JP3774246B2 - 容器密封面検査 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は容器の検査、特に容器の密封面におけるレベルの変化量を測定する方法および装置に関連する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第３，３１３，４０９号は、一連の検査ステーションを通り１個の星形車が容器を移送するガラス容器を検査する装置を開示している。検査ステーションの１つにおいて、各容器の選択された寸法パラメータは、センサが容器パラメータの変化量の関数として変化する出力信号を提供するように、上記容器を上記センサに結合したローラに接触させ、かつ上記容器をその中央軸線の周りに回転させることにより検査される。特に、容器の高さ、密封面の歪および下向傾斜、および容器口部の上向傾斜は、上記容器が回転するにつれて容器密封面に接触するローラにより測定される。上記ローラは線形可変差動変成器（ＬＶＤＴ）センサに結合され、密封面におけるレベル（高さ）の偏差または変位量を表示するアナログ電気信号を提供する。これらの信号は適当な電子装置に送られ、もしも測定信号が所定の標準値および規格からはずれている時には、容器を移送ラインから分離するため排除プランジャを付勢する。
前記特許に開示され、これの譲受人に譲渡された検査システムは実質的な商業上の成功を得てはいるが、改良点が望まれたまま残されている。容器密封面に接触するローラは、機械的摩耗を受けやすい。これらのローラは前記密封面における汚染を生じることもある。これらのローラの寸法は、関連使用できる容器の寸法、および検出できるレベル変化量の寸法（分解能）を制限する。可動部品は保守および修理を必要とする。本発明の一般目的は、当技術における前記欠陥を処理しかつ克服する上記容器密封面におけるレベルの変化量に対して、容器の密封面を検査する装置および寸法を提供することにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一目的は、計量装置が測定面に接触しない電気光学技術を用いる、容器の密封面のレベル変化量を測定する装置と方法を提供することにある。本発明の他の一目的は、上記目的を達成する一方で、延長された作動寿命にわたって経済的に満足されかつ確実な、前記特性をもった方法および装置を提供することにある。本発明のさらに他の一目的および特定目的は、密封面における容器の高さを測定し、密封面における歪および下向傾斜を測定し、かつ容器口部の上向傾斜を測定する電気光学的非接触方法および装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光エネルギーの狭いビームを密封面上に指向し、ビームが光センサに反射されることにより、容器の密封面におけるレベルの変化量を電気光学的に測定する方法および装置を意図するものである。上記センサは、このセンサ上に反射された光ビームの入射位置の関数として変化する電気出力を提供するものである。このように、容器密封面のレベルのどんな変化量も、上記反射された光ビームがセンサ上に衝突する点または位置で対応変化量を生じるので、上記センサは密封面レベルの一次関数として変化する出力信号を供給する。
本発明の現在の好適実施例による容器口部の密封面を検査する装置は、上記容器がその中心軸線周りに回転する時に、容器の密封面上に光エネルギーの狭いビームを指向するように配置された光源を含む。光センサは上記密封面で反射した光エネルギーの狭いビームを受信するように配置され、かつ上記反射した光ビームの、上記センサ上の入射位置の関数として変化する出力を提供する。上記センサは関連電子装置に結合され、容器の高さを表示する情報、および上記容器の高さ、容器の密封面の歪または下向傾斜、または容器の上向傾斜が予め決められた標準値を越える時に、前記コンベヤシステムから容器を分離させる制御用信号を提供する。
【０００５】
本発明の好適実施例の光源および光センサは、容器の密封面上方に配置され、そして相互に関してかつ容器密封面に関して方向づけられるので、上記容器密封面上に入射し、そして、容器密封面から反射されたビームは、上記密封面に直角な平面内に在る。本発明の一実施例において、２個の光源／センサ組が上記容器の横方向対向面に配置され、各センサについては、このセンサに密接する容器密封面のレベルの関数として変化する出力信号を供給する。上記２個のセンサは電子回路に結合され、上記２個のセンサ出力信号の組合せ関数として密封面のレベルの変化量を測定する。このように、密封面の下向傾斜および上向傾斜容器口部は、センサ出力信号間の差の関数として識別および測定することもでき、一方歪みのある密封面は、センサ出力信号の和の関数として識別および測定することもできる。検査ステーションを通って移送される連続する容器の高さ、および高さの変化量は、上記センサのいずれか一方または両方の出力の関数として測定することもできる。
