JP2542638B2 - 缶の首部寸法検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、缶飲料等に用いられる缶の外形寸法を測
定して検査するための装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、缶飲料などの缶には２ピース缶等のように缶胴
と缶蓋とを別体に構成し、これらを巻締め固定したもの
が提供されている。このような缶においては、巻き締め
した箇所が缶胴の外径よりも大径となると梱包に支障を
来すため、従来においては、第10図に示すように、缶胴
の開口部側の首部に絞り加工を施したネッキング缶と呼
ばれるものが使用されている。

ところで、上記ネッキング缶の成形寸法にばらつきが
生じると、巻締め不良等のトラブルが発生することか
ら、製缶ラインにおいて各種の寸法検査が行われてい
る。特に、首部の絞り形状については、従来、首部を拡
大投影機で映し出し、その投影図の寸法を肉眼で読み取
って検査するようにしている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記のような肉眼による検査では、検査す
る作業者によって読取り誤差が生じるため高い精度で測
定することができない。また、検査に従事する作業者も
ある程度の熟練を要することから、人的コストが高くな
る等の問題があった。

［発明の目的］ この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ネッ
キング缶の首部の寸法検査を自動的に行うことができる
のは勿論のこと、高い精度で測定することができ、検査
の信頼性を大幅に向上させることができる缶の首部寸法
検査装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明の缶の首部寸法検査装置は、上述したネッキ
ング缶において絞り加工が施された缶の首部の形状寸法
を検査する缶の首部寸法検査装置であって、缶を支持し
て缶の軸線方向に移動させる移動機構と、この移動機構
の位置を連続的に測定してＸ座標信号として出力する位
置測定機構と、缶にその直径方向から光を照射し、受光
した光の缶の直径方向における長さを連続的に測定して
Ｙ座標信号として出力する光学式測定機構と、上記位置
測定機構からのＸ座標信号とこれに対応する上記光学式
測定機構からのＹ座標信号とに基づいて缶の首部の投影
画像の輪郭線を解析し、その良否の判定を行うデータ処
理機構とを備えて構成したものである。

［作用］ 位置測定機構による測定結果はＸ座標信号としてデー
タ処理機構に入力され、光学式測定機構による測定結果
はＹ座標信号としてデータ処理機構に入力される。デー
タ処理機構は、これら入力信号から缶の投影画像を把握
し、その投影画像の輪郭線が予め設定された基準形状の
範囲を逸脱する場合にはその缶を不良品とみなし所定の
信号を発する。

［実施例］ 以下、第１図および第２図を参照しながら本発明の一
実施例について説明する。第１図は実施例の缶の首部寸
法検査装置を示す平面図、第２図はその側面図である。
これらの図において符号１はフレームである。フレーム
１には、スタンド２が取り付けられ、スタンド２には軸
線を第２図中左右方向へ向けたガイドシャフト３・３が
取り付けられている。これらガイドシャフト３・３には
スライドテーブル４がブッシュ５…を介してその軸線方
向へ摺動自在に支持されている。また、スタンド２に
は、送りねじ６がガイドシャフト３・３の中央に位置さ
せて回転自在に支持されている。そして、この送りねじ
６は、上記スライドテーブル４に取り付けたナット部材
７に螺合せしめられ、かつ、その先端部はフレーム１に
取り付けたステッピングモータ８にカップリング９を介
して連結されている。この構成のもとに、スライドテー
ブル４は、ステッピングモータ８を回転させることによ
って前後方向（第１図中矢印Ｘ・Ｙ方向）へ向かって摺
動するようになっている。また、スライドテーブル４の
右側面にはプレート10が取り付けられ、このプレート10
には、フレーム１にスタンド11を介して取り付けたデジ
タルゲージ（位置測定機構）12の測定子12aが押圧せし
められている。デジタルゲージ12は、スライドテーブル
４の前後方向の位置を測定するものである。

また、スライドテーブル４の上面には、駆動軸13aを
第１図中右方へ向けたロータ13が取り付けられている。
駆動軸13aは、90゜正逆方向へ回転可能になされ、この
駆動軸13aには載置台14が取り付けられている。載置台1
4は、ネッキング缶Ａの缶胴と二箇所で線接触するよう
に断面Ｖ字状になされた位置決め部14aと、この位置決
め部14aに対してほぼ直交せしめられた把持部14bとから
構成されている。ここで、把持部14bは、図示しない真
空吸引装置に接続されており、ネッキング缶Ａの底部を
吸着するようになされている。そして、載置台14は、ロ
ータ３の駆動軸13aを第２図中反時計回りに回転させる
ことによってその把持部14bが直立し、ネッキング缶Ａ
の軸線を水平に位置させるようになっている。

