JP3467010B2 - ボトル検査機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボトルの製造ライ
ンの検査工程に用いられるボトル検査機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】最近では、飲料水やジュース等の飲料が
充填されるＰＥＴボトル等が広く出回っているが、その
ボトルの製造ラインの検査工程においては、品質管理の
万全を期すべくボトル検査機が使用されている。

【０００３】従来のボトル検査機では、ボトルをカメラ
で撮像し、撮像画像に基づいて該ボトルの外観形状を検
査する外観検査部と、圧縮空気をボトルに注入し、ボト
ル内の圧力変化に基づいて漏れの有無を検査する漏れ検
査部とが別個の機体に設けられていた。或いは、一体型
と称して上記各機体を単純に並べたものがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、両検査部を別
個の機体に設けた場合はいうにおよばず、各機体を単純
に並べただけでは、ボトルの搬入、検査及び搬出用のコ
ンベア等からなる搬送路が各機体ごとに必要となるの
で、検査機が大型化し、省スペースの要請に沿わない。

【０００５】また、従来のボトル検査機では、搬送中の
ボトルを単純に支持するものが多いので、特に角ボトル
の本体側面を外観検査しようとするときには、そのボト
ルの姿勢変更が困難となることがあり、一般に検査スピ
ードが遅かった。したがって、多量のボトルを高速に検
査するためには、従来は複数の検査機を同時稼働させる
必要であった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、省スペースの要請に沿い、さらに高速検査が可能な
ボトル検査機を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ボトルをカメラで撮像し、撮像画像に基づいて該ボトル
の外観形状を検査する外観検査部と、圧縮空気をボトル
に注入し、ボトル内の圧力変化に基づいて漏れの有無を
検査する漏れ検査部とを備えたボトル検査機において、
上記外観検査部と上記漏れ検査部とに亘って連絡する搬
送路上でボトルを搬送させる搬送部を備え、上記搬送路
を所定半径の周回軌道で形成するとともに、上記搬送部
は、上記搬送路を周回駆動する周回機構を備え、上記搬
送部は、上記搬送路上で搬送されるボトルを、該搬送路
の周回動作に連動する上下保持部材により上下方向から
挟み込んで保持する保持機構を備えたことを特徴とする
ものである。

【０００８】この構成によれば、同一搬送路上で外観検
査部によりボトルがカメラで撮像され、撮像画像に基づ
いて該ボトルの外観形状が検査されるとともに、漏れ検
査部により圧縮空気がボトルに注入され、ボトル内の圧
力変化に基づいて漏れの有無が検査されるので、両検査
部を、それぞれ搬送路を備えた別個の機体に設ける場合
等に比べて検査機がコンパクトなものとなり、省スペー
ス化が図られる。

【０００９】また、上記搬送路を所定半径の周回軌道で
形成するとともに、上記搬送部は、上記搬送路を周回駆
動する周回機構を備えれば、直線的な搬送路に比べて、
検査機がよりコンパクトなものとなり、一層の省スペー
ス化が図られる。

【００１０】また、上記搬送部は、上記搬送路上で搬送
されるボトルを、該搬送路の周回動作に連動する上下保
持部材により上下方向から挟み込んで保持する保持機構
を備えれば、ボトル搬送が確実に行われる。

【００１１】請求項２記載の発明のように、上記搬送部
は、上記搬送路の周回動作における第１のタイミングか
ら所定時間経過後の第２のタイミングまでの間に、上記
搬送路の周回動作に同期させて上記保持されたボトルを
軸心回りに回転させる回転機構を備えれば、特に角ボト
ルの本体側面の外観検査時に外観検査部を移動させるこ
となく検査可能となり、ボトル側面の外観検査が高速化
される。

【００１２】請求項３記載の発明のように、上記回転機
構は、上記ボトルの下保持部材の下部に垂設された回転
軸を該回転軸に螺合するボールナットの昇降動作により
回転させるボールネジ機構と、上記ボールナットを上記
搬送路の周回動作により昇降させるカム機構とから構成
されたものであれば、簡単な構成でボトルの回転動作が
行われ、ボトル側面の外観検査が高速化される。

【００１３】請求項４記載の発明のように、上記搬送部
は、上記搬送路の周回動作における第３のタイミングか
ら所定時間経過後の第４のタイミングまでの間に、上記
搬送路の周回動作に同期させて上記保持されたボトルの
開口部を密閉する密閉機構を備えれば、ボトルを搬送中
に漏れ検査が可能となり、ボトルの漏れ検査が高速化さ
れる。

【００１４】請求項５記載の発明のように、上記密閉機
構は、上記ボトルの上保持部材の上部に立設された昇降
軸を上記搬送路の周回動作により昇降させるカム機構か
ら構成されたものであれば、簡単な構成でボトルの密閉
動作が行われ、ボトルの漏れ検査が高速化される。

【００１５】請求項６記載の発明のように、上記搬送部
は、上記第３のタイミングで上記密閉されたボトル内に
圧縮空気を注入する空気注入機構を備えれば、ボトルを
搬送中に漏れ検査が可能となり、ボトルの漏れ検査が高
速化される。

【００１６】請求項７記載の発明のように、上記外観検
査部は、ボトルの撮像画像を基準画像と照合する外観判
断手段を備えれば、ボトルの外観形状の良否が客観的か
つ確実に判断される。

【００１７】請求項８記載の発明のように、上記漏れ検
査部は、ボトル内の圧力を検出する検出手段と、検出し
た圧力値の変化を設定値と比較する漏れ判断手段とを備
えれば、ボトルの漏れの有無が客観的かつ確実に判断さ
れる。

【００１８】請求項９記載の発明のように、上記外観判
断手段で不良と判断されたボトル及び／又は上記漏れ判
断手段で漏れ有りと判断されたボトルの表面に上記判断
結果をマーキングするマーキング部を備えれば、各検査
を同一搬送路上で行ってもその検査結果が明確化される
ため、不良の原因究明が簡単になる。

【００１９】請求項１０記載の発明のように、上記マー
キングは、レーザマーキングであることとすれば、マー
キング時に物理的な力が加わらず、高速かつ剥がれにく
いマーキングがなされる。

