JP3955095B2 - 物体、特に飲料水用ボトルを検査するための装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、物体、特に空の飲料水用ボトルを検査するための装置および方法に関するものである。この装置は、搬送装置を有しており、搬送装置は、物体を搬送すると同時に回転させるための実質上水平な搬送面を備え、かつ異なる速度で運転される多数のコンベヤから構成されている。
ＤＥ-Ａ-３ ５３２ ０６８に記載されたこの形式の検査装置においては、搬送装置は異なる速度で運転される全部で４本のコンベヤベルトからなっており、これらのベルトは隙間なく互いに隣接して配置されている。コンベヤベルトが異なる速度で運転されるため、これらのベルト上に置かれる物体は回転せしめられて、単一の側壁検査装置が各物体をその外周面の全体にわたって検査するのに十分なようになっている。
検査装置は、ＥＰ-Ａ-０ ４１５ １５４に記載されており、この場合、物体は２つの側壁検査装置によって検査され、これら２つの側壁検査装置の間の経路上において垂直軸のまわりに９０°だけ回転せしめられる。物体は、２つの側壁検査装置の間において、その両側を、異なる速度で動くコンベヤベルトによって支持されることによって回転せしめられる。この領域では、物体はその底面を支持されておらず、それ故、底検査がこの領域において実行されうる。
本発明の目的は、この形式の装置および方法を種々の物体、特に種々の直径をもつ空のボトルに普遍的に適用できるように改良することにある。
この目的は、本発明によれば、搬送装置が横方向に間隔をあけて配置された２本のコンベヤによって形成され、この間隔中には、輻射源と認識装置からなる底検査装置が設けられることによって達成される。
この解決手段は、その機械的単純さおよび強度により注目に値するものである。
好ましくは、１本のレールが第１の低速コンベヤを横切って搬送方向にのびるように配置され、物体がこのレールに沿って回転またはスライドし得るようになっている。レールとコンベヤの縁との間の間隔並びに２本のコンベヤの間の間隔は、好ましくは物体がその底面の大部分の領域によって、第２の高速コンベヤ上より、むしろ第１の低速コンベヤ上に立っているよう選ばれる。物体が立つ低速コンベヤの領域の幅は、物体の半径の約１／３までの大きさに設定され得る。第２の高速コンベヤは、好ましくは摩擦コーティングを施された上面を有しており、そのため、高速コンベヤ上において物体の底面に生じる摩擦は低速コンベヤ上より大きくなる。特に、不安定な物体に対しては、レールはまた、同期して動くベルトまたはコンベヤの形式で、物体と共に動き、垂直に突出する係合突起をそのチェインリンク上において使用するように構成され得る。
側壁検査装置は、好ましくは光源および認識装置からなっており、搬送装置によって物体が搬送されながら通過する間隔中に設けられる。さらに、検査装置のために必要とされるスペースを最小限に止めるために口およびねじを切られた上部の検査および石鹸の泡の検査のような、さらに別の検査装置が、好ましくは、横断の段階の間に、または回転の段階の間に同時に、例えば、側壁検査と同時に実行される。これは実際に可能である。なぜなら、運動がストロボ照射、またはシャッタカメラによって凍結され、したがって、例えば、ボトルの回転は全く乱されることがないからである。
物体はその底面の縁部分において支持されているにもかかわらず、物体はしっかりと立っているということがわかる。特に、物体がその垂直軸のまわりに回転する速度は非常に安定している。
検査装置はコンベヤ上に配置され、また、このコンベヤ上を物体、例えば、空のボトルが搬送される。このコンベヤは検査装置の第１のコンベヤに相当する。第２のコンベヤはそれに平行に配置され、物体の直径の約２／３〜３／４の間隔をあけて第１のコンベヤに平行に配置される。検査装置の入口端では、物体は、一定の角度をなして第１のコンベヤを横切って延びるレールによって横方向に第２のコンベヤに向かって移動し、その結果、物体はその底面の縁の領域において両方のコンベヤ上に立つ。横方向に移動する間に、物体は第１のコンベヤおよび第２のコンベヤの間の間隙を橋渡しする横断プレートによって支持され続ける。横断プレートは一般に、物体が第１のコンベヤから第２のコンベヤの方向に移動する領域に限定して配置されている。物体が両方のコンベヤ上に立つやいなや、如何なる別の補助的なサポートも物体に対して必要とされず、横断プレートはこの領域内に配置されることはない。非常に不安定な物体、例えば、小さな底面をもつた飲料水用ボトルの場合には、もし必要ならば、ガイドレールが準備され、２本のコンベヤの間において、例えば、コンベヤの高さレベルまたはそれよりわずかに低い高さレベルに配置され、それによって物体が搬送方向にまたはそれと反対方向に倒れることが防止される。
