等を参照してブランク２ａの検査方法について説明する。図５はブランク２ａの検査方法を示すフローチャートである。

本実施形態では、まず、検査部１０６を搬送されるブランク２ａをカメラ５によって撮影する（Ｓ１）。

ここでは、在荷センサ３が検査部１０６の入口近傍の搬送ロール１１１を出たブランク２ａを検知すると、検査装置８は前記のエンコーダーから受信したパルス信号のカウントとカメラ５によるブランク２ａの撮影を開始する。検査装置８は、搬送中のブランク２ａをカメラ５により撮影し続け、パルス信号のカウント値が予め定める撮影終了パルス数に達すると、カメラ５による撮影を終了する。

図６はＳ１で撮影したブランク２ａの撮影画像の例である。本実施形態では照明４とカメラ５の間にブランク２ａが位置するように照明４とカメラ５を配置しているので、撮影画像ではブランク２ａの打抜き形状が影（図６のグレー部分）として現れる。そのため、ブランク２ａに印刷された文字や絵柄は撮影画像に現れない。

図５のフローチャートの説明に戻る。本実施形態では、さらに、ブランク２ａが検査部１０６の出口近傍の上下の搬送ロール１１１を通過する間、変位センサ６により上側の搬送ロール１１１の変位を前記したように測定する（Ｓ２）。

Ｓ２において、検査装置８は、パルス信号のカウント値が予め定める測定開始パルス数に達すると、変位センサ６による測定を開始する。変位センサ６は所定の時間間隔で測定を行い、測定を行う毎に測定値を検査装置８に送信する。検査装置８は、パルス信号のカウント値が予め定める測定終了パルス数に達すると、変位センサ６による測定を終了する。

検査装置８は、Ｓ１で取得したブランク２ａの撮影画像から、ブランク２ａの打抜き形状の検査を行う（Ｓ３）。

本実施形態では、Ｓ３において、撮影画像と基準画像の比較により打抜き形状の不良検査を行う。基準画像は、Ｓ１と同様の手順で打抜き形状に不良の無いブランク２ａを撮影したものである。

Ｓ３では、例えば、撮影画像の各画素の輝度値を、基準画像の対応する位置にある画素の輝度値で減じてその絶対値を取り差分画像を作成する。そして、差分画像を所定の閾値で二値化して不良候補を抽出し、不良候補の面積が所定値以上であればそれを不良とする。しかしながら、検査方法はこれに限らない。

また検査装置８は、Ｓ２で取得した変位センサ６の測定値から、ブランク２ａへの打抜き屑の付着の有無の検査を行う（Ｓ４）。

すなわち、ブランク２ａに打抜き屑が付着していない場合、ブランク２ａの厚みは一定であり変位センサ６の測定値は一定範囲に収まるが、小窓２１等の打抜き時に図７のように打抜き屑２２がブランク２ａに付着すると、その位置の厚みが大きくなる。そのため、ブランク２ａが上下の搬送ロール１１１を通過する際に図８（ａ）、（ｂ）の矢印Ｃに示すように上側の搬送ロール１１１が上昇して変位センサ６の測定値が大きくなる。

従って、ブランク２ａが上下の搬送ロール１１１を通過する間の変位センサ６の測定値が一定範囲を超えた場合、ブランク２ａへの打抜き屑の付着が有るとし、測定値が一定範囲内に収まっていれば付着が無いと判定できる。

なお、本実施形態では図４、図８等で示すように変位センサ６を複数設け、変位センサ６毎に測定値を取得することで検査精度を向上させることができる。本実施形態では、例えば少なくとも１つの変位センサ６の測定値が上記の一定範囲を超えればブランク２ａへの打抜き屑２２の付着が有るとする。

また本実施形態では、どの変位センサ６の測定値が上記の一定範囲を超えたかにより、ブランク２ａに打抜き屑２２が付着した位置を特定することもできる。

例えば図８（ｂ）のケースでは、ブランク２ａの幅方向の端部に打抜き屑２２が付着していることにより当該端部に対応する位置の変位センサ６で測定値が大きくなるが、反対側の端部では変位センサ６の測定値が小さい。そのため、ブランク２ａの幅方向の一方の端部に対応する位置の変位センサ６でのみ測定値が一定範囲を超えるようなケースでは、図８（ｂ）のように当該一方の端部に打抜き屑２２が付着していると特定できる。

図５のフローチャートの説明に戻る。Ｓ３においてブランク２ａの打抜き形状の不良が無いと判定され、且つＳ４においてブランク２ａへの打抜き屑２２の付着が無いと判定された場合（Ｓ３；ＮＯおよびＳ４；ＮＯ）、検査装置８は特に処理を行うことなくブランク２ａは良品としてデリバリ部１０８に搬送される。