さらに、スライドテーブル４には、駆動軸15aを上方
へ向けたロータ15が取り付けられている。ロータ15の駆
動軸15aには位置決めアーム16が取り付けられている。
位置決めアーム16の側部は平面視Ｖ字状に形成されてい
る。この位置決めアーム16は、第１図中時計回りに回転
させることにより、上記載置台14の位置決め部14aとに
よって把持部14b上に載置されたネッキング缶Ａの側部
を挟持し、これによってネッキング缶Ａの位置決めを行
うものである。なお、図中符号17は、把持部14bに載置
されたネッキング缶Ａを検知するための光学式センサ、
18,19はスライドテーブル４の前進端および後退端を検
知するための磁気センサである。

次に、フレーム１には、光学式測定機構20が配置され
ている。光学式測定機構20としては、半導体レーザスキ
ャンマイクロメータ等が好適に用いられる。この光学式
測定機構20は投光部21と受光部22とを有している。投光
部21は、第２図中Ｐで示す上下方向の幅を有し、かつ厚
さの極めて薄い光束を発するようになされている。ま
た、受光部22は、投光部21から発せられた光束の上下方
向の長さを測定する機能を有している。この受光部22に
よる測定結果および上記デジタルゲージ12による測定結
果は、図示しないデータ処理機構に入力されるようにな
っている。

次に、上記缶の首部寸法検査装置によりネッキング缶
Ａの首部の寸法検査を行う工程について説明する。

まず、ロボットハンドあるいは人手によって予め水平
に位置せしめられた載置台14の把持部14bにネッキング
缶Ａが載置されると、このネッキング缶Ａを光学式セン
サ17が検知し、この検知信号により位置決めアーム16が
時計回りに回転する。すると、位置決めアーム16の側部
がネッキング缶Ａの缶胴に当接し、載置台14の位置決め
部14aに押圧されてその位置が決まる。同時に、真空吸
引装置が作動してネッキング缶Ａが把持部14bに吸着固
定される。

次に、位置決めアーム16が反時計方向へ回転するとと
もに載置台14が反時計回りに90゜回転し、ネッキング缶
Ａの軸線は水平方向を向く。次に、スライドテーブル４
が前方へ移動し、その位置をデジタルゲージ12が測定す
る。この測定結果はＸ座標信号としてデータ処理機構へ
入力される。そして、ネッキング缶Ａの先端部が光学式
測定機構20の光束を遮り、受光部22に感知される光束の
長さが測定される。この測定結果はＹ座標信号としてデ
ータ処理機構へ入力される。データ処理機構は、ネッキ
ング缶Ａの先端部が光束に達したときの位置をネッキン
グ缶ＡにおけるＸ座標の原点とし、この原点位置に対す
るネッキング缶Ａの相対距離をＸ座標として把握する。
また、データ処理機構は、Ｘ座標に対応するＹ座標信号
により、ネッキング缶Ａの投影画像を把握する。そし
て、その投影画像の輪郭線が予め設定された基準形状の
範囲を逸脱するか否かを解析し、逸脱する場合にはその
ネッキング缶Ａを不良品とみなし所定の信号を発する。

上記缶の首部寸法検査装置においては、光学式測定器
20およびデジタルゲージ12のXY座標信号によってネッキ
ング缶Ａの投影画像を把握し、その輪郭線の解析をデー
タ処理機構による電気的演算結果によって行うから、測
定誤差や読取り誤差がほとんどなく、ネッキング缶Ａの
首部の寸法測定を極めて高い精度で行うことができ、検
査の信頼性を大幅に向上させることができる。また、上
記一連の動作は予めプロミラミングされた手順により全
て自動的に行われるので、検査作業を無人化することが
可能となる。

次に、上記缶の首部寸法検査装置を使用した缶の総合
検査装置の一例について第３図ないし第９図を参照しな
がら説明する。

第３図は、総合検査装置の全体を示す平面図である。
この図に示す検査装置は、ロボットハンドＢの周囲に、
缶ストッカーＣ、フランジ高さ測定部Ｄ、フランジ幅測
定部Ｅ、前述のものと同じ構成の首部寸法測定部Ｆ、フ
ランジ内径測定部Ｇを時計回りに配置して構成されてい
る。

ここで、缶ストッカーＣは、ネッキング缶Ａの両端部
を水平方向へ互いに離間したガイドプレート30・30に掛
けて複数収納するようになされたもので、ネッキング缶
Ａの長さ（例えば500ml缶や350ml缶など）に応じてガイ
ドプレート30・30の間隔が設定されたものである。ま
た、ガイドプレート30は、ロボットハンドＢ側へ向けて
下方へ傾斜して配置されるとともに、上下に複数段設け
られており、製缶ラインの製造ロット毎に仕分けられる
ようになっている。