本発明は、その付加目的、特徴および利点と共に、下記の説明、添付の特許請求の範囲および添付図面から最も良く理解されよう。
【０００６】
【実施例】
図１について説明すると、コンベヤ２０は通常星形車（図示せず）およびすべり板２１を含み、密封面検査ステーション２４の位置内へ連続する容器２２をもたらすように、成形容器の源に配置され、かつ連接される。上記星形車コンベヤ容器検査配列は、例えば前記米国特許第３，３１３，４０９号に発表されている。駆動ローラのようなびん回転装置２６は、上記コンベヤにより容器が固定位置に保持される時に、ステーション２４で各容器２２に接触し、かつその中心軸線２５の周りに容器を回転させるように配置される。エンコーダ２８は、容器回転の増分を表示する信号を供給するため容器回転機構に連接される。スイッチのような検出器３０は、ステーション２４に容器２２の存在を表示する信号を提供するように配置される。
【０００７】
図１に示された本発明の実施において、容器２２は円筒形本体３２および本体肩部３５から上方に突出するほぼ円筒形の首部３４を備えた成形ガラスびんからなる。上記容器口部は、軸方向表面仕上キャップ密封面３６に終る首部３４の上部を含み、上記密封面３６は本発明に従って検査される。らせんねじ山３８は容器口を取り巻く口部壁の外面内に一体成形されるか、もしくはリップまたは肩部４０が口部壁の外面上に成形され、それをおおってキャップを容器に付加するため常法どおりキャップスカートがクリンプされる。本発明は、上記キャップを嵌める密封面３６のレベルの高さおよび変化量を検査する方法および装置に向けられている。
レーザまたは白熱光源のような、光源４２はステーション２４の容器２２の密封面３６上方に置かれ、密封面３６上に鋭角をなして下方に光エネルギーの狭い視準されたビーム４４を指向するように方向づけられる。カメラ４６もまたステーション２４の容器２２の密封面３６上方に置かれ、そして密封面３６から反射されたビーム４５を受信するように方向づけられる。カメラ４６は集束レンズ４８および光センサ５０を含み、光センサ５０はこのセンサ上の反射された光エネルギーの入射ばかりでなく、このセンサ上の入射の位置もまた表示する電気出力信号を供給する。情報処理装置５２は、検査ステーション２４の容器２２の存在を表示する検出器３０からの信号、および容器回転の増分を表示するエンコーダ２８からの信号を受信する。カメラ４６は同様に情報処理装置５２に結合され、処理装置５２からの制御信号を受信し、情報処理装置にセンサ５０上の反射された光ビーム４５の入射の位置を表示する出力信号を供給する。光源４２は同様に処理装置５２により制御される。
【０００８】
図１の実施例の作動が、図２Ａおよび２Ｂに示される。図２Ａにおいて、入射ビーム４４は点Ａで密封面３６と交わり、４５で反射され、レンズ４８を経て点Ｂにおいてセンサ５０に衝突する。図２Ｂにおいて、ビーム４４は密封面３６内の下向傾斜すなわちくぼみ３６ａ内の点Ａ′に入射する。その結果として、反射した光ビーム４５はレンズ４８を通り異なる点Ｂ′でセンサ５０に入射する。センサ５０はセンサ上の入射の位置を表示する出力信号を情報処理装置５２（図１）に供給するので、図２Ｂの上記出力信号は、図２Ａの信号とは異なっている。従って、情報処理装置５２は、くぼみ３６ａが出会う容器回転の点における密封面のレベルの変化量の表示、および図２Ａの入射基準点Ｂと、図２Ｂの変化した入射点Ｂ′との間のずれに対応する大きさの表示を受信する。くぼみ３６ａが事実上弧状寸法である場合、図２の情況の変更したセンサ出力信号は、容器回転の多数の増分に対応して維持されよう。また他方では、隆起部３６ｂが上記密封面と出会うならば、センサ５０上の反射された光ビーム４５の入射点Ｂ′は反対方向に変わり、情報処理装置５２に対応表示を供給する。
【０００９】
従って、図１の装置は、容器が回転する時の、下向傾斜、歪または上向傾斜の口部を示す密封面のレベルの変化ばかりでなく、容器が回転する時の、上記密封面の平均の高さもまた、情報処理装置５２へ信号を供給する。密封面の高さのこのような平均および／または変化量は、適当に５４で表示することもでき、かつ処理装置５２内で対応する標準値またはしきい値と比較される。もしも平均密封面の高さが規格外にあれば、またはもしも歪、下向傾斜または上向傾斜密封面測定値が合格規格外にあれば、不合格信号が発生して、その容器を工程ラインから除外する適当な排除機構に信号を送る。
【００１０】
