JP4293894B2 - 曲面摺接用電極、曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法および摺接装置 - Google Patents

Description

本発明はラミネート樹脂包装食品類のような、内部に半導電性内容物が充填され、外皮が非導電性密封包装体で構成された密封包装体等の被摺動体の外皮のピンホールやシール不良等の密封不良を検査するピンホール検査装置の摺接用電極に好適に用いられる曲面摺接用電極の構造、あるいは曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法および摺接装置に関する。

例えば、ソーセージ等のラミネート樹脂包装食品類のように柔軟な樹脂あるいは医薬品類等のように固形のガラスの電気絶縁封止材料により半導電性柔軟内容物を密封包装または密封封止した密封包装体のピンホールやシール不良などの気密不良を検査する装置として、所定間隔を隔てて離間し、密封包装体を搬送中に該密封包装体に接触する正負の電極を配置し、両電極間に印加された直流電圧の電気的変化を測定することにより、上記不良の有無を検査するピンホール検査装置が従来より多数提案されている。

図７および図８はそれぞれ従来使用されている摺接用電極にソーセージ等の被検体が進入し始めた状態および円柱状胴体部が貫通した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。環状保持板１００ａの内穴縁に、先端が中心部に向くように放射状に密集して植設された無数の刷子状接触子１００ｂを有する摺接用電極１００に、径がφＤの胴体をもつ円断面の被検体１０が矢印Ｇ方向に沿って進入して、そこを通過する。
登録実用新案第３０４４４４８号公報

上記文献に開示されている従来例では、環状保持板１００ａの円形内周端から中心部に向かって植設された、弾性に優れた多数の金属製の刷子状接触子１００ｂを具え、かつ、その刷子状接触子１００ｂの長さがそれぞれ異なった正負のオリフィス形摺接用電極１００を３段組み合わせた多段構成となっている（図７では１段だけが示されている）。これにより、ソーセージ類のように胴体部が略円柱形状で、その両端が丸みを有した略半球形状を成している被検体１０の気密不良を検査する場合でも、被検体１０の端部における丸み部分の気密不良を確実に検出できるようになっている。

上述の従来技術では環状保持板１００ａの円形内周端に刷子状接触子１００ｂを植設したオリフィス形摺接用電極１００を多段構成とすることにより、被検体１０端部の気密不良を確実に検出できるようになっているが、被検体１０端部がオリフィス形摺接用電極１００を通過し、大径の円柱状胴体部が摺接用電極１００位置に達した時、刷子状接触子１００ｂの先端が被検体１０に当接して、反作用により前方に強く押されて略９０°折り曲げられるため、被検体１０との周方向の接触状態が不安定になる。そのため、図８に示すように、接触子１００ｂの先端部は被検体１０の外周面に接触して前方に屈曲する際に、複数の接触子１００ｂが群を成し、それぞれの群が部分的に周方向に分離してＶ字状に開いてしまうことがある。このような場合は、被検体１０表面の接触子１００ｂ群が接する部分の間に、接触子１００ｂの先端が全く接触しない非接触領域が生じてしまう。

このように、被検体１０表面に接触子１００ｂ群の先端が接触できず、従って、電圧が印加されることがない領域が生じると、被検体１０封止体の全てのピンホールやシール不良などの密封不良を精度良く検査することができず、ピンホール検査装置の信頼性を著しく損なうという問題があった。なお、被検体１０表面に接触子１００ｂの先端が全く接触しない非接触領域が生じても被検体１０の外周全面の気密不良を確実に検出するために、摺接用電極１００にさらに高い電圧を印加して、空中放電を利用して前記領域にも所望の電圧を掛けさせることができる。しかし、被検体１０封止体表面にあまり高い電圧を付与すると、封止体の絶縁破壊を招く虞がある。
また、接触子１００ｂの先端が被検体１０に当接して被検体１０胴体部がオリフィス形摺接用電極１００を通過する際、接触子１００ｂの素材や被検体１０との摩擦係数によっては、被検体１０との接触抵抗が搬送の妨げになり、搬送エネルギー損失が大きくなると共に、接触子１００ｂの摩耗劣化が増大するという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決して、接触子が一端側から接近して摺接する摺接曲面を全曲面に亘ってくまなく摺接することができ、従って、曲面を均一かつ等電位に電圧印加することができ、さらに、弾性や摩擦係数が大きな接触子であっても搬送エネルギー損失が少なく、接触子の摩耗劣化を低減することができる曲面摺接用電極を提供することを目的とする。
また、被摺動体の形状が摺接用電極との相対移動方向に対して相対回転可能な形状である場合に、従来の摺接用電極を用いても、接触子が一端側から接近して摺接する摺接曲面を全曲面に亘ってくまなく摺接することができ、従って、曲面を均一かつ等電位に電圧印加することができる曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法および摺接装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明による曲面摺接用電極において、その主要な手段としては、接触子保持体に植設される接触子は、その先端が被摺動体の曲面に当接する際に、摺動方向から見て被摺動体の曲面の法線に対して所定の傾斜角を有するように設定したものである。また、本発明による曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法および摺接装置においては、曲面摺接用電極と被摺動体とを中心軸の周りに相対的に回転させたり、あるいは、中心軸の周りに相対的に回転させる回転手段を有したものである。