次に、フランジ高さ測定部Ｄは、ネッキング缶Ａの底
部から開口部に巻締め成形用に形成されたフランジ部上
縁までの高さを測定するものであって、次のように構成
されている。

すなわち、第４図および第５図において符号31はフレ
ームである。フレーム31の上面には、軸受32が取り付け
られている。軸受32の内部には、軸線を上下方向に向け
た軸体33がその軸線回りに回転自在に支持されている。
軸体33の上端面にはステッピングモータ34aによって回
転可能になされたターンテーブル34が取り付けられてい
る。ターンテーブル34および軸体33の中央部には、真空
吸引装置に接続された貫通孔（それぞれ図示せず）が形
成されており、その貫通孔真空吸引することによって上
面に載置されるネッキング缶Ａを吸着することができる
ようになっている。また、ターンテーブル34の上面に
は、ネッキング缶Ａを位置決めするためのＶ字ブロック
35が取り付けられている。

一方、フレーム31には、台36が取り付けられている。
台36には、エアーシリンダ37によって上記Ｖ字ブロック
35に対して接近離間可能になされた押駒38が取り付けら
れている。押駒38は、エアーシリンダ37のピストンロッ
ドを伸長状態とすることによりネッキング缶Ａの側面に
当接し、これによってネッキング缶ＡをＶ字ブロック35
に押圧し、その軸線をターンテーブル34の軸線に一致さ
せるものである。

また、フレーム31上面の第４図中右側にはスタンド39
が取り付けられている。スタンド39には、軸線を上下方
向へ向けたシャフト40が上下方向へ摺動自在に配置され
ている。このシャフト40の上端部にはアーム41が取り付
けられている。アーム41の一端部には、ラック42が長手
方向を上下に向けて取り付けられている。ラッチ42は、
レバーシブルモータ43によって上下方向へ移動可能にな
されている。

また、アーム41の他端部には、軸線をターンテーブル
34の回転中心と一致させたガイドリング44が取り付けら
れている。ガイドリング44の外周は、その下半分がそろ
ばん玉状に形成され、外周の一部には平坦な逃し44aが
形成されている。このガイドリング44は、シャフト40を
下降させることによりネッキング缶Ａに挿入され、これ
によってネッキング缶Ａの上端部における変形を矯正し
て真円状にするものである。また、スタンド39には、上
下方向へ互いに離間した磁気センサ45・45が取り付けら
れている。これら磁気センサ45・45は、アーム41を検出
することによって設定された上昇端および下降端の位置
に停止させるものである。なお、図中符号46はターンテ
ーブル34状に載置されたネッキング缶Ａを検出するため
の光学式センサである。

次に、フレーム31には、軸線を上下方向へ向けたシャ
フト47が配置され、シャフト47の上端部にはゲージアー
ム48が取り付けられている。ゲージアーム48の先端部に
は測定子49aを下方へ向けたデジタルゲージ49が取り付
けられている。上記測定子49aは、軸線をネッキング缶
Ａの径方向へ向けかつ回転自在になされたローラ50を有
しており、上下方向へ摺動自在になされるとともに下方
へ向けて付勢されている。また、測定子49aには、水平
方向へ突出するレバー51が取り付けられている。

一方、ゲージアーム48の長手方向中間部には、ピスト
ンロッド52aを下方へ向けたエアーシリンダ52が取り付
けられ、上記ピストンロッド52aには円板53が取り付け
られている。この円板53の上面には上記レバー25が載置
されており、これによって、上記測定子49aは、上記ピ
ストンロッド52aを伸長状態とすることにより円板53と
ともに下降し、ネッキング缶Ａのフランジ部上縁に載置
されるようになっている。

次に、フレーム31には台54を介してエアーシリンダ55
がそのピストンロッド55aを上方へ向けて取り付けら
れ、そのピストンロッド55aにはプレート56が取り付け
られている。プレート56には、長手方向を第５図中左右
方向へ向け、かつ、レバーシブルモータ57によって同方
向へ摺動可能になされたラック58が支持されている。ラ
ック58の先端部には、マスターゲージ59が取り付けられ
ている。マスターゲージ59は、デジタルゲージ49のゼロ
設定を行うためのものである。すなわち、フランジ高さ
の測定に先立ってマスターゲージ59の高さを測定し、こ
の測定値にフランジ高さの実測値を加算することによっ
て実際の値を把握する。