【００２０】請求項１１記載の発明のように、上記搬送
路に、マーキングされたボトルとマーキングされていな
いボトルとを分別する分別部を備えれば、外観形状の不
良或いは漏れのあるボトルが分別されて排除されるの
で、良品のみが確実に得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図４はボトルの外形を示す斜視図
である。図に示すように、検査対象となるボトル１は、
合成樹脂製の本体２を有し、この本体２は図略のキャッ
プが着脱自在に装着される構造のものである。本体２
は、本実施形態では、平面視で正方形状を呈した角型の
長形、或いは短形のものが採用され、角筒部２１とこの
角筒部２１の上端部から上方に向かって延びる円錐筒部
２２とからなっている。

【００２２】本体２の材料としては、例えばＰＥＴ（ポ
リエチレンテレフタレート）が用いられ、いわゆるブロ
ー成形法によって形成される。例えば、溶融状態のＰＥ
Ｔを押出機で押し出してプリフォームを成形し温度調整
した後、該プリフォームを金型に入れて圧縮空気を吹き
込むことにより上記本体２が延伸成形される。

【００２３】上記円錐筒部２２の上端部には上記キャッ
プが装着されるための雄ねじ２３ａが形成された口金部
２３が形成されており、この雄ねじ２３ａと円錐筒部２
２との境界部には全周に亘って径方向外側に向かって突
出する鍔部２３ｂが形成されている。

【００２４】以上のような構成であるボトル１は、その
製造工程における最終工程として外観、漏れ検査が行わ
れる。ここに、外観検査は、ボトル１の本体２の高さ、
口金部２３の高さ及び開口部寸法が許容値内にあるか否
か、本体２の上面、側面又は底面に傷や偏肉があるか否
か、或いは口金部２３の雄ネジ２３ａ又は鍔部２３ｂに
欠けや割れがあるか否かといった外観形状の良否に関す
るものであり、漏れ検査は、ボトル１の漏れの有無に関
するものである。

【００２５】以下、本実施形態におけるボトル検査機に
ついて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るボト
ル検査機の全体構成を示す上面図、図２はその正面図、
図３は検査部のターンテーブル及びその周辺部を拡大し
て示す側断面図である。

【００２６】図１から図３に示すように、本検査機は、
検査対象であるボトル１を搬入する搬入部１００と、搬
入部１００で搬入されたボトル１を同一搬送路上で外
観、漏れ検査する検査部２００と、検査部２００で検査
されたボトル１を搬出する搬出部３００とから構成され
ている。

【００２７】搬入部１００は、インフィードコンベア１
０１、インフィードスクリュー１０２、インフィードス
ターホイール１０３及び第１外観検査部１０４からな
り、インフィードコンベア１０１は上流工程で製造した
複数のボトル１を直立状態で載せてインフィードスター
ホイール１０３に順次に送り込むものである。

【００２８】インフィードスクリュー１０２は図中の手
前側と奥側とに上下に２条づつ配設され、それぞれがイ
ンフィードコンベア１０１で送り込まれてくるボトル１
が長形のものである場合には、その両側面の上下に当接
してそのボトルを所定ピッチで整列させるものである。
ボトル１が短形のものであれば、下側のインフィードス
クリュー１０２のみがボトル１に当接する。

【００２９】インフィードスターホイール１０３はイン
フィードコンベア１０１で送り込まれ、かつインフィー
ドスクリュー１０２で整列されたボトル１を所定半径で
周回させて検査部２００にスムーズに移載させるもので
ある。このため、インフィードスターホイール１０３の
円板状の回転部外周にはボトル形状に応じた切り欠き部
１０３１が設けられ、この切り欠き部１０３１に対向す
る非回転部にはガイド１０３２等が設けられている。そ
して、上記送り込まれてきたボトル１をこの切り欠き部
１０３１とガイド１０３２等間に挟み込んで周回させ、
所定のタイミングで検査部２００に受け渡す構成となっ
ている。第１外観検査部１０４はボトル１の本体２及び
口金部２３の上面を外観検査するものであり、上記受け
渡し位置の直前に配設されているが、その詳細構成は後
述する。

【００３０】検査部２００は、ターンテーブル２０１、
チャック機構２０２、第２外観検査部２０３、漏れ検査
部２０４及び第３外観検査部２０５からなり、ターンテ
ーブル２０１は搬入部１００のインフィードスターホイ
ール１０３から移載されたボトル１を所定半径で周回さ
せる上記搬送路上で順次搬送する搬送部を構成するもの
である。

【００３１】ターンテーブル２０１は、ともに円板状で
ある天井プレート２０１１とベースプレート２０１２と
を備え、両者を周方向の適所に配置された支柱２０１３
で支持することにより全体視で円筒形状をなしている。
天井プレート２０１１とベースプレート２０１２との各
中心にはそれぞれ軸受２０１４，２０１５が備えられ、
軸受２０１４，２０１５には主回転軸２０１６が回転自
在に支持されている。

【００３２】主回転軸２０１６の軸心方向に、円板状の
ターンテーブルプレート２０１８，２０１９，２０２０
が所定間隔で配設され、これらのターンテーブルプレー
トの各中心部が主回転軸２０１６に固定されている。主
回転軸２０１６の下部には、図略のモータにより回転駆
動されるギア２０１７が固定されている。すなわち、タ
ーンテーブル２０１８，２０１９，２０２０はギア２０
１７と主回転軸２０１６を介してモータ駆動されるよう
になっており、図略のモータ、ギア２０１７及び主回転
軸２０１６が周回機構を構成している。

【００３３】チャック機構２０２は、ボトル１を上下方
向から挟み込んで保持する例えば４０対の上部保持機構
２０２Ａと下部保持機構２０２Ｂとからなり、これら４
０対の機構がターンテーブルプレート２０１８，２０１
９，２０２０の周方向に等間隔で配設されている。この
チャック機構２０２は、ターンテーブルプレート２０１
８，２０１９，２０２０とともに周回される４０本のボ
トル１をそれぞれ上部保持機構２０２Ａと下部保持機構
２０２Ｂとで上下方向から挟み込んで所定のタイミング
で自転させ、或いはそのボトル１を密閉して圧縮空気の
吹き込みを行う構成であって、これらにより、１分間に
６００個ものボトル１が連続処理可能となる。チャック
機構２０２が保持機構、回転機構、密閉機構、空気注入
機構を構成している。

