JP6701891B2 - 打検装置及び打検方法 - Google Patents

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Description

本発明は、打検装置及び打検方法に係り、より詳細には、缶底部の打検音に基づいて缶体の密封良否を検査する打検装置及び打検方法に関する。
従来、缶体の密封良否を検査するにあたり、打検音に基づく打検法が広く採用されている。打検法では、倒立させた缶体の缶底部に電磁的衝撃を加えて反響振動音(打検音)を発生させ、打検音のピーク周波数に基づいて、缶体の密封良否を判定する。打検音のピーク周波数は、通常、缶底部の固有振動数であり、缶体の内外圧力差が大きいほど高くなる。これに対し、陽圧缶及び陰圧缶のいずれの場合も、密封不良によりリークが発生した不良品の缶体では、缶体の内外圧力差が低下するため、良品の缶体よりも打検音のピーク周波数が低下する。このように、不良品の缶体と良品の缶体とで打検音のピーク周波数が異なることを利用して、缶体の密封良否が判定される。
ところで、近年、缶体軽量化のため、スチール缶が薄肉化され、また、アルミ缶が普及するとともに、その薄肉化も進んでいる。このような缶体材料の多様化及び薄肉化が進んだ結果、打検時に、缶底部以外の缶胴部や缶蓋部等の缶体部分でも共振が起こり易くなってきた。打検音に缶底部以外の缶体部分の固有振動成分が多く含まれると、打検音の周波数スペクトルが複数のピーク周波数を示すようになる。このため、打検音のピーク周波数に基づく缶体の密封良否の判定精度が低下してしまうことがある。
そこで、缶底部以外の缶体部分における共振を抑制して、打検による検査精度を向上させる技術が、下記の特許文献1に提案されている。特許文献1に記載の技術によれば、缶底部の外周縁部を全周にわたって押圧体で押圧することによって、缶底部から缶胴部への振動伝搬が抑制される。
特開2005−170442号公報
しかし、特許文献1に記載の技術では、缶底部の外周縁部を全周に亘って押圧するように、複数の押圧体を缶底部の外周縁部に対応させて円周状に配置する。このため、打検装置が複雑となり、さらに、個々の押圧体の配置位置の調整が必要となる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、打検音に含まれる缶底部以外の缶体部分の固有振動成分を低減して、缶体の密封良否の判定を精度良く行うことができる打検装置及び打検方法を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明の打検装置は、倒立した缶体の缶底部に電磁的衝撃を与え、缶底部から発せられた打検音を打検信号に変換して出力する打検ヘッドと、打検信号に基づいて缶体の密封良否を判定する演算装置とを備えた打検装置であって、前記缶体の缶胴部に接触して前記缶胴部の振動を抑制する制振手段を備え、前記制振部材は、前記缶体を搬送するコンベアの両側に配置された一対の無端状ベルトであり、前記一対の無端状ベルトは、前記缶胴部を挟みながら前記缶体を搬送し、前記一対の無端状ベルトは、3mm以上の幅を有し、前記缶底部側の前記缶胴部と前記缶体の全周の10%以上において接触することを特徴としている。
また、本発明の第1の打検方法は、倒立した缶体の缶底部に電磁的衝撃を与え、缶底部から発せられた打検音に基づいて缶体の密封良否を判定する打検方法であって、前記缶体間に前記缶胴部と接触する間仕切りを挿入して複数の前記缶体をケースに梱包して前記缶体の缶胴部の振動を抑制した状態で、前記缶底部に前記電磁的衝撃を与えることを特徴としている。
また、本発明の第2の打検方法は、倒立した缶体の缶底部に電磁的衝撃を与え、前記缶底部から発せられた打検音に基づいて前記缶体の密封良否を判定する打検方法であって、千鳥配列パターンとなるように前記缶胴部どうしを互いに接触させて複数の前記缶体をケースに梱包して前記缶体の缶胴部の振動を抑制した状態で、前記缶底部に前記電磁的衝撃を与えることを特徴としている。