底検査は、好ましくは物体が９０°または２７０°だけ回転する時間内に２回実行される。こうして側面領域はコンベヤによって被覆されているにもかかわらず、底領域の全体が検査され得る。さらに、底検査は３６０°を適当に細分された角度だけ回転せしめた後、例えは、その都度６０°または６０°＋１８０°だけ回転せしめた後、３つの部分において数回実行され得る。
底検査はまた、互いにできるだけ近接して続く２つのインクリメントの間に実行され、これら２つのインクリメントの間には、如何なる実際の明確な物体の回転も生じない。この場合、底検査の２つのインクリメントは、検査装置の入口端または出口端に配置された横断プレートの領域において実行される。その目的のために、横断プレートは透明な材料、例えば、ガラス、または傷のつきにくいプラスチックからなっている。２つの底検査装置は透明な横断プレートの下側において、搬送方向に沿って互い違いに配置される。第１の底検査装置は、物体がその底面の約６０％の領域によって横断プレート上に立つ一方、底面の残り４０％の領域によって第１のコンベヤ上に立つような位置に配置される。第２の底検査装置は、下流側であって、物体が多くて底面の約４０％の領域によって第２のコンベヤ上に立つ一方、底面の約６０％の領域によって依然として透明な横断プレート上に立っているような位置に配置される。第１および第２の底検査装置によって、底の約６０％の領域がその都度検査され、これら２つの６０％の領域を合わせると、物体のわずかな回転が許されるとしても、その物体の底面の全体に相当する。次に、物体は再び横方向にレールによって搬送方向に移動して戻され、その結果、両方のコンベヤ上に立つようになる。そして、例えば、側壁検査のために物体の回転が実行され得る。本発明のこの実施形態においては、物体はレールによって第２のコンベヤに向かって十分に遠方に横方向に移動させられ、それによって物体は第１のコンベヤから完全に離れ、横断プレート上および第２のコンベヤ上にのみ立つ。反対側に作用するレールによって物体は、第２の底検査の後、そこから再び第１のコンベヤに向かって十分遠方にずらされ、その結果、その底面の縁部分によって両方のコンベヤ上に立つ。このように移動させられて戻される間に、物体は一旦、再び横断プレート上に支持される。この横断プレートは、発明のこの実施形態では、それに対応して配置されている。物体を９０°回転させた後、側壁検査が、底検査の第１の実施例では説明したようにして再び実行され得る。あるいは、認識装置、例えば、ＣＣＤカメラの視野は物体がこの視野の範囲内において約２２０°〜２７０°だけ回転するように選ばれ得る。その結果、外周面の全体が検査され得る。
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
図１および図２は、それぞれ、９０°の回転の後、２つの底検査並びに１つの側壁検査が繰り返されるような、物体を検査するための装置の実施例の平面図および側面図である。
図３および図４は、それぞれ、約２２０°だけ物体が回転し、底検査か９０°の回転の後に繰り返されるような領域内において、連続的に側壁検査が実行される実施例の平面図および側面図である。
図５は入口端に配置された横断プレートの領域の範囲内において、２つのインクリメントの間に、底検査が実行されるような実施例の平面図である。
図１および図２は、この場合に、検査されるべき物体である空のボトル１０を検査するための装置を示したものである。搬送装置は、第１のコンベヤ１２および第２のコンベヤ１４からなっている。空のボトル１０は第１のコンベヤ１２上を検査装置まで搬送される。２本のコンベヤ１２、１４の間には、空のボトル１０の直径の約２／３〜３／４の大きさの間隔が存在する。第１および第２のコンベヤ１２、１４は通常のチェインリングコンベヤまたはコンベヤベルトからなっている。検査装置の上流側において、空のボトル１０はサイドレール１３によって、そして、横断プレート１５を用いて、横方向に移動させられる。横断プレート１５は、このボルトが移動する領域において、２本のコンベヤ１２、１４の間の間隙を橋渡しするものである。空のボトル１０は十分遠方にずらされ、それによって、その底面の一方の縁部分のみによって第１のコンベヤ１２上に立つ一方、底面の他方の縁部分によって第２のコンベヤ１４上に立つ。底送風機がまた横断プレートに組み込まれている。