【００３４】第２外観検査部２０３はボトル１の本体２
の側面の外観を検査するものであり、インフィードスタ
ーホイール１０３からのボトル移載位置の直後に配設さ
れている。

【００３５】第３外観検査部２０５はボトル１の口金部
２３の側面の外観を検査するものであり、アウトフィー
ドスターホイール３０３への移載位置の直前に配設され
ている。漏れ検査部２０４は圧縮空気が注入されたボト
ル１内の圧力変化に基づいて漏れの有無を検査するもの
であり、上記第２、第３外観検査部の間に配設されてい
る。チャック機構２０２、第２外観検査部２０３、第３
外観検査部２０５及び漏れ検査部２０４の詳細構成は後
述する。

【００３６】搬出部３００は、アウトフィードコンベア
３０１、アウトフィードスクリュー３０２、アウトフィ
ードスターホイール３０３、第４外観検査部３０４、マ
ーキング部３０５及び不良品除去部３０６からなる。ア
ウトフィードスターホイール３０３は、上記検査部２０
０で外観、漏れ検査されたボトル１を所定半径で周回さ
せて検査部２００からスムーズに移載するものであっ
て、上記インフィードスターホイール１０３と同様の構
成である。

【００３７】アウトフィードコンベア３０１はアウトフ
ィードスターホイール３０３から移載されたボトル１を
外部に順次に送り出すものであり、上記インフィードコ
ンベア１０１と同様の構成である。

【００３８】アウトフィードスクリュー３０２はアウト
フィードコンベア３０１で送り出されるボトル１の両側
面の上下に当接してそのボトルを所定ピッチで整列させ
るものであって、上記インフィードスクリュー１０２と
同様の構成である。第４外観検査部３０４はボトル１の
本体２の底部の外観を検査するものである。マーキング
部３０５は検査結果が不良であったボトル１にレーザマ
ーキングするものである。不良品除去部３０６はこのマ
ーキングされたボトル１を圧縮空気で吹き飛ばして搬送
路から排除するものである。第４外観検査部３０４及び
マーキング部３０５の詳細構成は後述する。

【００３９】このように、各外観検査部１０４，２０
３，２０５，３０４と漏れ検査部２０４とは、いずれも
上記ターンテーブル２０１に沿って配設されており、こ
のターンテーブル２０１で提供される同一搬送路上に設
けられているものといえる。

【００４０】以下、本発明の主要部であるチャック機
構、各検査部及びマーキング部を詳述する。図５はチャ
ック機構の下部保持機構を拡大して示す側断面図、図６
はチャック機構の上部保持機構を拡大して示す側断面図
である。

【００４１】チャック機構２０２の下部保持機構２０２
Ｂは、ボトル１の本体２を底部から保持する第１保持部
材（下保持部材）２０２１と、この第１保持部材２０２
１をターンテーブルプレート２０２０とともに周回させ
るとともに、ボトル１の軸心回りに該ボトルを回転させ
るためのカム機構及びボールネジ機構とを備えている。

【００４２】第１保持部材２０２１はボトル１の底部が
載置可能な大きさの円板状に形成されており、その下部
には回転軸としてのスピンドル２０２３が第１保持部材
２０２１と一体となって垂直下方に延びている。このス
ピンドル２０２３の第１保持部材２０２１の直下部はタ
ーンテーブルプレート２０２０に固定された軸受２０２
５に挿通されてスピンドル２０２３の昇降が規制されて
いるがその回転は自在となっている。スピンドル２０２
３には、軸受２０２５の挿通箇所よりも下部でネジ溝２
０２３ａが切られており、その最下部は昇降部材２０２
７の上部に形成された段付き貫通孔２０２７ａに挿入さ
れてこの昇降部材２０２７の昇降動作と干渉しないよう
になっている。

【００４３】昇降部材２０２７の段付き貫通孔２０２７
ａの上部には、上記スピンドル２０２３のネジ溝２０２
３ａに対応するネジ溝（図７参照）がその内面に切られ
たボールナット２０２８の下部が挿入されている。これ
により、昇降部材２０２７とボールナット２０２８とは
一体になって、ターンテーブルプレート２０２０に固定
された上下方向のガイド棒２０２２に沿って昇降可能と
なっている（図中の実線でボールナット２０２８の下限
位置、二点鎖線でその上限位置をそれぞれ示してい
る）。このボールナット２０２８とスピンドル２０２３
とで上記ボールネジ機構が構成されている。

【００４４】図７はボールネジ機構を示す図であって、
（ａ）は軸直角方向の断面図、（ｂ）は動作原理図であ
る。ボールナット２０２８のハウジング２０２８ａには
複数のボール２０２８ｂが内蔵されており、スピンドル
２０２３がこのボールナット２０２８にねじ込まれる
と、これらのボール２０２８ｂがスピンドル２０２３の
ネジ溝２０２３ａとボールナット２０２８のハウジング
２０２８ａとで形成される無端状のボール通路２０２８
ｃ内で転動可能となる。

【００４５】上述したように、スピンドル２０２３は軸
受２０２５により回転自在でかつ昇降しないように支持
されているので、ボールナット２０２８を例えば図中の
下方向に動かすと、ボール２０２８ｂには押圧力Ｐが作
用し、ボールナット２０２８のネジ斜面と直角方向には
その反力Ｎが作用し、同斜面の傾斜方向には摩擦力μＮ
が作用する。その結果、同斜面に沿ってＦ＝Ｐ・ｓｉｎ
θ−μＮの力が作用し、この力Ｆの軸直角成分Ｆ・ｃｏ
ｓθによりスピンドル２０２３は上面視で時計方向に回
転する。逆に、ボールナット２０２８を上方向に動かす
と、スピンドル２０２３は上面視で反時計方向に回転す
る。ただし、μは転がり摩擦係数、θはネジの傾斜角で
ある。なお、ネジの傾斜を上記と逆方向にとれば、逆動
作が可能となる。