本発明の打検装置及び打検方法によれば、缶体の缶胴部の振動を抑制することにより、打検音に含まれる缶底部以外の缶体部分の固有振動成分を低減して、缶体の密封良否の判定を精度良く行うことができる。
打検装置の基本構成例の説明図である。 (A)は、缶底部だけが主に振動した場合の打検音の波長スペクトルであり、(B)は、缶底部だけが主に振動した場合の打検音のピーク周波数と缶体内圧との関係を示すグラフである。 (A)は、缶底部以外の缶体部分が共振した場合の打検音の波長スペクトルであり、(B)は、缶底部以外の缶体部分が共振した場合の打検音のピーク周波数と缶体内圧との関係を示すグラフである。 本発明の第1実施形態に係る打検装置及び打検方法を説明する模式図である。 本発明の第2実施形態に係る打検装置及び打検方法を説明する模式図である。 本発明の変形例の説明図である。 本発明の第3実施形態に係る打検装置及び打検方法を説明する模式図である。 図7のA−A線に沿った断面図である。 本発明の第4実施形態に係る打検方法を説明する模式図である。 本発明の第5実施形態に係る打検方法を説明する模式図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
まず、図1を参照して、打検装置1の基本構成例を説明する。打検装置1は、倒立した缶体Cの缶底部C1に電磁的衝撃を与え、缶底部から発せられた打検音を打検信号に変換して出力する打検ヘッド10と、打検信号に基づいて缶体Cの密封良否を判定する演算装置20とを備えている。缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制する制振手段については、図1に図示せず、各実施形態において説明する。
図1に示す缶体Cは、缶底部C1と、缶胴部C2と、缶蓋部C3とで構成され、缶体C内には、飲料等の内容物が充填、密封されている。缶体Cを倒立させることによって、缶体C内で缶底部C1と内容物の上面との間に空間が形成され、缶底部C1が振動しやすくなっている。
なお、図1では、缶底部C1と缶胴部C2とが一体成形され、缶蓋部C3が巻締められた2ピース缶を例示しているが、3ピース缶及びボトル缶を打検対象とすることもできる。また、缶体Cは、スチール製のスチール缶でもよいし、アルミニウム製又はアルミニウム合金製のアルミ缶でもよい。また、缶体Cは、陽圧缶であってもよいし、陰圧缶であってもよい。
缶体Cは、コンベア30によって搬送され、打検ヘッド10の真下を通過する。缶体Cが打検ヘッド10の真下を通過する際に、打検ヘッド10の電磁コイル11によって、缶体Cの缶底部C1に電磁的衝撃が与えられる。缶底部から発せられた打検音は、打検ヘッド10のマイクロフォン12によって打検信号に変換される。打検信号は演算装置20の周波数解析部21によりフーリエ変換処理され、波長スペクトルからピーク周波数が抽出される。このピーク周波数に基づき、演算装置20の良否判定部22が缶体Cの密封良否を判定する。
図2及び図3を参照して、打検音のピーク周波数と缶体Cの密封良否判定について説明する。
図2(A)に示すように、缶底部C1だけが主に振動した場合には、打検音の波長スペクトルは、一つの周波数で突出した信号強度のピークを示す。打検音のピーク周波数は、通常、缶底部C1の固有振動数であり、缶体Cの内外圧力差が大きいほど高くなる。図2(B)に示すように、陽圧缶の場合には、缶内圧が高いほど、ピーク周波数が高くなる。一方、密封不良によりリークが発生した不良品の缶体Cでは、缶体の内外圧力差が低下するため、良品の缶体Cよりも打検音のピーク周波数が低下する。このように、不良品の缶体Cと良品の缶体Cとで打検音のピーク周波数が異なることを利用して、缶体Cの密封良否を判定することができる。