次に、フランジ幅測定部Ｅについて説明すると、第６
図において符号60はフレームである。フレーム60の右側
には、ガイドシャフト61・61によって左右方向へ摺動自
在に支持され、かつ送りネジ62およびこの送りネジ62を
回転させるステッピングモータ63によって摺動可能とさ
れたスライド64が配置されている。スライド64には、エ
アーシリンダ65によって第７図中上下方向へ摺動可能に
なされた支持台66が取り付けられ、支持台66には、中心
線を左右方向へ向けたチャック67が取り付けられてい
る。このチャック67は、ステッピングモータ68によって
回転可能になされている。

また、フレーム60の右側にはスタンド69が取り付けら
れ、このスタンド69には、軸線を上下方向へ向けてた２
つのガイドシャフト70・70が取り付けられ、ガイドシャ
フト70・70には、送りねじ71とこの送りねじ71を回転さ
せるステッピングモータ72とによって上下方向へ摺動可
能になされた上下スライド73が支持されている。上下ス
ライド73にはマンドレルシャフト74がその軸線を左右方
向へ向けて取り付けられている。マンドレルシャフト74
の軸線の高さは、上記チャック67の中心線と同じ高とな
るように位置せしめられている。また、上下スライド73
には、ストッパー75がマンドレルシャフト74の側方に位
置させて取り付けられている。そして、マンドレルシャ
フト74にはネッキング缶Ａがかぶせられ、上記ストッパ
ー75に突き当ててその位置決めがなされるようになって
いる。

また、上下スライド73には、測定子76aを下方へ向け
たデジタルゲージ76と、上記測定子76aを上下方向へ移
動させるエアーシリンダ77が取り付けられている。上記
測定子76aおよびエアーシリンダ77のピストンロッドに
は前述のものと同じレバー51、円板53がそれぞれ取り付
けられている。なお、図中符号78は、ネッキング缶Ａを
検出するための光学式センサである。

次に、フランジ内径測定部Ｇは、フランジ部の最も小
径な部分の内径を測定するものであって、次のように構
成されている。すなわち、第９図において符号80はフレ
ームである。フレーム80の右側には、ステッピングモー
タ81によって上下方向へ移動可能になされたラック82が
支持され、ラックの上端部には、長手方向を上下方向へ
向けた支持アーム83が取り付けられ、支持アーム83の左
端部には支持具84が取り付けられている。支持具84の上
端部には測定子85aを下方へ向けた磁気式距離計85が取
り付けられている。また、支持具84の下端部には、軸線
を上記測定子85aの軸線と一致させたゲージ86が上下方
向へ摺動自在に支持されている。ゲージ86の下端外周部
は下方へ向かうに従って漸次縮径するテーパ状に形成さ
れている。

一方、ゲージ86の下方には、テーブル87が配置されて
いる。テーブル87の中央部には孔87aが形成され、テー
ブル87上に載置されたネッキング缶Ａは孔87aに接続さ
れた図示しない真空吸引装置により、吸着固定されるよ
うになっている。また、テーブル87の両側には、ネッキ
ング缶Ａの芯出しを行うための位置決めブロック88・88
が互いに接近離間可能に配置されている。なお、図中符
号89は光学式センサである。

次に、上記総合検査装置によってネッキング缶Ａの各
種寸法検査を行う工程について説明する。

フランジ高さ測定部Ｄ 測定開始時にあっては、まず、マスターゲージ59がデ
ジタルゲージ49の下まで移動してターンテーブル34上に
載置される。次に、円板53の下降によりデジタルゲージ
49の測定子49aがマスターゲージ59の上面に載置され、
その高さを測定する。

次に、ロボットハンドＡがいずれかの缶ストッカーＣ
を選択し、そこからネッキング缶Ａを取り出してターン
テーブル34上に載置する。すると押駒38が前進してネッ
キング缶Ａの缶胴に当接し、これをＶ字ブロック35に押
圧してその位置決めを行う。同時に、ガイドリング44が
下降してネッキング缶Ａ内に挿入され、その変形を矯正
する。次に、円板53が下降して測定子49aがフランジ部
の上縁に載置される。これと同時にターンテーブル34が
回転し、測定子49aはフランジ部の高さ応じて上下す
る。このときの測定値に上記マスターゲージ59の測定結
果が加算され、フランジ高さの実際の値としてマイクロ
コンピューター等の制御装置に記憶される。