本発明の曲面摺接用電極によれば、被摺動体の外側に凸の曲面が一端側から曲面摺接用電極に接近して接触子に当接する際に、全ての接触子は被摺動体の搬送方向前方に屈曲すると同時に、前記曲面に対して同じ周方向の傾いた側に滑って屈曲する。従って、接触子の先端が全く接触しない非接触領域は生じず、摺接曲面を全面に亘ってくまなく摺接することができるから、前記曲面を均一かつ等電位に電圧印加することができると共に、両者間の摩擦抵抗を低減することができる。
また、本発明の曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法および摺接装置においては、従来の摺接用電極を用いても、接触子の先端側は搬送方向前方に屈曲すると同時に、全て同じ回転方向に屈曲するから、被摺動体の前記曲面を全面に亘ってくまなく摺接することができる。

接触子の径が１０μｍ位から１００μｍ位のアモルファス金属ワイヤを用いた場合は、接触子は特に、その弾性に優れ、かつ、耐摩耗性に優れたものとなる。また、接触子の摺動方向から見て外側に凸の曲面の法線に対する傾斜角が５°未満の場合は、全ての接触子が同じ周方向に傾斜して屈曲しないことがあり、傾斜角が６０°以上の場合は、接触子の弾性疲労により前記曲面に対する十分な接触圧が得られず、何れも前記曲面を均一かつ等電位に電圧印加することができない場合がある。本発明を被摺動体の外皮のピンホールやシール不良などの密封不良を検査するピンホール検査装置に適用した場合には、単に、接触子の接触子保持体に対する植設角度を所定の角度に設定するだけで、あるいは、一部を回転させたり、回転手段を具えるだけで、接触子が被摺動体の前記曲面を全面に亘ってくまなく摺接することができる。
以下、本発明の実施の形態を具体的に示した実施例に基づいて、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明を円断面の被検体であるソーセージの包装シールのピンホール（針穴）やシール不良を検出するピンホール検査装置の摺接用電極に適用した第１の実施例に係る前記装置の側面図である。同図に示すように、被検体１０を矢印Ｇ（同図で左）方向に搬送する搬送手段として、被検体１０を底面で支持して搬送する一対の搬送ローラ２２、２２と、これらの前後に一対のベルトコンベヤ２０、２０がそれぞれ中央部に対して対称的に配置されている。搬送ローラ２２、２２の間にはプラス電極としての摺接用電極１が、また、搬送ローラ２２、２２の前後にマイナス電極である一対の摺接用電極２が配設されている。
ベルトコンベヤ２０、２０の上部には、被検体１０を搬送方向の左右から挟むようにそれぞれ一対の案内板２４，２４が配設されている。陰陽両電極、即ち、摺接用電極１，２はそれぞれ配線３１，３２を介して、ピンホールやシール不良などの密封不良を検出検査するための、電気抵抗とその変化を計測制御する検出制御回路３０並びに直流電源３３から成る検出回路に接続されている。