第２のコンベヤ１４は、例えば、第１のコンベヤ１２より２０％高い速度で動き、それによって両方のコンベヤ１２、１４上に立っている空のボトル１０はその垂直軸のまわりに回転させられる。空のボトル１０は、回転させられている間に、低速コンベヤ、すなわち第１のコンベヤ１２の方向に向かって移動する傾向がある。この空のボトル１０の横方向の移動を防止するために、レール１６が第１のコンベヤ１２の上方に配置され、搬送方向に沿って延びている。搬送方向に対し角度を付けて曲げられたレール１６の位置は、この場合、第１のコンベヤの縁からの間隔が空のボトル１０の直径の約１／６に相当するように設定されており、空のボトル１０は、この第１のコンベヤ１２の縁部分の幅内に立っている。加えて、レール１７がまた、第２のコンベヤ１４の上方に配置される。なぜなら、個々の空のボトル１０は例えば、不均一な底の形状の結果として、高速で動くコンベヤ１４の方向に向かってときどき移動することがあるからである。
物体の搬送および回転の方向が矢印で示してある。この場合、側壁検査装置２０、２２は、広範囲にわたって照射可能な光源２６とＣＣＤカメラ２８とからなり、空のボトル１０がその垂直軸のまわりに９０°だけ回転する範囲内において互いに間隔をあけて配置されている。ボトルの９０°回転を間をおいて生じさせることによる２段階の側壁検査は、ガラスまたはプラスチックのような透明な材料からなる空のボトルの場合にのみ十分であることは明らかである。側壁検査装置は通常のやり方で空のボトルの欠陥の有無を検査する。よって、その理由を詳細に説明することはしない。
２本のコンベヤ１２、１４の間に残された間隙中には、広範囲を照射する光源３０、３２が設けられ、底検査装置の一部を形成している。関係するＣＣＤカメラ３１、３３は空のボトル１０の上方に配置されている。ＣＣＤカメラは良く知られているように、ボトルの口を通してボトルの底の写真を撮る。そして、これによって検査がなされる。２つの底検査装置、そしてまた、それに関係する光源３０、３２は同様に、空のボトル１０が９０°だけ回転する範囲内で搬送方向に間隔をあけて配置されており、それによって底領域が全体にわたって検査される。検査装置を通過した後、空のボトル１０は再びサイドレール１３および横断プレート１５によって第１のコンベヤ１２上に移動させられて完全に戻される。
図３および図４は、図１および図２の装置と同様の構成を有している。しかしながら、１段階の側壁検査のみが実行される点が相違している。側壁検査装置は再び、広範囲を照射する光源２６とＣＣＤカメラとからなっている。しかしながら、光源２６はこの場合、空のボトル１０がその垂直軸のまわりに９０°だけ回転する範囲内の長さにわたって広がっている。これは透明な材料からなる空のボトルまたはその他の物体に対して実施可能である。空のボトルまたはその他の物体が不透明な材料からなっているとき、またはボトル全体を取り巻くラベルが検査されるとき、光源２６は物体が一回転する範囲内の長さにわたって広がっている。実際、約２７０°回転または２２０°回転でさえ、一方においてカメラが如何なる場合にも空のボトルの外周面の約９０°をその都度カバーし、他方、空のボトル１０がＣＣＤカメラ２８の前方を通る間に、視野がＣＣＤカメラ２８の広角レンズの一方の縁から他方の縁まで変化するということに留意されるとき、空のボトルの外周面の全体を検査するという目的に適している。この点に関して、ＣＣＤカメラは、図３に示したように、高速コンベヤ、すなわち第２のコンベヤ１４と同じ側に配置されるということが本質的である。
図３および図４の実施例では、２つの底検査装置は再び空のボトルがその垂直軸のまわりに９０°または２７０°回転する範囲内において互いに間隔をあけて配置される。しかしながら、図４では、光源３０、３２だけが再び空のボトル１０の下側に配置され、そして、ＣＣＤカメラ３１、３３は空のボトル１０の上方に配置される。
