JP4629122B2 - 製品検査方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、光透過性を有する容器に液体類内容物が充填された製品の検査方法、及び、その方法を実施する装置に関する。

従来より、ビン、アンプル、シリンジ、バイアル等の光透過性を有する容器に、医薬品、食品、農薬、試薬等の液体やゼリー状の流体から成る液体類内容物を充填する工程を経た後、当該容器にヒビ等の欠陥、若しくは、内容物にゴミやカビ等の不純物が混入するなどの欠陥がないか検査を行っている。例えば、容器にヒビ等の欠陥があると、その部分を介して容器外部からカビの胞子等が侵入したり、または、液体成分が漏れたりして、品質管理上問題となるからである。

その検査は、光学検出（検査）装置を用い、一般にハロゲン・キセノン・水銀ランプ等からの可視光線を検査対象の容器に当てて、その様子をCCDカメラ等により撮像する。撮像された映像はコンピュータ画面上に映し出され、画像処理により容器及び容器の内部を検査される。仮に、容器にヒビや内容物にゴミやカビ等の固形の異物が混入していると、正常の製品では見られない影などの異常な像が画面上に映し出され、その像を検出して不良品と識別していた（特開平９−７２８６２）。

しかし、液体等の製品内容物が充填された容器の外観や内容物の検査をする場合、液体の液面付近に発生しうる気泡や水滴等と、容器のヒビや、傷、欠け、汚れ、異物混入等の欠陥とを識別できず、光学検査器が不良品として感知することがある。特に、点眼薬のように界面活性剤等が入っている場合には、気泡や水滴等の発生が顕著である。従って、検査を行なう際には、気泡や水滴等の影響を除去して検査する必要がある。従来では、容器に液体類内容物を充填した後、気泡や水滴等が自然消失するまで静置する等で対応していて、その充填工程終了後、直ちに検査工程に移行することができず、効率よく生産を行うことができなかった。

そこで、本発明は、容器内に存在しうる気泡や水滴を積極的に除去することによって、容器に液体類内容物を充填した後、直ちに容器やその内容物の欠陥を検査する工程に移行することができる効率のよい製品検査方法及び装置を提供することを課題とする。なお、本発明において、製品の良否を判断するとは、容器の欠陥や内容物中の異物を発見して、不良製品を選別することに相応する。

上記目的を達成するために、本発明の製品検査装置は次の構成を備える。すなわち、光透過性を有する容器に液体類内容物が充填されている製品を検査する装置において、検査対象の製品が供給される回転機を回転移動するロータリーステージと回転機の回転及び供給ディスクの回転に連動する前記ロータリーステージの回転制御機構と、回転機の下部に連結されている位置制御可能なサーボモーターと、回転機の回転中又は回転が終了し気泡や水滴の除去が完了した時点で製品を検査する光学検査装置とからなる製品検査装置を提供するものである。
なお、前記回転機の下部に連結されている位置制御可能な前記サーボモーターは、その連結を直結にして、前記サーボモーターの回転軸を回転機の回転軸とすることにより、該サーボモーターの回転を直接に該回転機に伝達したものでも良い。

ここでは、回転機の回転に伴って生じる遠心力により、製品内の液体類に存在しうる気泡や水滴を除去することが出来き、製品の検査に有用である。

また、光学検査装置はハロゲン・キセノン・ＬＥＤ照明等の可視光線を容器に照射し、CCDカメラ等により撮像するものであるとより正確に製品の検査が可能である。

更に、上記目的を達成するために、本発明の製品検査方法は次の構成を備える。
光透過性を有する容器に液体類内容物が充填されている製品を検査する方法において、検査対象の製品が供給される回転機を回転移動するロータリーステージと、 回転機の回転及び供給ディスクの回転に連動するロータリーステージの回転制御機構と、回転機の下部に連結されている位置制御可能なサーボモーターと回転機の回転中又は回転が終了し気泡や水滴の除去が完了した時点で製品を検査する光学検査装置とにより、
回転機により容器を回転させて、その回転に伴う遠心力により、容器内に存在しうる気泡や水滴を除去し、容器を光照射等により撮影し、撮像情報を解析して製品の良否を判断する製品の検査方法である。