光源４２とセンサ５０は、通常ステーション２４の容器２２の密封面３６上方に配置されるので、入射光ビーム４４と反射光ビーム４５は上記密封面の基準面に直角な平面内に配置される。センサ５０は、入射および反射光ビームの平面内にラテラル効果軸線を備えたラテラル効果ダイオードを含むこともできる。そのようなラテラルレフレクトダイオードは、ダイオード面上に反射された光ビームの入射の位置の関数として大きさが変化するアナログ信号として情報処理装置５２にアナログ信号を供給する。別法として、センサ５０は入射および反射光ビームの平面内に一直線に配置された複数の光感応素子を有する電荷結合素子（ＣＣＤ）配列センサからなることもある。そのような配列においては、センサ配列は情報処理装置５２により走査され、上記センサ配列上の反射光ビームの入射位置は、各種素子出力信号の振幅の関数として決定される。そのような配列センサは通常線形配列センサからなり、または１行または１列が密封面レベル測定目的のためモニタされる、マトリックス配列センサで構成することもできる。
【００１１】
図３は変型検査ステーション２４ａを示し、それぞれの光ビーム４４を下方に密封面に指向し、かつ容器の口の横方向対向側面からの反射された光ビーム４５を受信するように、１対の光源／センサモジュール５６，５８が配置される。図３の対になった光源／センサ配列は、それぞれ光源／センサモジュール５６，５８の出力が、出力信号の組合せた関数として容器２２の高さ特性を決定するため実時間で比較することもできるという固有利点を有する。すなわち、上向傾斜口部および密封面３８の下向傾斜が容器の口の対向側面の密封面の高さの差の関数として測定される一方で、歪密封面はセンサ出力信号の和の関数として識別することもできる。再言すると、密封面高さの変化量の大きさは、５４（図１）で表示することもでき、かつ排除信号の発生用の適当な標準値または規格と比較することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現在の一好適実施例による、容器の密封面を検出する装置の略示線図である。
【図２Ａ】図１に説明した実施例の作動を説明する部分略示線図である。
【図２Ｂ】図１に説明した実施例の作動を説明する部分略示線図である。
【図３】本発明の変型実施例の部分略示線図である。
【符号の説明】
２０ コンベヤ
２１ すべり板
２２ 容器
２４ 検査ステーション
２５ 中心軸線
２６ びん回転装置
２８ エンコーダ
３０ 検出器
３２ 円筒形本体
３４ 円筒形首部（口部の一部）
３５ 肩部
３６ 密封面
３６ａ 下向傾斜すなわちくぼみ
３８ らせんねじ山
４２ 光源
４４ 視準された狭い光エネルギーの入射ビーム
４５ 反射した光ビーム
４６ カメラすなわち光センサ手段
４８ 集束レンズ
５０ 光センサ
５２ 情報処理装置すなわち変化量検出手段
５４ 表示
５６，５８ 光源／センサモジュール

Claims (12)

1. 容器（２２）の口部（３４）を検査するための検査装置であって、該容器（２２）は、容器キャップに密封係合すべく軸方向に面した密封面（３６）によって囲まれた開放口と中心軸（２５）とを備え、前記検査装置は、
   前記中心軸（２５）と一致する回転軸を中心として前記容器（２２）を回転させるための回転手段（２６）、
   前記回転手段内の容器の密封面（３６）上に該密封面（３６）に対して鋭角にて光エネルギーの入射ビーム（４４）を送るように位置決めされた光源（４２）、
   前記密封面（３６）で反射した光エネルギー（４５）を受けるように配置された光センサ手段（４６）、及び
   前記容器の密封面（３６）でのレベルの変化（３６ａ、３６ｂ）を検出するための検出手段（５２）
   を含み、前記光源（４２）及び前記光センサ手段（４６）は、前記容器（２２）の密封面（３６）上方に配置され、且つ、前記入射ビーム（４４）及び前記容器の密封面（３６）から反射するビーム（４５）が前記密封面（３６）に垂直な平面内にあるように位置決めされている、上記検査装置において、
   前記光源（４２）から前記光センサ手段（４６）への光（４４、４５）が、容器（２２）の回転軸たる中心軸（２５）に平行で且つ検査される密封面（３６）の半径に等しい距離だけ離れた平面内にあり、
   前記入射ビーム（４４）は、前記密封面（３６）と１つの位置又は点（Ａ、Ａ’、Ａ”）で交わる細い視準ビームであり、その反射光ビーム（４５）は、前記光センサ手段（４６）上にて対応する位置又は点（Ｂ、Ｂ’、Ｂ”）に突き当たり、
   前記検出手段（５２）は、対応する位置又は点（Ｂ、Ｂ’、Ｂ”）での前記光センサ手段（４６、５０）上の点（Ｂ、Ｂ’、Ｂ”）の位置を、前記光源（４２）及び前記光センサ手段（４６）に対する密封面（３６）の実際のレベルとして解釈することにより、密封面（３６）のレベルの変化（３６ａ、３６ｂ）を検出するように構成され、
   該変化（３６ａ、３６ｂ）は、容器（２２）が回転している時に前記光センサ手段（４６、５０）上における反射光ビーム（４５）の入射位置の関数として前記検出手段（５２）により検出されることを特徴とする上記検査装置。