図５に示した実施例では、底検査は検査装置の入口端に配置された横断プレート１５の領域内においてわずかな間隔をあけて互いに接近して続く２つのインクリメントの間に実行される。この場合、レール１６によって、空のボトル１０は第２のコンベヤ１４に向かって十分遠方に移動させられ、もはや、第１のコンベヤ１２上に立つのではなく、むしろ横断プレート１５および第２のコンベヤ１４上にのみ立つ。底検査装置の第１の広範囲に照射する光源３０は、その垂直上方に配置された図示されない第１のＣＣＤカメラとともに、空のボトルがその底面の約４０％の領域によって依然として第１のコンベヤ１２上に立ち、すでにその底面の約６０％の領域によって横断プレート１５上に立っているような位置に配置される。図５において、空のボトル１０ａは第１の光源３０の上方に位置している。第２の広範囲を照射する光源３２はほとんどすぐ後方に配置され、ここで、空のボトル１０ｂはその底面の約６０％の領域によって横断プレート１５上に立ち、その底面の約４０％の領域によって第２のコンベヤ１４上に立っている。図示した実施例では、空のボトル１０ｂは第２の光源３２の上方に位置している。図示されないＣＣＤカメラはまた、第２の光源３２上の上方に配置され、２つの光源３０および３２の間、よって底検査の２つのインクリメントの間において、物体１０はその慣性力のために、最初、横断プレート１５の一方の側の縁部分のサポート、そしてその後、他方の側の縁部分のサポートによって、ほんのわずかだけ回転し、その結果、底面の２つの６０％の領域が底検査の第１および第２のインクリメントによってカバーされ、これらの領域を合わせるとボトルの全底面に相当する。レール１７は第１のコンベヤ１２に向かってわずかに振れ戻る。それによって第２の光源３２の後ろにおいて、物体１０は底検査の後、横断プレート１５から離れたとき、両側の縁部分によって２本のコンベヤ１２、１４上に再び立つ。次に、側壁検査が図１および図２、または図３および図４をそれぞれ参照して説明した方法で実行される。図示の実施例では、図３および図４の場合と同様に、１段階の側壁検査が実行され、そのために対応した広い視野をもつＣＣＤカメラ２８が用いられる。
検査装置はまた、例えば、四角形の底面を有する空ボトルのような回転対称性を有しない物体の場合にも適用され得る。この種の物体を如何なる重心の横方向のすれも実質上生じさせないようにして回転させるために、レールはこの場合、このような物体の稜線が回転および同時に起こる前方への運動の間に描く曲線に対応するような形状になっている。側壁検査装置はこの場合、再び図１または図３に従って形成される。底検査は再び空のボトルが９０°または２７０°だけ回転する範囲内の間隔中において実行され、それによって実質的に底領域の全体が検査される。

Claims (13)

1. 垂直軸を有する物体を検査するための装置であって、
   水平な搬送面を有し、第１の速度で走行する第１のコンベヤと、
   水平な搬送面を有し、前記第１の速度よりも速い第２の速度で走行する第２のコンベヤと、を備え、
   前記第１および第２のコンベヤは、互いに横方向に間隙をあけて配置されていて、当該間隙を跨ぐように案内された前記物体を、前記第１の速度と前記第２の速度との差に応じて、前記垂直軸のまわりに回転させるようになっており、さらに、
   前記第１および第２のコンベヤの下方に配置されていて、前記間隙上で回転する前記物体の底を検査する底検査手段と、
   前記第１および第２のコンベヤを挟むように対向して配置された光源および認識装置を有する側壁検査装置と、
   を備えていることを特徴とする装置。
2. 前記底検査手段は、２つの底検査装置からなっており、一方の底検査装置が前記物体の底を検査する位置から、他方の底検査装置が前記物体の底を検査する位置までの間に、前記物体は略９０°または略２７０°回転するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記物体を案内するためのレールをさらに備えており、
   当該レールは、前記第１のコンベヤ上に搬送方向に沿って延びていて、前記間隙上に案内された前記物体が前記第１のコンベヤ上に載る部分の幅が、前記物体の直径の略１／３の大きさになるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記レールは、前記間隙上に案内された前記物体が、前記第１のコンベヤに向かってわずかに移動し得るように傾斜して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記第１および第２のコンベヤ間に配置された透明な横断プレートと、