次に、被検体１０が右の摺接用電極２（中央の摺接用電極１も全く同様）に接触してそこを通過する際の動作を説明する。被検体１０は左右の案内板２４により案内され、後のベルトコンベヤ２０により矢印Ｇ方向に搬送されて本装置に進入し、その球状部１０ａがマイナスの摺接用電極２の接触子２ｂに当接し、接触した表面にマイナス電圧が印加される。そして、後の搬送ローラ２２にも搬送されて胴体部１０ｂが摺接用電極２に摺接しつつ、先端の球状部１０ａがプラスの摺接用電極１の接触子１ｂに接触して、その表面にプラス電圧が印加される。さらに、被検体１０は左の搬送ローラ２２にも搬送されて前方の摺接用電極２の接触子２ｂに接触し、接触した表面にマイナス電圧が印加される。
この間、摺接用電極１，２間の電位変化が前記検出回路で検出される。なお、図中、各機械要素類の取付手段および搬送駆動手段に関する具体的構成は周知であるので説明を省略した。

図２は後のマイナス摺接用電極２に被検体１０の先端が進入を開始した時、図３は被検体１０の胴体部がマイナスの摺接用電極２の接触子２ｂに接触してマイナス電圧が印加されつつ搬送される状態を示す正面図（ａ）および側面図（ｂ）である。これらの図に示すように、摺接用電極２（摺接用電極１の場合も全く同様）は中央に円形の切り欠き穴を有し、外形が方形の金属製の環状保持板２ａと、その中央の切欠き穴の内縁に径方向に対して傾斜角θ（本実施例では１０°）だけ傾斜して中心側に向けて植設された弾性と耐摩耗性に優れた長さが１０μｍから１００μｍの無数のアモルファス金属繊維から成る接触子２ｂを具えている。接触子２ｂ群の自由端部の包絡線は径がφｄの円形を成している。

被検体１０が後のベルトコンベヤ２０に搬送されてその球状部１０ａが接触子２ｂ群の先端に接触し、それらを前方に押し込み屈曲させながら前進する。その時、接触子２ｂ群は全て径方向に対して傾斜角θだけ傾斜して取り付けられているため、その先端は前方に突出して屈曲すると同時に、全体として球状部１０ａ表面上を滑って図３（ａ）に示すように、時計回りの周方向にも屈曲する。こうして、接触子２ｂ群の先端は被検体１０が進入して、その断面直径φＤが大きな胴体部１０ｂへ移行しても全て同じ周方向に屈曲変形するから、胴体部１０ｂ全面に均一に接触することができる。

他の摺接用電極１，２の被検体１０との当接時の変形形態も上述のものと全く同様である。このように、本実施例では摺接用電極１，２の接触子１ｂ，２ｂ群は径方向に対して傾斜角θだけ傾斜して取り付けられているため、被検体１０の球状部１０ａと接触した後、断面直径φＤが大きな胴体部１０ｂへ移行する際に、それらの先端が周方向に分散することがないから、摺接用電極１，２の接触子１ｂ，２ｂの先端が被検体１０の全面に円滑に接触して正負の電圧を印加することができ、従って、被検体１０の封止体の全てのピンホールやシール不良などの気密不良を精度良く検査することができる。

図４は本実施例の変形例に係る摺接用電極の構成を示す正面図である。同図において、（ａ），（ｂ）は接触子１ｂ′，１ｂ″が取り付けられる環状保持板１ａ′，１ａ″の外形および切り欠き穴がそれぞれ方形および八角形と、共に方形に形成された例を示している。もちろん、これらの形状は他のプラス、マイナスの摺接用電極１，２においても同様である。

なお、本実施例では摺接用電極１，２の接触子１ｂ，２ｂと被検体１０の胴体部１０ｂとの成す角度θは１０度に設定したが、５〜６０°の範囲であれば任意の値に設定可能である。また、接触子１ｂ，２ｂの素材にはアモルファス金属繊維を用いたが、弾性と耐摩耗性に富む導電性の線材であれば、どのような素材を用いても良い。電源には直流電源３３を用いたが、交流電源を用いても良い。摺接用電極１，２として摺接用電極１をプラス電極とし、摺接用電極２をマイナス電極としたが、摺接用電極１，２の極性を逆にしても、また、摺接用電極１，２を前後に複数個配置しても良い。