【００４６】昇降部材２０２７の最下部からターンテー
ブルプレート２０２０の径方向外側に延びた水平軸２０
２９には、ローラ状のカムフォロア２０３０がターンテ
ーブルプレート２０２０の周方向に回動可能に支持され
ている。カムフォロア２０３０は、ターンテーブルプレ
ート２０２０の周方向に形成されかつベースプレート２
０１２に固定されたカム２０３１のカム溝２０３１ａ内
に移動自在に嵌めこまれており、カムフォロア２０３０
は回転することでカム溝２０３１ａ内を移動可能となっ
ている。これらのカム２０３１とカムフォロア２０３０
とで上記カム機構が構成されている（図８参照）。

【００４７】チャック機構２０２の上部保持機構２０２
Ａは、ボトル１の開口部である口金部２３上部を保持す
る第２保持部材（上保持部材）２０５１と、この第２保
持部材２０５１をターンテーブルプレート２０２０とと
もに周回させるとともに、ボトル１の密閉動作を行わせ
るためのカム機構とを備えている。

【００４８】第２保持部材２０５１は軸心方向に貫通さ
れた空気孔２０５１ａを有する棒状部材であり、その下
部はボトル１の口金部２３が係合可能なテーパ状に形成
されている。また第２保持部材２０５１の上部は拡張さ
れて側面に開口２０５１ｂを有するシリンダ状をなし、
その中にピストン２０５４がバネ２０５１ｃを介して昇
降可能に嵌め込まれている。ピストン２０５４には下方
に開放された空気孔２０５４ａが形成され、上方から吊
り下げられた空気チューブ２０５５から圧縮空気が供給
されるように構成されている。したがって、ピストン２
０５４が上昇しているときには、このバネ２０５１ｃの
付勢力により、ピストン２０５４に対して第２保持部材
２０５１は押し下げられた状態となり、両者は離間して
いるが、ピストン２０５４がバネ２０５１ｃの付勢力に
抗して下降してくると、両者は当接するようになってい
る（図中の実線で第２保持部材２０５１の上限位置、二
点鎖線でその下限位置を示している）。

【００４９】なお、インフィードスターホイール１０３
から移載されたボトル１の口金部２３の高さは、上記ピ
ストン２０５４の上昇しているときの第２保持部材２０
５１の上記テーパ状の下部に当接するように予め調整さ
れており、インフィードスターホイール１０３から移載
されたボトル１の口金部２３がこの第２保持部材２０５
１のテーパ状の下部を押し上げて係合するようになって
いる。また、ボトル１がアウトフィードスターホイール
３０３へ移載される場合は、上記と逆に、ボトル１の口
金部２３が第２保持部材２０５１のテーパ状の下部を押
し上げて係合を解除するようになっている。

【００５０】空気チューブ２０５５はゴム等の可撓性材
料で構成されており、ピストン２０５４の昇降に応じて
屈曲自在になっている。この空気チューブ２０５５は、
ターンテーブルプレート２０１８，２０１９を貫通して
いずれも図略のマニホールド弁、十字ジョイントを介し
て外部の空気供給源に接続されている。上記マニホール
ド弁は、ターンテーブル２０１の回転によりチャック機
構２０２が上記第２外観検査の直後の位置にきたなら
ば、上記空気チューブ２０５５から圧縮空気をそのチャ
ック機構２０２に供給し、その後チャック機構２０２が
上記第３外観検査の直前にくるまでの一定時間だけ供給
を停止するためのものである。

【００５１】ピストン２０５４の上部には昇降軸として
のスピンドル２０５８の下部が挿入されて一体化されて
いる。スピンドル２０５８は、ターンテーブルプレート
２０１８，２０１９にそれぞれ固定された軸受２０５
６，２０５７に回転可能に支持されており、さらにこの
スピンドル２０５８にはターンテーブルプレート２０１
８，２０１９に両端部が固定されたガイド２０５９に沿
って昇降するブラケット２０６０が連結されている。し
たがって、ブラケット２０６０は、ターンテーブルプレ
ート２０１８，２０１９の周回動作に伴い回転しつつ、
スピンドル２０５８とともに昇降可能になっている。

【００５２】ブラケット２０６０の下部には、ブラケッ
ト２０６０の昇降範囲を規制する上下ストッパ２０６０
ａ，２０６０ｂと、下ストッパ２０６０ｂとブラケット
２０６０との間に配設されてブラケット２０６０を上方
に付勢するバネ２０６０ｃとが装備されている。また、
バネ２０６０ｃの上端はブラケット２０６０の下部に固
定され、下端はスピンドル２０５８を挿通する当接部材
２０６０ｄに固定されており、ブラケット２０６０の下
降に伴い、この当接部材２０６０ｄが弾性的に下ストッ
パ２０６０ｂに当接する構成となっている（図中の実線
でブラケット２０６０の上限位置、二点鎖線でその下限
位置を示している）。

【００５３】ブラケット２０６０はターンテーブルプレ
ート２０１８，２０１９の径方向外側に延び、先端は軸
状となっている。この先端にはローラ状のカムフォロア
２０６１がターンテーブルプレート２０１８，２０１９
の周方向に回転可能に支持されている。カムフォロア２
０６１は、ターンテーブルプレート２０１８，２０１９
の周方向に形成されかつベースプレート２０１２に固定
されたカム２０６２のカム溝２０６２ａ内に移動自在に
嵌めこまれており、カムフォロア２０６１が回転するこ
とでカム溝２０６２ａ内を移動可能となっている。これ
らのカムフォロア２０６１とカム２０６２とで上記カム
機構が構成されている（図８参照）。

【００５４】図８はカム機構の動作を示すカム展開図で
ある。実際のカム形状はターンテーブル２０１の上部と
下部とに配設され、それぞれ周方向に形成されて円筒状
となっているが、ここでは説明の便宜上、上記カム形状
を展開しかつ各検査と対応付けて示している。なお、各
カムは端面カムと補助カムとを適所で係止してそれぞれ
一体のカムを構成したものであってもよい。