フランジ幅測定部Ｅ ロボットハンドＢはネッキング缶Ａをチャック67に把
持させる。このときチャック67はマンドレルシャフト74
から水平方向へずれた位置にあり、ロボットハンドＢか
らのネッキング缶Ａの受け渡しが容易に行われるように
なっている。次に、チャック67は、マンドレルシャフト
74の前方へ移動し、第６図中左方へ前進してネッキング
缶Ａをマンドレルシャフト74にかぶせ、ストッパー75に
突き当てる。次に、デジタルゲージ76の測定子76aが下
降してフランジ部の縁部にに当接する。このときのデジ
タルゲージ43による測定値はマイクロコンピュータ等に
よって記憶される。次に、チャック67が回転し、上記と
同様にして複数箇所において測定する。なお、デジタル
ゲージ76のゼロ設定は、その測定子76aをマンドレルシ
ャフト74の側面に当接させて行う。

首部寸法測定部 ネッキング缶Ａの受け渡しがロボットハンドＢによっ
てなされ、前述した工程と同様にして測定する。

フランジ内径測定部 ロボットハンドＢによってネッキング缶Ａがテーブル
87上に載置されると、光学式センサ89がこれを検知し、
この検知信号によって位置決めブロック88・88が前進し
てネッキング缶Ａを挟持する。同時に真空吸引装置が作
動してネッキング缶Ａをテーブル87上に吸着固定する。
次に、支持アーム83が所定の位置まで下降し、ゲージ86
がネッキング缶Ａ内に挿入される。そして、ゲージ86の
支持体84に対する位置は、デジタルゲージ85によって測
定される。ここで、フランジ部の内径は、ゲージ86の挿
入長さと比例関係にあるから、マイクロコンピューター
は、デジタルゲージ85の測定結果を実際のフランジ内径
に換算して記憶する。

以上の測定結果はマイクロコンピュータによって判断
され、測定値が所定の範囲を逸脱する場合に警報を発す
る。また、マイクロコンピュータに記憶された測定値は
日毎あるいは月毎に集計され、その結果がプリントアウ
トされる。

上記総合検査装置においては、測定点数の多いネッキ
ング缶Ａの寸法測定を各測定部により自動的に測定し、
かつ測定結果の判定を電気的演算処理で行うから、検査
作業の無人化を可能とし、しかも、極めて短時間で行う
ことができるのは勿論のこと、検査の信頼性を大幅に向
上させることができる。そして、特に、従来においては
拡大投影機による目視にたよらざるを得なかった首部形
状の判定をも電気的演算処理によって行うことができる
から、検査の信頼性をより一層向上させることができ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の缶の首部寸法検査装
置においては、缶を支持して缶の軸線方向に移動させる
移動機構と、この移動機構の位置を連続的に測定してＸ
座標信号として出力する位置測定機構と、缶にその直径
方向から光を照射し、受光した光の缶の直径方向におけ
る長さを連続的に測定してＹ座標信号として出力する光
学式測定機構と、上記位置測定機構からのＸ座標信号と
これに対応する上記光学式測定機構からのＹ座標信号と
に基づいて缶の首部の投影画像の輪郭線を解析し、その
良否の判定を行うデータ処理機構とを備えて構成してい
るから、缶の首部の寸法検査を自動的に行うことができ
るのは勿論のこと、ネッキング缶のように複雑な首部形
状を有するものであっても、その形状寸法を輪郭線とし
て把握して極めて高い精度で測定することができ、検査
の信頼性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は缶の首部寸法検査装置を示す側面図、第２
図は第１図のII方向矢視図、第３図ないし第９図は上記
首部寸法検査装置を用いた缶の総合検査装置の位置例を
示すもので、第３図はその全体を示す平面図、第４図は
フランジ高さ測定部を示す側面図、第５図は第４図のＶ
方向矢視図、第６図はフランジ幅測定部を示す側面図、
第７図は第６図のVII方向矢視図、第８図は第６図のVII
I方向矢視図、第９図はフランジ内径測定部を示す側面
図、第10図はネッキング缶を示す破砕側断面図である。 12……デジタルゲージ（位置測定機構）、 20……光学式測定機構。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ネッキング缶において絞り加工が施された
   缶の首部の形状寸法を検査する缶の首部寸法検査装置で
   あって、 缶を支持して缶の軸線方向に移動させる移動機構と、こ
   の移動機構の位置を連続的に測定してＸ座標信号として
   出力する位置測定機構と、缶にその直径方向から光を照
   射し、受光した光の缶の直径方向における長さを連続的
   に測定してＹ座標信号として出力する光学式測定機構
   と、上記位置測定機構からのＸ座標信号とこれに対応す
   る上記光学式測定機構からのＹ座標信号とに基づいて缶
   の首部の投影画像の輪郭線を解析し、その良否の判定を
   行うデータ処理機構とを備えてなることを特徴とする缶
   の首部寸法検査装置。