これに対し、図3(A)に示すように、缶底部C1以外の缶体部分が共振した場合には、波長スペクトルは、複数の周波数に信号強度のピークを示す。このような波長スペクトルは、薄肉化した缶体、特に、スチール缶よりも剛性の低いアルミ缶において発生しやすい傾向がある。その結果、ピーク周波数が、缶体の内外圧力差を正確に反映しないことがある。例えば、図3(B)のグラフ中に「A」で示すプロットは、リークにより缶内圧が低下した不良品の陽圧缶であるにも拘わらず、高いピーク周波数を示している。このため、このプロットの缶体Cは、良品と誤判定されてしまうおそれがある。また、図3(B)のグラフ中に「B」で示すプロット群は、缶内圧が高く保たれている良品であるにも拘わらず、低いピーク周波数を示している。このため、このプロット群の缶体Cは、不良品と誤判定されてしまうおそれがある。
かかる誤判定を低減して缶体良否の判定精度を向上させるために、缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制する技術について、以下の各実施形態において説明する。
[第1実施形態]
図4を参照して、本発明の第1実施形態に係る打検装置及び打検方法を説明する。本実施形態においては、缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制する制振手段として、缶胴部C2に制振部材を接触させる。同図に示すように、制振部材は、缶体Cを搬送するコンベア30の両側に配置された一対の無端状ベルト40である。一対の無端状ベルト40の各々は、コンベア30の脇に配置されたローラ(又はプーリ)41にそれぞれ懸架されている。
また、無端状ベルト40はコンベア30の搬送速度と同期して移動できる。なお、無端状ベルト40がコンベア30の搬送速度と同期して移動するように、ローラ(又はプーリ)41を回転駆動させてもよいし、無端状ベルト40をコンベア30に従動させてもよい。
一対の無端状ベルト40がコンベア30上の缶体Cの缶胴部C2を両側から挟み付けるように、ローラ(又はプーリ)41は、コンベア30側へ付勢されていることが好ましい。また、無端状ベルト40の材料は、ゴム等の振動を吸収するのに好適な材料で形成されていることが好ましい。また、無端状ベルト40の幅は特に限定されないが、缶体Cの高さ相当の幅広ベルトであってもよいし、細い紐状ベルトであってもよい。
コンベア30上を搬送されてきた缶体Cは、一対の無端状ベルト40に挟まれたまま、打検ヘッド10の真下を通過する。そして、一対の無端状ベルト40を缶体Cの缶胴部C2に接触させて、缶胴部C2の振動を抑制した状態で、打検ヘッド10により缶底部C1に電磁的衝撃が与えられる。このように、缶体の缶胴部の振動を抑制することにより、打検音に含まれる缶底部以外の缶体部分の固有振動成分を低減して、缶体の密封良否の判定を精度良く行うことができる。
また、無端状ベルト40がコンベア30の搬送速度と同期して移動できるので、缶体Cの搬送速度を低下させることなく、制振部材としての無端状ベルト40を缶体Cに接触させた状態で打検を行うことができる。このため、缶体Cを搬送するコンベア30のラインのスループットを低下させることなく、打検時に缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制することができる。
[第2実施形態]
図5を参照して、本発明の第2実施形態に係る打検装置及び打検方法を説明する。本実施形態の打検装置1は、缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制する制振手段として、缶胴部C2に接触する制振部材42を有する。同図に示すように、制振部材42は、缶胴部C2の全周方向に沿って接触する。
さらに、本実施形態では、制振部材42は、缶体Cを搬送するロータリーコンベア31と共に回転し、このロータリーコンベア31上で缶体Cの缶胴部C2に接触する。制振部材42は、ロータリーコンベア31上で不図示の支持部材及びアクチュエータによって支持され、缶体Cの直径方向の対向する2方向から缶胴部C2を挟み込み、缶胴部C2の全周方向に沿って接触する。