【００５５】図例では、カム２０３１のカム溝２０３１
ａと、カム２０６２のカム溝２０２６ａとは互いに異な
った形状になっている。上述したように検査対象である
ボトル１がインフィードスターホイール１０３から移載
され、この移載されたボトル１を載置した第１保持部材
２０２１がその載置直後（第１のタイミング）から第２
外観検査部２０３を通過するときまで（第２のタイミン
グ）、カムフォロア２０３０が上方に押し上げられ、こ
のカムフォロア２０３０の動きに連動してボールナット
２０２８が上方に押し上げられる。すると、スピンドル
２０２３は軸受２０２５で規制されて上昇しないので、
ボールナット２０２８内でスピンドル２０２３が回転す
る。このスピンドル２０２３の回転により第１保持部材
２０２１に載置したボトル１は軸心回りに回転（自転）
を行うこととなる。

【００５６】このとき、第２保持部材２０５１のカムフ
ォロア２０６１は水平移動し、ブラケット２０６０とス
ピンドル２０５８とは昇降しないため、ピストン２０５
４の下部と第２保持部材２０５１の上部とが離間した状
態となっており、ボトル１への空気供給は行われない。

【００５７】第１保持部材２０２１が第２外観検査部２
０３を通過した直後（第３のタイミング）から第３外観
検査部２０５を通過するまで（第４のタイミング）の
間、今度はカムフォロア２０３０は水平移動するように
なり、このカムフォロア２０３０の動きに連動してボー
ルナット２０２８も水平移動するようになる。すると、
このボールナット２０２８内でのスピンドル２０２３の
回転は停止しボトル１は自転しなくなる。

【００５８】このとき、第２保持部材２０５１のカムフ
ォロア２０６１は下方に押し下げられる。このカムフォ
ロア２０６１の動きに連動してブラケット２０６０が押
し下げられ、スピンドル２０５８もバネ２０６０ｃの付
勢力に抗して押し下げられるので、ピストン２０５４の
下端は第２保持部材２０５１の空気孔２０５１ａに当接
する。すると、圧縮空気がこれらピストン２０５４と第
２保持部材２０５１の各空気孔２０５４ａ，２０５１ａ
を通過してボトル１内に供給され、上記一定時間だけ閉
じ込め状態となる。その間の圧縮空気の圧力変動は詳し
くは後述するが、ピストン２０５４の軸方向略中央部に
装備された検出手段としての圧力センサ２０６２で監視
される。

【００５９】第１保持部材２０２１が第３外観検査部２
０５を通過した直後から第４外観検査部３０４を通過す
るまでの間、今度は両カムフォロア２０３０，２０６１
ともに水平移動するようになり、これらのカムフォロア
２０３０，２０６１の動きに連動してボトル１は自転せ
ず、ブラケット２０６０とスピンドル２０５８とも昇降
しなくなるため、ピストン２０５４の下端は第２保持部
材２０５１の空気孔２０５１ａと離間した状態となり、
ボトル１に閉じ込めてあった圧縮空気は第２保持部材２
０５２のシリンダ状の上部に設けられた開口部２０５１
ａから外部に開放される。

【００６０】第１保持部材２０２１が第４外観検査部３
０４を通過した直後から第１外観検査部１０４に戻るま
での間、今度はカムフォロア２０３０は最初の位置に復
帰する。このカムフォロア２０３０の動きに連動して第
１保持部材２０２１は上記と逆方向に自転する。このと
き、第２保持部材２０５１のカムフォロア２０６１は水
平移動するので、空気供給は行われないままである。

【００６１】ついで、第１〜第４外観検査部について説
明する。

【００６２】各外観検査部１０４，２０３，２０５，３
０４は、例えばＣＣＤカメラと透過照明用ランプとがボ
トル１を挟んでターンテーブル２０１の上記各位置に設
置され、このカメラによる撮像画像は処理装置に導かれ
て２値化や正規化等の所定の画像処理を施した後、周知
のパターンマッチング法等を用いて外観の良否を判断す
る構成である。

【００６３】第２外観検査部２０３では、ボトル１の本
体側面の外観検査を行うので、ボトル１に向かって４台
のカメラ（図９で一括して５２１２と付番している。）
が上下左右に所定間隔で配設され、等速で自転するボト
ル１の本体２の側方からの透過光を同時に撮像するよう
になっている。本実施形態では、角ボトルを対象として
いるので、同検査中に２７０度だけ自転させて撮像すれ
ばよい。

【００６４】第３外観検査部２０５では、ボトル１の口
金部２３の外観検査を行うので、ボトル１の口金部２３
に向かって２台のカメラ（図９で一括して５２１３と付
番している。）が左右に所定間隔で配設されて、周回運
動するボトル１の本体２の当該部を同時に撮像するよう
になっている。第１外観検査部１０４では、ボトル１の
本体２の上面の外観検査を行い、また第４外観検査部３
０４では、ボトル１の底部の外観検査を行うので、それ
ぞれ１台のカメラ（図９でそれぞれ５２１１，５２１４
と付番している。）が配設されて、それぞれ周回するボ
トル１の本体２の当該部を撮像するようになっている。

【００６５】ついで漏れ検査部について説明する。

【００６６】漏れ検査部２０４は、上述したように、ボ
トル１内に圧縮空気を注入し、その圧縮空気を一定時間
だけ閉じ込めておいて、その圧力変化を圧力センサ２０
６２で監視するものであって、ボトル１の本体２に孔が
開いている場合には、その閉じ込められた圧縮空気の圧
力が低下してくるので、設定圧力値以下となったもの
は、孔があいていると判断するものである。圧力センサ
２０６２としては、ダイアフラム式、ベローズ式、圧電
素子等あらゆるタイプのものが使用できる。