ここで、製品の回転は、回転と停止とを繰り返す様式で行ってもよい。

ここで、容器送り出し用容器保持装置に製品を搬入する容器移送スクリュー、その容器送り出し用容器保持装置に保持されている製品を、回転機の容器保持部に搬入すると共に、回転終了後の回転機の容器保持部にある製品を、容器受け取り用容器保持装置の容器保持部に搬入して、その容器受け取り用容器保持装置に保持されている製品を送出する容器移送スクリューとを設けてもよい。

また、製品を保持して回転させる回転機が上部に複数配設されても良い。製品を保持した回転機は回転を行いながら、物品搬入位置から物品搬出位置までロータリーステージの回転動作によって移送されるとよい。

本発明の製品検査方法及び装置は、上述の構成を備えるので以下の効果を奏する。すなわち、製品が搬入された回転機が回転する構成をとるので、製品が回転することにより生じる遠心力により、その容器内の液体類内容物に存在しうる気泡や水滴を除去することができる。そのため、気泡等の影響を除去して検査することができ、光学検査装置が気泡等を容器のヒビ等と識別し不良品として感知することがなくなり、検査効率や検査精度の向上に寄与する。また、容器にヒビ等の欠損がある場合には、製品が回転することにより生じる遠心力により、容器内の液体が容器外に漏れ出し、容器内の液量が減少すると考えられる。このため、変位検査機器等により容器内の液量の変位を測定することで、容器のヒビ等の欠損を識別することが可能となる。

また、ロータリーステージに設けられた複数の回転機を同時に回転させることができるので、同時若しくは短時間に、多数の製品を回転機で処理することができ、作業効率の向上に寄与する。

回転機の回転速度及び回転時間、ロータリーステージの回転速度等が可変なので、容器に充填されている液体類の種類に応じて回転機の回転速度及び回転時間を適宜設定することにより、内容物の種類に応じた最適な様態で気泡や水滴を除去することができる。このことから内容物の種類ごとに製品検査装置を設ける必要がなくなり、設備コストの低減に寄与する。

気泡や水滴等が消失するまで仕掛かり品として在庫する必要がなくなり、充填工程から検査工程へ順次移行でき、生産効率の向上に寄与する。

光透過性を有する容器に液体類内容物が充填された製品は、容器移送スクリューまたは物品移送ベルトコンベア等の移送手段で、容器送り出し用容器保持装置に搬入される。容器送り出し用容器保持装置から回転機の所定の保持部位への搬入は、ロボットアーム等の把持手段で容器を挟持しながら、このロボットアーム等の運動により行う。また、回転機に取り付けられたモーター等の駆動手段により、回転機は回転される。製品は、回転機の容器保持部に保持され、回転機の回転に伴う遠心力により、容器内に存在しうる気泡や水滴等が除去される。回転機内の製品の搬出は、再びロボットアーム等の把持手段により行う。その後、製品は、再び移送スクリューまたは物品移送ベルトコンベア等の移送手段で検査位置まで搬送され、光学検査装置等の検査手段により検査が行われる。

以下、本発明の実施形態を、図面に示した実施例に基づいて説明する。ここでは、容器の移送手段としては、スクリューやベルトコンベアを挙げるが、同様の機能を有するものであれば任意の移送手段が利用できる。また、容器としては、略筒状の容器を挙げるが、光透過性を有するビン、アンプル、シリンジ、バイアル等の任意の容器に適用可能である。また、その容器に収容される内容物としては、医薬品、食品、農薬、試薬等の液体や流体など、任意の液体類が可能である。なお、実施形態は、本発明の主旨から逸脱しない限り適宜設計変更可能である。

図１に、本発明による製品検査装置の平面視説明図を示す。製品検査装置（１）には、容器を複数保持する回転機（２）とその回転機（２）を等分割に複数配設するロータリーステージ（３）を備える。図３の正面視説明図で示されるように、回転機（２）の下部には、位置制御可能なサーボモーター（４）が連結されていて、そのサーボモーター（４）はロータリーステージ（３）に取り付けられている。回転機（２）の回転に伴って生じる遠心力により、容器内の液体類に存在しうる気泡や水滴を除去する。ロータリーステージ（３）に、回転機（２）に製品を供給するための物品搬入位置（１９）を設け、その物品搬入位置（１９）の外周側に回転機（２）と同型の供給ディスク（５）とガイド（６）、その供給ディスク（５）に製品を移送する移送スクリュー（７）とガイド（８）が配設されている。