なお、制振部材42の、缶体Cの高さ方向の幅は特に限定されないが、缶体Cの高さ相当の幅広であってもよいし、細い紐状であってもよい。また、制振部材42の材料として、合成樹脂、硬質ゴム、又は金属などを用いることができる。
コンベア30上を搬送されてきた缶体Cは、ロータリーコンベア31へ移り、ロータリーコンベア31上で、制振部材42に挟まれたまま、打検ヘッド10の真下を通過する。そして、制振部材42を缶胴部C2に接触させて、缶胴部C2の振動を抑制した状態で、打検ヘッド10により缶底部C1に電磁的衝撃が与えられる。打検が済んだ缶体Cは、不図示のガイド板等によってコンベア30へ誘導される。
このように、缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制することにより、打検音に含まれる缶底部C1以外の缶体部分の固有振動成分を低減して、缶体Cの密封良否の判定を精度良く行うことができる。
さらに、本実施形態では、制振部材42が、缶胴部C2の実質的に全周にわたって接触することにより、缶蓋部C3側に伝搬する振動が効果的に低減される。その結果、缶蓋部C3側から缶底部C1へ戻ってくる振動も効果的に低減される。これにより、打検音に含まれる缶底部C1以外の缶体部分の固有振動成分を効果的に低減することができる。
また、ロータリーコンベア31と共に回転する制振部材42を接触させるので、コンベア30の搬送速度を低下させることなく、制振部材42を缶体Cに接触させた状態で打検を行うことができる。このため、缶体Cを搬送するコンベア30のラインのスループットを低下させることなく、打検時に缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制することができる。
なお、上記の例では、缶胴部C2の実質的に全周にわたって制震部材42を接触させたが、缶胴部C2の周方向の一部であってもその振動を抑制することが可能である。
[変形例]
図6を参照して、上述した第1及び第2実施形態の変形例を説明する。
本変形例では、第1及び第2実施形態で説明した制振部材に加えて、同図に示すように、缶体Cが載置される振動吸収部材43を更に設け、缶体Cを振動吸収部材43上に載置した状態で、缶底部C1に電磁的衝撃を与える。
第1実施形態の変形例では、振動吸収部材43はコンベア30上に設けられ、第2実施形態の変形例では、振動吸収部材43はロータリーコンベア31に設けられる。振動吸収部材43の材料として、振動吸収部材42と同様に、合成樹脂、硬質ゴム、又は金属などを用いることができる。
缶体Cを振動吸収部材43上に載置した状態で、缶底部C1に電磁的衝撃を与えるにより、缶蓋部C3側から缶底部C1へ戻ってくる振動が効果的に低減される。これにより、打検音に含まれる缶底部C1以外の缶体部分の固有振動成分が効果的に低減されて、缶体Cの密封良否の判定精度が更に向上する。
[第3実施形態]
図7及び図8を参照して、本発明の第3実施形態に係る打検装置及び打検方法を説明する。
上述した各実施形態では、インラインにおいて缶体Cに対して打検を行う例を説明したが、本実施形態では、同図に示すように、カートンケース50に梱包された缶体Cに対して打検を行う。カートンケース50に梱包され、製造後所定期間が経過した缶体Cに対して、カートンケース50を搬送する方向に交わる方向に対して所定の角度で傾斜して配置される複数の打検ヘッド10を用い、カートンケース50に梱包したまま打検を行うことにより、スローリークによる不良品を効果的に検出することができる。