【００６７】ついでマーキング部について説明する。

【００６８】マーキング部３０５は、ボトル１の表面に
文字等をレーザで形成するもので、搬出部３００のアウ
トフィードスターホイール３０３からのボトル移載位置
の直後に配設され、例えばＹＡＧレーザを備えている。
このようにレーザマーキングを用いるのは、従来のイン
クジェット法等ではボトル１に物理的な力が加わるの
で、この力が加わるのを防止するとともに、高速かつ剥
がれにくいマーキングを実現するためである。また、瞬
間加工でボトル１への熱影響が少ないためでもある。本
実施形態では、ボトル１の口金部２３に「ＡＡ」、「Ｂ
Ｂ」等の２文字をマーキングすることとしている。この
２文字で不良内容あるいは検査日付を表すことができ
る。ＹＡＧレーザの代わりにエキシマレーザ等を使用し
てもよい。

【００６９】図９は本実施形態の制御系を機能的に示す
ブロック図である。以下、本実施形態の制御系を説明す
る。

【００７０】図に示すように、本検査機では、搬入部１
００のモータ５１０１はドライバ２５１１を介して駆動
し、検査部２００のモータ５１０２はドライバ５１１２
を介して駆動し、搬出部３００のモータ５１０３はドラ
イバ５１１３を介して駆動する構成となっている。

【００７１】また、第１〜第４外観検査部１０３，２０
３，２０５，３０４の各ランプ５２０１，５３０２，５
２０３，５２０４をオンオフするとともに、各カメラ５
２１１，５２１２，５２１３，５２１４からの撮像画像
を制御系５０００に例えば８ビットの画像データとして
取り込むようになっている。

【００７２】本制御部５０００は、上記取り込まれた画
像データに所定の画像処理を施す画像処理部５２２０
と、外観形状の良好なボトルの基準画像データを予め記
憶しておく基準画像メモリ５２２５と、上記画像処理さ
れた画像データを記憶しておく画像メモリ５２３０と、
基準画像メモリ５２２５から基準画像データを読み出
し、画像メモリ５２３０から撮像画像の画像データを読
み出して、両画像データを照合することによりボトル１
の外観形状の良否を判断する外観判断手段５２４０とを
備えている。

【００７３】また、漏れ検査機構２０４の圧力センサ２
０６２からの圧力データをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器
５３１１と、設定圧力値を予め記憶しておく設定圧力値
メモリ５３２０と、この設定圧力値よりも圧力センサ２
０６２から取り込んだ圧力データの値が小さくなったと
きに漏れがあると判断する漏れ判断手段５３３０とを備
えている。

【００７４】一方、マーキング部３０５のレーザ５４０
１はドライバ５４１１を介して駆動するようになってい
るが、本制御部５０００は、このレーザマーキングのた
めの各種マーク（上記「ＡＡ」等）を予め記憶してマー
クメモリ５４２０と、上記各判断手段５２４０，５３３
０による判断結果を示すマークを選択してマーキングに
用いるように制御するマーキング制御部５４３０とを備
えている。

【００７５】また、不良品除去部３０６のエアー機構５
５０１はドライバ５５１１を介して駆動するようになっ
ているが、不良品を分別してエアー吹き出しのタイミン
グ等を制御する不良品除去エアー制御部５５３０を備え
ている。

【００７６】上記各要素はＣＰＵ５００１に接続され一
括制御されるようになっている。このＣＰＵ５００１に
は、キーボードやマウスなどの入力部５００２と、ＣＲ
Ｔなどの出力部５００３と、各データを一時的に保存す
るＲＡＭ５００４と、各種プログラムを記憶するＲＯＭ
５００５とが接続されている。

【００７７】なお、本実施形態では、画像メモリ５２３
０として上記ＲＡＭ５００４を使用しており、基準画像
メモリ５２２５に予め記憶しておく基準画像データ、設
定圧力値メモリ５３２０に予め記憶しておく設定圧力
値、及びマークメモリ５４２０に予め記憶しておくマー
クについては、図略のＣＤ−ＲＯＭ等から上記ＲＡＭ５
００４に取り込んで使用することとしているが、基準画
像データ等については上記入力部５００２を用いて初期
設定したり設定変更したりすることとしてもよい。

【００７８】図１０は本実施形態のボトル検査機の動作
の一例を示すフローチャートである。本検査機は例えば
以下のような動作を行う。

【００７９】まず、電源投入により搬入部１００、検査
部２００及び搬出部３００の各モータ５１０１，５１０
２，５１０３等が起動され、外部から供給されたボトル
１がインフィードコンベア１０１で連続して送り込まれ
てくる。この際、各ボトル１はインフィードスクリュー
１０２で所定ピッチに整列される（ステップＳ１）。整
列された各ボトル１はインフィードスターホイール１０
３へ移載され、ここで周回される（ステップＳ２）。

【００８０】そして、インフィードスターホイール１０
３のターンテーブル２０１への移載直前に、第１外観検
査部１０４のランプ５２０１からボトル１の本体２及び
口金部２３の上面に照射された光の透過光がカメラ５２
１１で撮像される。その撮像画像の画像データは画像処
理部５２２０で上記所定の画像処理が施された後、画像
メモリ５２３０に取り込まれる。この処理画像データを
画像メモリ５２３０から読み出すとともに、外観判断手
段５２４０で基準画像メモリ５２２５から基準画像デー
タを読み出して両者を照合することでボトル１の本体上
面の外観の良否判断が行われる（ステップＳ３）。

【００８１】ついで、上記ボトル１は検査部２００のタ
ーンテーブル２０１に移載され、チャック機構２０２で
上下方向から保持され、ターンテーブル２０１とともに
周回する（ステップＳ４）。この移載直後に、上記カム
機構とボールネジ機構との働きでボトル１はその軸心回
りに自転する。この回転中に第２外観検査部２０３のラ
ンプ５２０２からボトル１の本体２の側面に光が照射さ
れ、その透過光がカメラ５２１２で撮像される。この撮
像画像を上記ステップＳ３と同様の処理等を施すことで
ボトル１の本体側面の外観の良否判断が行われる（ステ
ップＳ５）。

【００８２】ついで、上記ボトル１の第２外観検査部２
０３を通過し第３外観検査部３０５に向かうが、第３外
観検査部３０５を通過する直前までは、上記カム機構と
ボールネジ機構との働きでボトル１は上記自転を停止す
る。