図１の一部拡大図である図２で示されるように、移送スクリュー（７）には、容器の半分程度を保持できるように、容器の一方の幅に対向する部位を若干大きくした移送溝（９）が、らせん状に設けてある。移送溝（９）に配置された容器（ａ）は、移送溝（９）と、略平板状の移送ガイド（８）との間に保持され、移送スクリュー（７）の回転に伴って移送スクリュー（７）の軸方向に移送され、移送スクリュー（７）の末端側まで移送された後、供給ディスク（５）の配置溝（１０）に順次一つずつ配置される。

容器送り出し用容器保持装置である供給ディスク（５）は、容器（ａ）の一部若しくは全部を保持できるように、容器底面とほぼ同形状の配置溝（１０）を設け、回転機（２）の容器保持部と同じ配置に設ける。本実施例では、供給ディスク（５）の配置溝（１０）は、移送スクリュー（７）から直接に搬入できるように、配置溝（１０）の搬入口は開放されている（図５、６）。供給ディスク（５）とガイド（６）とで保持された容器は、図３及び図４で示されるように、供給ディスク（５）上にあるロボットアーム（１７）により一括して挟持され、搬送され回転機（２）の所定の位置に挿入される（図３）。他の実施例としては、１つずつ移送スクリューから回転機（２）の容器保持部に搬入してもよい。

容器搬入位置の供給ディスク（５）と回転機（２）の間に、ロボットアームの中心軸（２２）が略鉛直に配置され、その中心軸（２２）に垂設された腕部に、多数のロボットアーム把持部（１７ａ）が釣り下げられるように配置されている。供給ディスク（５）から回転機（２）の容器保持部への搬入は、先ず供給ディスク（５）と回転機（２）の容器保持部の位置を平行関係になるように、回転機（２）または供給ディスク（５）の回転により位置関係を調節する。ロボットアーム（１７）が、その把持部（１７ａ）で容器（ａ）を摘み上げ、ロボットアーム中心軸（２２）が回転することにより、回転機（２）の容器保持部の上部に容器（ａ）が移動する。その後、ロボットアームの把持部（１７ａ）が降下し、容器（ａ）を容器保持部に挿入する。

ロボットアーム（１７）による容器移送中のトラブルを減少するために、ロボットアームの挟持部位には、容器が滑って落下しないように、ゴム等の滑り止めが設けられる。また、ロボットアームが容器を挟持する場合において、誤って容器を挟持していなかったり、挟持状態が異常である場合には、それを感知する手段を付帯させてもよい。例えば、特定の動作段階（容器を挟持するステップ）において、ロボットアームの一部が接触することにより、容器が挟持されていないことを感知させてもよい。また、ロボットアーム（１７）の把持部（１７ａ）が容器（ａ）を掴むために降下する動作の代わりに、逆に、供給ディスク（５）または回転機（２）を上昇させて、ロボットアーム（１７）の配置位置まで移動させてもよい。

回転機（２）は、その下部に連結されているサーボモーター（４）により回転駆動される。個々の回転機（２）に個別のサーボモーター（４）を連結し、その運転を予め設定されたプログラムにより制御させてもよい。ロータリーステージ（３）の回転運動と連動させて、回転機（２）の制御を行ってもよい。本実施例では、物品搬入位置（１９）においては、回転機（２）の回転は停止していて、ロータリーステージが回転し回転機（２）が物品搬入位置（１９）から離れると回転を開始し、物品搬出位置（２０）まで回転機（２）が移動することに併せて、回転機（２）の回転を停止するように制御している。

サーボモーター（４）の回転速度や回転時間を可変式とし、容器（ａ）の内容物の種類に応じて、回転機（２）の回転条件を適宜調節してもよい。扁平容器に入った点眼薬製品をサンプルとして、回転実験を行った。予めハンドシェイクして、故意に気泡と水滴を発生させた状態のサンプルをセットした。回転機（２）による回転条件と実験結果は、表１及び２の通りである。