本実施形態の打検装置1は、缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制する制振手段として、カートンケース50の対向する側面を外部から押圧して、押圧方向で互いに隣接する缶体Cの缶胴部C2どうしを圧接させる押圧部材44を有する。押圧部材44の、缶体Cの高さ方向の幅は特に限定されないが、缶体Cの高さ相当の幅広であってもよいし、細い紐状であってもよい。また、押圧部材44の材料として、合成樹脂、硬質ゴム、又は金属などを用いることができる。また、押圧部材44でカートンケース50を四方から押圧するようにしてもよい。
缶胴部C2どうしを圧接させることにより、隣接する缶体Cが制振部材として機能し、各缶体Cの缶胴部C2の振動が抑制される。この状態で缶底部C1に電磁的衝撃を与えることによって、缶体Cの缶胴部C2の振動が抑制され、打検音に含まれる缶底部C1以外の缶体部分の固有振動成分が低減される。これにより、カートンケース50に梱包された缶体Cの密封良否の判定を精度良く行うことができる。
さらに、本実施形態においては、好ましくは、図7及び図8に示した押圧部材44は、第1実施形態において説明した無端状ベルト40と同様の、カートンケース50を搬送するコンベア30の両側に配置された一対の無端状ベルトであるとよい。
押圧部材44を一対の無端状ベルトとすれば、一対の無端状ベルトがカートンケース50を挟みながら、コンベア30の搬送速度と同期して移動できるので、缶体Cの搬送速度を低下させることなく、無端状ベルトをカートンケース50に接触させた状態で打検を行うことができる。このため、カートンケース50を搬送するコンベア30のラインのスループットを低下させることなく、打検時に缶体Cの缶胴部C2どうしを圧接させた状態にして、缶胴部C2の振動を抑制することができる。
なお、上記の例では、缶胴部C2が円筒状の缶体につき説明したが、これに限定されず、缶胴部C2の周方向の一部に、高さ方向に延設される平面部を有する缶体であってもよく、さらに、缶胴部C2を多角柱状とし、高さ方向に複数の平面部を有する缶体であってもよい。これにより、缶胴部C2に形成された平面部どうしを圧接させることにより、缶胴部C2が円筒状の缶体の場合と比べて、制振部材としての隣接する缶体どうしの接触面積を増加させることができ、缶体Cの缶胴部C2の振動が効果的に抑制される。
[第4実施形態]
図9を参照して、本発明の第4実施形態に係る打検方法を説明する。
本実施形態は、倒立した缶体Cの缶底部に電磁的衝撃を与え、缶底部C1から発せられた打検音に基づいて缶体Cの密封良否を判定するにあたり、同図に示すように、缶体C間に缶胴部C2と接触する間仕切り45を挿入して複数の缶体Cをカートンケース50に梱包した状態で、缶底部C1に電磁的衝撃を与える。
なお、間仕切り45の、缶体Cの高さ方向の幅は特に限定されないが、缶体Cの高さ相当の幅広であってもよいし、細い紐状であってもよい。また、間仕切り45の材料として、合成樹脂、硬質ゴム、又は金属などを用いることができる。さらに、間仕切り45の缶胴部C2と接触する面に、缶胴部C2との接触面積を増やすような凹凸形状を付与することもできる。
このように、間仕切り45によって缶胴部C2の振動を抑制することにより、打検音に含まれる缶底部C1以外の缶体部分の固有振動成分を低減して、缶体Cの密封良否の判定を精度良く行うことができる。
また、缶体Cの梱包時に間仕切りを挿入しておくので、打検の際に、追加の処理を必要とせず、カートンケース50に梱包された缶体Cをそのまま打検することができる。
[第5実施形態]
図10を参照して、本発明の第5実施形態に係る打検方法を説明する。
本実施形態は、倒立した缶体Cの缶底部に電磁的衝撃を与え、缶底部C1から発せられた打検音に基づいて缶体Cの密封良否を判定するにあたり、同図に示すように、千鳥配列パターンとなるように缶胴部C2どうしを互いに接触させて複数の缶体Cをカートンケース51に梱包した状態で、缶底部C1に電磁的衝撃を与える。