【００８３】そして、ボトル１には漏れ検査部２０４で
圧縮空気が吹き込まれ、一定時間だけ閉じ込められる。
このときの圧縮空気の圧力変化が圧力センサ２０６２で
検出され、検出信号がＡ／Ｄ変換器５３１１でＡ／Ｄ変
換される。この変換値である圧力データを漏れ判断手段
５３３０で設定圧力値記憶メモリ５３２０から読み出し
た設定圧力値と比較することによりボトル１の漏れの有
無の判断が行われる（ステップＳ６）。

【００８４】ついで、第３外観検査部２０５のランプ５
２０３からボトル１の口金部２３の側面に光が照射さ
れ、その透過光がカメラ５２１３で撮像される。この撮
像画像を上記ステップＳ３と同様の処理等を施すことで
ボトル１の口金部側面の外観の良否判断が行われる（ス
テップＳ７）。

【００８５】ついで、上記ボトル１は、ターンテーブル
２０１からアウトフィードスターホイール３０３に移載
され、ここで周回運動される（ステップＳ８）。そし
て、アウトフィードスターホイール３０３への移載直後
に、第４外観検査部３０４のランプ５２０４からボトル
１の本体２の底部に光が照射され、その透過光がカメラ
５２１４で撮像される。この撮像画像を上記ステップＳ
３と同様の処理等を施すことでボトル１の本体底部の外
観の良否判断が行われる（ステップＳ９）。

【００８６】ついで、上記ボトル１は、アウトフィード
コンベア３０１に移載される（ステップＳ１０）。この
際、ボトル１はアウトフィードスクリュー３０２で所定
のピッチに整列される。整列された各ボトル１のうち、
上記各判断部５２４０，５３３０で不良であると判断さ
れたものにつき、マーキング部３０５のマーキング制御
部５４３０の制御下でレーザ５４０１によりレーザマー
キングが行われる（ステップＳ１１）。

【００８７】そして、不良品除去部３０６の不良品除去
エアー制御部５５３０の制御下で不良品が分別されエア
ー機構５５０１によりのエアーでその不良品が吹き飛ば
される（ステップＳ１２）。吹き飛ばされた不良品のマ
ーキング結果から不良原因やその発生時間等が簡単に分
かる。

【００８８】以上のようにして、本実施形態では、同一
搬送路上で各外観検査部１０４，２０３，２０５，３０
４によりボトル１がそれぞれカメラ５２１１，５２１
２，５２１３，５２１４で撮像され、撮像画像に基づい
てこのボトル１の外観形状が検査されるとともに、漏れ
検査部２０４により圧縮空気がボトル１に注入され、こ
のボトル１内の圧力変化に基づいて漏れの有無が検査さ
れるので、両検査部を別個の機体に設ける場合等に比べ
て、検査機がコンパクトなものとなり、省スペース化が
可能である。

【００８９】なお、上記実施形態では、ボトル１の第２
外観検査を行った後に、第３外観検査を行う前に漏れ検
査を行っているが、検査順序はこれに限るものではな
い。例えば、第３外観検査を行った後に、第２外観検査
を行う前に漏れ検査を行ったり、第２，第３の外観検査
を纏めて行いその前か後に漏れ検査を行うこととしても
よい。

【００９０】また、上記実施形態では、ボトル１の第
２，第３外観検査と漏れ検査とを検査部２００で行う一
方、搬入部１００で第１外観検査を行い、搬出部３００
で第４外観検査を行っているが、全ての検査を検査部２
００で纏めて行うこととしてもよい。

【００９１】また、上記実施形態では、ボトル１の外観
検査と漏れ検査とを行っているが、いずれか一方のみを
行うこともできるし、この他、例えば異物混入の有無の
検査を追加して行うこともできる。

【００９２】また、上記実施形態では、角ボトルを検査
対象としているが、丸ボトルでも検査することができ
る。また、外観検査の内容についても、ボトル１の本体
２及び口金部２３の各寸法と、本体２の側面、上面及び
底面と、口金部２３の側面のうちの一部のみを検査する
こととしてもよいし、ボトル１のその他の部分の検査を
追加することもできる。

【００９３】また上記実施形態では、ボトル１の透過光
を使用しているが、この透過光の代わりに、反射光を使
用してもよい。

【００９４】また、上記実施形態では、ボトル１自体に
ついてはＰＥＴボトルだけを説明しているが、ＰＰ（ポ
リプロピレン）等の光を透過又は反射する他の合成樹脂
材料製のボトル、さらには、ガラス瓶等であってもよ
い。

【００９５】また、上記実施形態では、漏れ検査は圧縮
空気による方式を説明しているが、例えば放電式のピン
ホール検査とすることもできる。その場合には、圧縮空
気方式では検出できない小さな孔をも検出できる。

【００９６】また、上記実施形態では、カム機構とボー
ルナット機構とでボトル１を自転させつつ、本体側面の
外観検査をし、カム機構でボトル１の開口部の密閉を行
っているが、サーボモータ等を使用して同様の動作を行
うようにしてもよい。

【００９７】また、上記実施形態では、不良品を分別し
圧縮空気で排除しているが、この不良品除去の代わり
に、或いは不良品除去とともに、その不良品の発生をア
ラーム等でオペレータに知らせ、さらには機械を自動停
止することとしてもよく、その場合には不良品のさらな
る発生を防止できる。

【００９８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、検査機が
コンパクトなものとなり、省スペース化を図ることがで
きる。