表１は、各回転数Ｒ（１３００〜２６００ｒｐｍ）において、回転機（２）の回転半径ｒ毎の加速度を示したものであり、回転半径ｒとしては、回転中心の径と、最大半径（製品外側）、最小半径（目薬キャップ側）を示した。実験の結果、回転数を２０００rpm以上で行うことにより気泡や水滴等が消失した。

表２は、回転速度を２０００ｒｐｍとして、内容物の異なる４種類のサンプルに対してそれぞれ１０回ずつ実験を行った結果である。回転時間７秒では、いずれのサンプルも気泡等は消失せず、１０秒で消失するものが多かったが、サンプルによっては３０秒を要するものがあった。そこで、製品の内容物の性質により気泡等の除去に要する回転時間等の回転機の回転条件が異なるので、予め回転機の回転条件を検討しておくことが好ましい。

回転機（２）の容器保持部は、任意の角度で固定されているアングル型や、遠心力により容器保持部の角度が変化するスイング型等、いずれの形式のものを用いてもよい。回転時の容器保持部の角度は、垂直方向（０°）からほぼ水平方向（約９０°）の範囲であればよく特に限定されない。また、回転と停止とを繰り返して行う方が、消泡効果大きくなる。

ロータリーステージ（３）には、等分割に複数の回転機（２）が配設されている。ロータリーステージ（３）の回転動作に伴い、回転機（２）は順次物品搬入位置（１９）に移送され、ロボットアーム（１７）により容器が供給された後、順次回転機（２）の回転が開始される。そして、順次物品搬出位置（２０）に停止した回転機（２）がロータリーステージ（３）により移動して、製品が搬出されることになる。このため、同時に複数の回転機（２）を回転させることができ、多数の製品について、同時に気泡等の除去が可能となり、作業効率の向上に寄与している。ロータリーステージ（３）の回転制御は、コンピュータープログラムにより、各回転機（２）の回転、ロボットアームの運動、供給ディスクの回転及び移送スクリューの回転等に連動させ、上述の大量の製品を効率良く回転機（２）で処理をすることに資するように制御させる。ロータリーステージ（３）上の一部の領域に回転機（２）の回転により負荷がかかる場合には、それに耐えうる強度をもたせておく必要がある。

容器（ａ）を保持した回転機（２）は回転を行いながら、物品搬入位置（１９）から物品搬出位置（２０）までロータリーステージ（３）の回転動作によって移送される。物品搬出位置（２０）に近づくと、回転機（２）の回転の速度が遅くなり停止する。この一連のロータリーステージ（３）と回転機（２）の運動により、効率良く大量の製品を回転機（２）で回転処理を行うことができる。

その物品搬出位置（２０）の外周側に容器受け取り用容器保持装置である排出ディスク（１１）とその底面の下部と側面の一部に容器を保持できるガイド（１２）を設ける。また、その排出ディスク（１１）から製品を搬出する移送スクリュー（１３）と移送ガイド（１４）が配設され、排出ディスク（１１）と移送スクリュー（１３）が回転することにより、容器（ａ）が排出ディスク（１１）から移送スクリュー（１３）に運ばれる。

ロータリーステージ（３）の回転動作により物品搬出位置（２０）まで移送され、回転の完了した回転機（２）に保持されている容器（ａ）は、物品搬出位置（２０）上にあるロボットアーム（１８）により一括して挟持され、排出ディスク（１１）の配置溝（１６）に配置される。図５で示されるように、排出ディスク（１１）には供給ディスク（５）と同形状で、容器の下半分程度を保持できるように、容器と同形状若しくは幅を若干大きくした配置溝（１６）が回転機（２）の容器を配置する位置と同位置に設け、配置溝（１６）に配置された容器（ａ）は、ガイド（１２）とで保持される。