   前記物体を案内するためのレールであって、搬送方向に沿って延びると共に、前記第１および第２のコンベヤ上にそれそれ配置されたレールと、をさらに備え、
   前記底検査手段は、２つの底検査装置からなると共に、前記横断プレートの下方に配置されており、
   前記レールは、一方の前記底検査装置の検査領域において、前記物体の底面の略４０％が前記第１のコンベヤ上に載ると同時に、当該底面の略６０％が前記横断プレート上に載るように配置され、かつ、他方の前記底検査装置の検査領域において、前記物体の底面の略４０％が前記第２のコンベヤ上に載ると同時に、当該底面の略６０％が前記横断プレート上に載るように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 前記２つの底検査装置は、所定の間隔をあけて配置されていて、前記一方の検査領域において前記横断プレート上に載る前記物体の底面の略６０％と、前記他方の検査領域において前記横断プレート上に載る前記物体の底面の略６０％とをそれぞれ検査することにより、前記物体の底面全体を検査するようになっていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記物体を案内するためのレールであって、搬送方向に沿って延びると共に、前記第１および第２のコンベヤ上にそれぞれ配置された第１および第２のレールをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記第１および第２のレールは、前記間隙上に案内された前記物体が、前記第１のコンベヤに向かってわずかに移動し得るように傾斜して配置されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 前記物体は、略９０°または略２７０°回転するようになっていることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
10. 前記底検査手段は、２つの底検査装置からなっていることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
11. 前記第１および第２のコンベヤ間に配置された透明な横断プレートをさらに備え、
    前記底検査装置はそれぞれ、前記横断プレートの下方に配置されており、
    前記第１および第２のレールは、一方の前記底検査装置の検査領域において、前記物体の底面の略４０％が前記第１のコンベヤ上に載ると同時に、当該底面の略６０％が前記横断プレート上に載るように配置され、かつ、他方の前記底検査装置の検査領域において、前記物体の底面の略４０％が前記第２のコンベヤ上に載ると同時に、当該底面の略６０％が前記横断プレート上に載るように配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 前記２つの底検査装置は、所定の間隔をあけて配置されていて、前記一方の検査領域において前記横断プレート上に載る前記底面の略６０％と、前記他方の検査領域において前記横断プレート上に載る前記底面の略６０％とをそれぞれ検査することにより、前記物体の底面全体を検査するようになっていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 垂直軸を有する物体を検査するための方法であって、
    それぞれ、実質的に水平な搬送面を備え、互いに横方向に間隙をあけて配置され、かつ互いに異なる速度で走行する第１および第２のコンベヤを準備するステップと、
    前記物体を、前記間隙を跨ぐように案内して、前記垂直軸まわりに回転させつつ搬送するステップと、
    前記第１および第２のコンベヤの下方に配置された底検査手段により、前記回転する物体の底を検査するステップと、
    側壁検査装置によって、前記回転する物体の側壁を検査するステップと、
    を有していることを特徴とする方法。

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