【００９９】また、ボトル搬送を確実に行うことができ
る。

【０１００】請求項２記載の発明によれば、特に角ボト
ルの本体側面の外観検査時に外観検査部を移動させるこ
となく、ボトル側面の外観検査を高速化できる。

【０１０１】請求項３記載の発明によれば、簡単な構成
でボトルの回転動作が可能となり、ボトル側面の外観検
査を高速化できる。

【０１０２】請求項４記載の発明によれば、ボトルを保
持したまま検査可能となり、ボトルの漏れ検査を高速化
できる。

【０１０３】請求項５記載の発明によれば、簡単な構成
でボトルの密閉動作が可能となり、ボトルの漏れ検査を
高速化できる。

【０１０４】請求項６記載の発明によれば、ボトルを保
持したまま検査可能となり、ボトルの漏れ検査を高速化
できる。

【０１０５】請求項７記載の発明によれば、ボトルの外
観形状の良否の判断が容易になる。

【０１０６】請求項８記載の発明によれば、ボトルの漏
れの有無の判断が容易になる。

【０１０７】請求項９記載の発明によれば、各検査を同
一搬送路上で行っても、その不良の原因究明が簡単にな
る。

【０１０８】請求項１０記載の発明によれば、マーキン
グ時に物理的な力が加わらず、高速かつ剥がれにくいマ
ーキングを行うことができる。

【０１０９】請求項１１記載の発明によれば、不良品を
確実に排除でき、品質管理が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るボトル検査機の全
体構成を示す平面図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係るボトル検査機の全
体構成を示す正面図である。

【図３】 本発明の一実施形態に係るボトル検査機の検
査部のターンテーブルとその周辺部を拡大して示す側断
面図である。

【図４】 検査対象となるボトルの外観斜視図である。

【図５】 本発明の一実施形態に係るチャック機構の上
部保持機構を拡大して示す側断面図である。

【図６】 本発明の一実施形態に係るチャック機構の下
部保持機構を拡大して示す側断面図である。

【図７】 ボールネジ機構を示す図であって、（ａ）は
軸直角方向の断面図、（ｂ）は動作原理図である。

【図８】 カム機構の動作を示すカム展開図である。

【図９】 本実施形態に係るボトル検査機の制御系を機
能的に示すブロック図である。

【図１０】 本実施形態に係るボトル検査機の動作の一
例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ボトル ２ 本体 ２３ 口金部 １００ 搬入部 １０１ インフィードコンベア １０２ インフィードスクリュー １０３ インフィードスターホイール １０４ 第１外観検査部 ２００ 検査部 ２０１ ターンテーブル（搬送部、搬送路、周回機構） ２０２ チャック機構（保持機構、回転機構、密閉機
構、空気注入機構、カム機構、ボールネジ機構） ２０３ 第２外観検査部（外観検査部、外観判断手段） ２０４ 漏れ検査部（漏れ検査部、漏れ判断手段） ２０５ 第３外観検査部（外観検査部、外観判断手段） ３００ 搬出部 ３０１ アウトフィードコンベア ３０２ アウトフィードスクリュー ３０３ アウトフィードスターホイール ３０４ 第４外観検査部 ３０５ マーキング部 ３０６ 不良品除去部（分別部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−100119（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−206427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−28848（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−309851（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボトルをカメラで撮像し、撮像画像に基
   づいて該ボトルの外観形状を検査する外観検査部と、圧
   縮空気をボトルに注入し、ボトル内の圧力変化に基づい
   て漏れの有無を検査する漏れ検査部とを備えたボトル検
   査機において、上記外観検査部と上記漏れ検査部とに亘
   って連絡する搬送路上でボトルを搬送させる搬送部を備
   え、上記搬送路を所定半径の周回軌道で形成するととも
   に、上記搬送部は、上記搬送路を周回駆動する周回機構
   を備え、上記搬送部は、上記搬送路上で搬送されるボト
   ルを、該搬送路の周回動作に連動する上下保持部材によ
   り上下方向から挟み込んで保持する保持機構を備えたこ
   とを特徴とするボトル検査機。
2. 【請求項２】 上記搬送部は、上記搬送路の周回動作に
   おける第１のタイミングから所定時間経過後の第２のタ
   イミングまでの間に、上記搬送路の周回動作に同期させ
   て上記保持されたボトルを軸心回りに回転させる回転機
   構を備えたことを特徴とする請求項１記載のボトル検査
   機。
3. 【請求項３】 上記回転機構は、上記ボトルの下保持部
   材の下部に垂設された回転軸を該回転軸に螺合するボー
   ルナットの昇降動作により回転させるボールネジ機構
   と、上記ボールナットを上記搬送路の周回動作により昇
   降させるカム機構とから構成されたものであることを特
   徴とする請求項２記載のボトル検査機。
4. 【請求項４】 上記搬送部は、上記搬送路の周回動作に
   おける第３のタイミングから所定時間経過後の第４のタ
   イミングまでの間に、上記搬送路の周回動作に同期させ
   て上記保持されたボトルの開口部を密閉する密閉機構を
   備えたことを特徴とする請求項２又は３記載のボトル検
   査機。
5. 【請求項５】 上記密閉機構は、上記ボトルの上保持部
   材の上部に立設された昇降軸を上記搬送路の周回動作に
   より昇降させるカム機構から構成したことを特徴とする
   請求項４記載のボトル検査機。
6. 【請求項６】 上記搬送部は、上記第３のタイミングで
   上記密閉されたボトル内に圧縮空気を注入する空気注入
   機構を備えたことを特徴とする請求項４又は ５記載のボ
   トル検査機。
7. 【請求項７】 上記外観検査部は、ボトルの撮像画像を
   基準画像と照合する外観判断手段を備えたことを特徴と
   する請求項１〜６のいずれかに記載のボトル検査機。
8. 【請求項８】 上記漏れ検査部は、ボトル内の圧力を検
   出する検出手段と、検出した圧力値の変化を設定値と比
   較する漏れ判断手段とを備えたことを特徴とする請求項
   ７記載のボトル検査機。
9. 【請求項９】 上記外観判断手段で不良と判断されたボ
   トル及び／又は上記漏れ判断手段で漏れ有りと判断され
   たボトルの表面に上記判断結果をマーキングするマーキ
   ング部を備えたことを特徴とする請求項８記載のボトル
   検査機。
10. 【請求項１０】 上記マーキングは、レーザマーキング
    であることを特徴とする請求項９記載のボトル検査機。
11. 【請求項１１】 上記搬送路に、マーキングされたボト
    ルとマーキングされていないボトルとを分別する分別部
    を備えたことを特徴とする請求項９又は１０記載のボト
    ル検査機。