移送スクリュー（１３）には、容器の同形状でかつ幅を若干大きくした移送溝（１５）が、らせん状に移送スクリュー（１３）の末端部まで設けてある。排出ディスク（１１）より移送溝（１５）に配置された容器（ａ）は、ガイド（１４）とで保持され、移送スクリュー（１３）が回転することにより、一つずつ搬出され、検査位置まで移送される。また、移送スクリュー（１３）に設けられた移送溝（１５）を移送されるに従いピッチを小さくして、末端部でらせん形状を終了させ、容器同士が密になって検査位置まで移送する構成としてもよい。

移送スクリュー（１３）の末端部若しくは容器移送用ベルトコンベアには、光学検査装置（２１）が設けられていて、容器の外観及び内容物の検査を行う。検査位置まで移送された容器（ａ）は、光学検査装置（２１）によりハロゲン・キセノン・ＬＥＤ照明等の可視光線が照射され、その様子をCCDカメラ等により撮像される。撮像された映像はコンピュータ画面上に映し出され、画像解析処理を行うことで、容器の外観及び容器の内容物を検査する。仮に、容器にヒビや内容物にゴミやカビ等の固形の異物が混入していたりすると、正常の製品では見られない像が画面上に映し出され、この異常を検出することにより不良品を識別する。

光学検査装置（２１）は、回転機（２）、ロボットアーム（１８）、排出ディスク（１１）のいずれかに設けることも可能である。回転機（２）の回転が終了し、気泡等の除去が完了した時点で、直ちに検査を行うことが検査精度を向上させるためには最適である。これは、製品の搬送中に再び気泡等が発生してしまう可能性があるからである。

本発明による製品検査装置の平面視説明図 移送スクリュー及び供給ディスクの平面視説明図 ロボットアームの側面視説明図 ロボットアームの平面視説明図 供給部・排出部の平面視説明図 供給デスク及び排出デスクを示した説明図

符号の説明

１ 製品検査装置
２ 回転機
３ ロータリーステージ
４ サーボモーター
５ 供給ディスク
６ ガイド
７ 移送スクリュー
８ 移送ガイド
９ 移送溝
１０ 配置溝
１１ 排出ディスク
１２ ガイド
１３ 移送スクリュー
１４ 移送ガイド
１５ 移送溝
１６ 配置溝
１７ ロボットアーム
１７ａ ロボットアームの把持部
１８ ロボットアーム
１９ 物品搬入位置
２０ 物品搬出位置
２１ 光学検査装置
２２ ロボットアームの中心軸
ａ 容器

Claims (5)

1. 光透過性を有する容器に液体類内容物が充填されている製品を検査する装置において、
   検査対象の製品が供給される回転機を回転移動するロータリーステージと
   該回転機の回転、供給ディスクの回転に連動する前記ロータリーステージの回転制御機構と
   該回転機の下部に連結されている位置制御可能なサーボモーターと
   該回転機の回転中又は回転が終了し気泡や水滴の除去が完了した時点で製品を検査する光学検査装置とからなる製品検査装置
2. 前記回転機の回転に伴って生じる遠心力により、製品内の液体類に存在しうる気泡や水滴を除去することが出来る請求項１記載の製品検査装置
3. 前記光学検査装置はハロゲン・キセノン・ＬＥＤ照明等の可視光線を容器に照射し、CCDカメラ等により撮像するものである請求項１記載の製品検査装置
4. 前記回転機の下部に連結されている位置制御可能な前記サーボモーターは、その連結が直結であり、該サーボモーターの回転を直接に該回転機に伝達した請求項１記載の製品検査装置
5. 光透過性を有する容器に液体類内容物が充填されている製品を検査する方法において、
   検査対象の製品が供給される回転機を回転移動するロータリーステージと、 該回転機の回転及び供給ディスクの回転に連動する前記ロータリーステージの回転制御機構と、該回転機の下部に連結されている位置制御可能なサーボモーターと該回転機の回転中又は回転が終了し気泡や水滴の除去が完了した時点で製品を検査する光学検査装置とにより、
   前記回転機により容器を回転させて、その回転に伴う遠心力により、容器内に存在しうる気泡や水滴を除去し、容器を光照射等により撮影し、撮像情報を解析して製品の良否を判断することを特徴とする光透過性を有する容器検査方法
   

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