図５は本発明の第２の実施例に係るピンホール検査装置の側面図（ａ）および同図の切断線Ｘ−Ｘに沿って切断された断面図（ｂ）である。本実施例では同図に示すように、円形内周端から中心部に向かって植設された無数の刷子状接触子１１ｂ，２１ｂを具えた環状保持板１１ａ，２１ａは円環状に形成されており、これらの外周に接した３箇所にそれぞれ１２０°ずつ離間して配置された３つの回転ローラ２３によりそれぞれ回転可能に支持されている。３つの回転ローラ２３はそれぞれ、それらに直結してあるいは連動機構を介して連結されたモータ２５により回転駆動される。

モータ２５は搬送ローラ２２の回転に先立って回転駆動されており、従って、搬送ローラ２２によって搬送された被検体１０の先端部が摺接用電極１１，２１の中央部に到達した時、摺接用電極１１，２１は回転ローラ２３によりそれぞれ強制的に回転させられているから、刷子状接触子１１ｂ，２１ｂが環状保持板１１ａ，２１ａの円形内周端から中心部に向かって真っ直ぐに植設されていても、被検体１０の球状部１０ａが摺接用電極１１，２１の刷子状接触子１１ｂ，２１ｂに接触した時、接触子２ｂ群の先端は球状部１０ａに接触して前方に押し込まれつつ図５（ａ）で反時計回り方向に屈曲して摺接する。従って、接触子１１ｂ群の先端は全て中心軸方向から見て反時計回り方向に屈曲変形するから、本実施例においても摺接用電極１１，２１の接触子１１ｂ，２１ｂの先端はばらけることなく被検体１０の胴体部１０ｂ全面に円滑に接触することができる。

図６は本発明の第３の実施例に係るピンホール検査装置の側面図（ａ）および同図の切断線Ｙ−Ｙに沿って切断された断面図（ｂ）である。本実施例では同図に示すように、方形の外形を有した摺接用電極１，２は共に固定されており、被検体１０が周方向の３箇所にそれぞれ１２０°ずつ離間して摺接用電極１，２の後方に配置された３つの回転ローラ２６群によりそれぞれ回転可能に支持されている。３つの回転ローラ２６はそれぞれ連動機構を介して連結されたモータ２５により回転駆動される。

本実施例では被検体１０は搬送ローラ２２により矢印Ｇ方向に搬送されると同時に回転ローラ２６群により図６（ａ）で時計回り方向にも回転させられるから、刷子状接触子１１ｂ，２１ｂが環状保持板１ａ，２ａの円形内周端から中心部に向かって真っ直ぐに植設されていても、被検体１０の摺接用電極１，２の接触子１ｂ，２ｂに対する接触部位が球状部１０ａから胴体部１０ｂへ移行する際に、摺接用電極１，２の接触子１ｂ，２ｂの先端部は揃って被検体１０の回りに時計回り方向に屈曲変形する。従って、本実施例においても上記実施例と同様の効果を奏する。

以上、本発明の実施例について具体的に述べてきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて、その他にも各種の変更が可能なものである。一般に、被検体１０の封止体は表基材、接着層、シール材の３層構造で構成されており、表基材としてはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ナイロン（ＮＹ）等が用いられる。落下時強度等を考慮して、厚さが１５〜２５μｍ位のＮＹが多用されている。

シール材としては、ＰＰやＰＥが用いられるが、通常は厚さが６０〜７０μｍ位のＰＥが多用されている。厚さが１５μｍ位のＮＹの絶縁破壊電圧は０．２４kV、厚さが６０μｍ位のＰＥの絶縁破壊電圧は１１．１kVである。従って、被検体１０の封止体全体の絶縁破壊電圧は１１．３４kVになる。上記封止体の絶縁破壊を免れるためには、摺接用電極１，２間の印加電圧は５〜８kVに設定される。