2. 協同する第１光源（４２）及び第１光センサ手段（４６）の第１対（５６）、並びに協同する第２光源（４２）及び第２光センサ手段（４６）の第２対（５８）が、回転軸（２５）の横方向に対向した両側に配置され、そして
   それぞれの入射ビーム（４４）及び反射ビーム（４５）が、容器の密封面（３６）に垂直で且つ容器の口の幅に応じた距離だけ互いに離れた平面内にある、請求項１に記載の装置。
3. 前記変化の検出手段（５２）が、前記第１及び第２対（５６、５８）の各々における反射光ビーム（４５）の入射位置の変化の組合せ関数として、前記密封面（３６）のレベルの変化を検出するための手段を含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記第１及び第２対（５６、５８）の各々が、関連する反射ビーム（４５）の入射位置の関数として変化する電気信号を与え、そして
   前記変化の検出手段（５２）が、前記信号の和に応答する手段を含む、請求項３に記載の装置。
5. 前記第１及び第２対（５６、５８）の各々が、関連する反射ビーム（４５）の入射位置の関数として変化する電気信号を与え、そして
   前記変化の検出手段（５２）が、前記信号の差に応答する手段を含む、請求項３に記載の装置。
6. 前記光センサ手段（４６）が、ラテラル効果軸線を前記平面内に備えるように位置決めされたラテラル効果ダイオードを備えたセンサ（５０）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記光センサ手段（４６）が、前記平面内に配置されるように位置決めされた光感応素子の配列を備えたセンサ（５０）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記光センサ手段（４６）が集束レンズ（４８）を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記光源（４２）がレーザからなる請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. 容器（２２）の口部を検査する方法であって、前記容器（２２）は、容器キャップに密封係合すべく軸方向に面した密封面（３６）によって囲まれた開放口と中心軸（２５）とを備え、前記方法は、
    （ａ）該軸（２５）を中心として容器（２２）を回転させること、
    （ｂ）容器を回転させつつ、光エネルギーの入射ビーム（４４）を容器の密封面（３６）上に該密封面（３６）に対して鋭角にて送り、それにより、前記密封面（３６）に垂直な平面内にて密封面（３６）から該ビームを反射させること、
    （ｃ）密封面（３６）から反射した光ビーム（４５）を受けるべく、前記垂直な平面内に光センサ手段（４６）を位置決めすること、
    （ｄ）容器（２２）の密封面（３６）の変化（３６ａ、３６ｂ）を検出するための手段（５２）を設けること、
    のステップを含む上記方法において、
    （ａ’）検査する領域にて回転する密封面（３６）が、光源（４２）から光センサ手段（４６）への光（４４、４５）が進む平面内に沿って接線方向に移動し、
    （ｂ’）前記入射ビーム（４４）が、前記密封面（３６）と１つの位置又は点（Ａ、Ａ’、Ａ”）で交わる細い視準ビームであり、その反射光ビーム（４５）が、対応する点（Ｂ、Ｂ’、Ｂ”）にて前記光センサ手段（４６）に突き当たり、前記光センサ手段上のこの点の位置が、前記光センサ手段に対する密封面（３６）のレベルにより変化し、
    （ｄ’）光センサ手段上の前記点（Ｂ、Ｂ’、Ｂ”）の位置が、容器（２２）の密封面（３６）の実際のレベルとして解釈され、該レベルの変化（３６ａ、３６ｂ）が、容器が回転している時の前記反射光ビーム（４５）の前記光センサ手段（４６）上における入射位置の変化の関数として検出される、
    ことを特徴とする上記方法。
11. （ｅ）容器（２２）を回転させつつ、容器（２２）の密封面（３６）上に該密封面（３６）に対して鋭角にて光エネルギーの第２の細い視準ビーム（４４）を送り、その際、該第２ビーム（４４）を、密封面（３６）に垂直な第２平面内において点（Ａ、Ａ’）として入射させて該密封面（３６）から反射させること、
    （ｆ）前記密封面（３６）から反射した第２光ビーム（４５）を受けるべく第２光センサ手段を位置決めすること、及び
    （ｇ）容器が回転している時の前記光センサ手段上における前記反射光ビーム（４５）の入射位置の変化の組み合わせ関数として、容器の密封面（３６）のレベルの変化を検出すること、
    の付加ステップを含む請求項１０に記載の方法。
12. 前記平面が、容器の口の幅に応じた距離にて回転軸（２５）の横方向に対向した両側にある請求項１１に記載の方法。

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