一方、検査装置８は、Ｓ３においてブランク２ａの打抜き形状の不良が有ると判定するか、またはＳ４においてブランク２ａへの打抜き屑２２の付着が有ると判定した場合（Ｓ３；ＹＥＳまたはＳ４；ＹＥＳ）、リジェクト信号をコンベア部１０７に出力し、当該ブランク２ａを所定のタイミングにてコンベア部１０７でリジェクト（自動排出）させる（Ｓ５）。

以上説明したように、本実施形態の検査システム１では、一対の搬送ロール１１１で検査対象のブランク２ａを挟んで搬送する際に、ブランク２ａに打抜き屑２２が付着しているとその厚みにより搬送ロール１１１に変位が生じることを利用し、搬送ロール１１１の変位を変位センサ６で測定することで従来検出困難であった打抜き屑２２の付着を確実に検出することができる。また搬送ロール１１１はブランク２ａを挟んで搬送するので測定時にブランク２ａのバタつきが起きることも無く、搬送中に測定を行うことによりインラインで高速な検査が可能になる。

また本実施形態では、ブランク２ａが照明４とカメラ５の間に位置するように照明４とカメラ５を配置してブランク２ａの撮影を行い、得られた撮影画像からブランク２ａの打抜き形状を検査することができる。当該撮影画像ではブランク２ａの打抜き形状が影として現れるので、ブランク２ａに文字や絵柄が印刷されていても打抜き形状の検査に影響することは無く、高精度な検査が可能になる。

カメラ５による撮影画像ではブランク２ａの打抜き形状が影として現れるので打抜き屑２２の有無の検査はできないが、本実施形態では前記のように変位センサ６を用いて打抜き屑２２の有無の検査を行うことができる。このように、本実施形態では複数の検査を相補的に行うことで、ブランク２ａの不良を確実に検出することができる。なおブランク２ａに印刷された文字や絵柄についての検査は、別途設けた画像検査装置等により行うことができる。

また本実施形態では変位センサ６を搬送ロール１１１の回転軸方向に複数設けることで、検査精度が向上し、打抜き屑２２の付着位置も特定可能になる。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば変位センサ６として、搬送ロール１１１の位置を非接触で測定するレーザー距離計などを用いてもよい。ただし、本実施形態のようにばね６２を有する接触式のセンサを用いることで打抜き屑の付着の有無の検査精度を高めることができ、好ましい。ばね６２の代わりに、その他の弾性体、例えばゴムやショックアブソーバー、ダンパーなどを利用することも可能である。

また本実施形態ではＳ５においてブランク２ａの不良品をコンベア部１０７でリジェクトしているが、その代わりにコンベア部１０７内でのブランク２ａの搬送を遅くする又は一時停止する等して、ブランク２ａの不良品を作業者が確認し、直接抜き取れるようにしてもよい。

また本実施形態では変位センサ６を搬送ロール１１１の回転軸方向に複数設けているが、１つのみ設けることも可能である。ただしこの場合、変位センサ６から遠い位置の打抜き屑２２を検出しにくくなり、検査精度の点では本実施形態のように変位センサ６を複数設けるのが好ましい。

また本発明の検査システム１は、紙箱以外の包装材、例えば段ボール箱のブランクなどの検査にも適用可能である。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１：検査システム
２：基材
２ａ：ブランク
３：在荷センサ
４：照明
５：カメラ
６：変位センサ
８：検査装置
２１：小窓
２２：打抜き屑
６１：接触子
６２：ばね
１００：ブランク製造装置
１１１：搬送ロール

Claims (5)

1. 包装材の基材に打抜き加工を施した後のワークの検査を行う検査システムであって、
   一対の搬送ロールにより前記ワークを挟んで搬送する際に、前記一対の搬送ロールを結ぶ方向の前記搬送ロールの変位を測定する変位センサと、
   前記変位センサの測定値に基づいて、前記ワークへの打抜き屑の付着の有無の検査を行う検査装置と、
   を備えることを特徴とする検査システム。
2. 前記ワークに対し検査光を照射する照明と、
   前記検査光を受光して前記ワークの撮影を行うカメラと、
   を更に備え、
   前記ワークは前記照明と前記カメラの間に位置し、
   前記検査装置は、前記カメラによって前記ワークを撮影した撮影画像に基づいて、前記ワークの打抜き形状の検査を行うことを特徴とする請求項１記載の検査システム。
3. 前記変位センサは、弾性体を有する接触式センサであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の検査システム。
4. 前記変位センサは、前記搬送ロールの回転軸方向に複数設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の検査システム。
5. 包装材の基材に打抜き加工を施した後のワークの検査を行う検査方法であって、
   一対の搬送ロールにより前記ワークを挟んで搬送する際に、前記一対の搬送ロールを結ぶ方向の前記搬送ロールの変位を変位センサにより測定し、
   検査装置が、前記変位センサの測定値に基づいて、前記ワークへの打抜き屑の付着の有無の検査を行うことを特徴とする検査方法。