本発明の第１の実施例に係るピンホール検査装置の側面図 同じく、マイナス摺接用電極に被検体の先端が進入を開始した時の摺接用電極の正面図（ａ）および側面図（ｂ） 同じく、被検体の胴体部がマイナスの摺接用電極の接触子に接触して搬送される状態を示す正面図（ａ）および側面図（ｂ） （ａ），（ｂ）共に、本発明の第２の実施例の変形例に係る摺接用電極の正面図 本発明の第２の実施例に係るピンホール検査装置の側面図（ａ）および同図の切断線Ｘ−Ｘに沿って切断された断面図（ｂ） 本発明の第３の実施例に係るピンホール検査装置の側面図（ａ）および同図の切断線Ｙ−Ｙに沿って切断された断面図（ｂ） 従来使用されている摺接用電極に被検体が進入し始めた状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ） 同じく、被検体の円柱状胴体部が摺接用電極に貫通した状態を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）

符号の説明

１，２，１１，１１′，２１，２１′，１００ 摺接用電極
１ａ，２ａ，１１ａ，１１ａ′ 環状保持板
１ｂ，２ｂ，１１ｂ，１１ｂ′，１００ｂ 接触子
１０ 被検体
１０ａ 球面部
１０ｂ 胴体部
２０ ベルトコンベヤ
２２ 搬送ローラ
２４ 案内板
２３，２６ 回転ローラ
３０ 検出制御回路
３３ 直流電源

Claims (6)

1. 外側に凸の曲面を少なくとも一部に具えた、少なくとも表面が非導電性材料から成る被摺動体の表面に摺接して湾曲する弾性に富んだ多数の導電性ワイヤから成る接触子と、前記曲面に対向する位置に配設され、前記曲面に対向する側の端縁部に前記曲面に向かって前記接触子が植設された少なくとも導電性部分を有する接触子保持体とを具え、前記接触子が前記曲面上を摺接することにより前記接触子に印加された電圧を前記曲面に付与するように構成された曲面摺接用電極において、前記接触子はその先端が前記曲面に当接する際に、摺動方向から見て前記曲面の法線に対して所定の傾斜角を有するように前記接触子保持体に植設されたことを特徴とする曲面摺接用電極。
2. 内部に半導電性内容物が充填され、外皮が非導電性密封包装体で構成された被摺動体の表面に異極性の高電圧を印加し、その間の抵抗値変化を検出して前記被摺動体の外皮のピンホールやシール不良などの密封不良を検査するピンホール検査装置の摺接用電極であることを特徴とする請求項１記載の曲面摺接用電極。
3. 内端縁部に中心に向かって弾性に富んだ多数の導電性ワイヤから成る接触子が植設された曲面摺接用電極と、少なくとも表面が非導電性材料から成る略円柱体の被摺動体とを中心軸方向に沿って相対移動させ、前記接触子を湾曲させつつ前記被摺動体の曲面上を摺接させるようにした曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法において、前記曲面摺接用電極と被摺動体とを前記中心軸の周りに相対的に回転させるようにしたことを特徴とする曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法。
4. 内端縁部に中心に向かって弾性に富んだ多数の導電性ワイヤから成る接触子が植設された曲面摺接用電極と、少なくとも表面が非導電性材料から成る略円柱体の被摺動体とを中心軸方向に沿って相対移動させ、前記接触子を湾曲させつつ前記被摺動体の曲面上を摺接させる搬送手段と、前記被摺動体の曲面上を摺接する前記曲面摺接用電極を含む正負の電極間に高電圧を供給する電源とを具えた曲面摺接用電極と被摺動体との摺接装置において、前記曲面摺接用電極と前記被摺動体とを前記中心軸の周りに相対的に回転させる回転手段を有したことを特徴とする曲面摺接用電極と被摺動体との摺接装置。
5. 内部に半導電性内容物が充填され、外皮が非導電性密封包装体で構成された被摺動体の表面に異極性の高電圧を印加し、その間の抵抗値変化を検出して前記被摺動体の外皮のピンホールやシール不良などの密封不良を検査する摺接方法であることを特徴とする請求項３記載の曲面摺接用電極と被摺動体との摺接方法。
6. 内部に半導電性内容物が充填され、外皮が非導電性密封包装体で構成された被摺動体の表面に異極性の高電圧を印加し、その間の抵抗値変化を検出して前記被摺動体の外皮のピンホールやシール不良などの密封不良を検査するピンホール検査装置の摺接装置あることを特徴とする請求項４記載の曲面摺接用電極と被摺動体との摺接装置。

Images