複数の円柱形状の缶体Cが千鳥配列パターンで最密充填された状態では、隣接する缶体Cの中心どうしを結ぶ直線が正三角形を形成し、1つの缶体Cに、最大6つの缶体Cが接触する。このように、各缶体Cの缶胴部C2に多くの他の缶体Cの缶胴部C2を接触させることにより、隣接する缶体Cが制振部材として機能し、各缶体Cの缶胴部C2の振動が抑制される。これにより、打検音に含まれる缶底部C1以外の缶体部分の固有振動成分を低減して、缶体Cの密封良否の判定を精度良く行うことができる。
また、缶体Cの梱包時に、缶体Cを千鳥配列パターンとして最密充填しておけばよいので、打検の際に、追加の処理を必要とせず、カートンケース51に梱包された缶体Cをそのまま打検することができる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、缶体Cの缶胴部C2の振動を抑制する制振手段の接触面積が大きいほど、振動抑制効果が増す傾向にある。缶体素材・内圧条件などに依るものの、缶体Cの振動抑制効果が得られる範囲としては、各種の制振手段が缶体Cの全周方向の幅の10%以上において接触していれば打検精度が向上する傾向にある。また、制振手段が接触する高さ方向における幅は3mm以上あれば、振動抑制効果が得られる。さらに、制振手段の接触位置は、缶底部C1側の缶胴部C2とすることで、缶底部C1から伝搬する振動が効果的に低減される。
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。
上述した実施形態では、コンベア30上を搬送されている缶体C、又はコンベア上を搬送されているケース50、51に梱包された缶体Cを打検する例を説明したが、打検対象とする缶体C及びケース50、51は、コンベアで搬送中のものに限定されず、バッチ処理で打検を行うようにしてもよい。また、上述した第3〜第5実施形態では、カートンケース50,51に梱包された缶体Cを打検する例を説明したが、本発明では、缶体Cを梱包するケースの材料は段ボールに限定されず、任意好適な材料を採用することができる。
本発明は、飲料等の内容物が充填、密封された缶体の打検を行う装置や機器に利用可能である。
1 打検装置
10 打検ヘッド
11 電磁コイル
12 マイクロフォン
20 演算装置
21 周波数解析部
22 良否判定部
30 コンベア
31 ロータリーコンベア
40 無端状ベルト
41 ローラ、プーリ
42 制振部材
43 振動吸収部材
44 押圧部材
45 間仕切り
50、51 カートンケース
C 缶体
C1 缶底部
C2 缶胴部
C3 缶蓋部

Claims (4)

  1. 倒立した缶体の缶底部に電磁的衝撃を与え、前記缶底部から発せられた打検音を打検信号に変換して出力する打検ヘッドと、
    前記打検信号に基づいて前記缶体の密封良否を判定する演算装置と
    を備えた打検装置であって、
    前記缶体の缶胴部に接触して前記缶胴部の振動を抑制する制振部材を備え
    前記制振部材は、前記缶体を搬送するコンベアの両側に配置された一対の無端状ベルトであり、
    前記一対の無端状ベルトは、前記缶胴部を挟みながら前記缶体を搬送し、
    前記一対の無端状ベルトは、3mm以上の幅を有し、前記缶底部側の前記缶胴部と前記缶体の全周の10%以上において接触する
    ことを特徴とする、打検装置。
  2. 前記缶体が載置される振動吸収部材を更に有する
    ことを特徴とする、請求項記載の打検装置。
  3. 倒立した缶体の缶底部に電磁的衝撃を与え、前記缶底部から発せられた打検音に基づいて前記缶体の密封良否を判定する打検方法であって、
    前記缶体間に前記缶胴部と接触する間仕切りを挿入して複数の前記缶体をケースに梱包して前記缶体の缶胴部の振動を抑制した状態で、前記ケースを外部側方から押圧することなく、前記缶底部に前記電磁的衝撃を与える
    ことを特徴とする、打検方法。
  4. 倒立した缶体の缶底部に電磁的衝撃を与え、前記缶底部から発せられた打検音に基づいて前記缶体の密封良否を判定する打検方法であって、
    千鳥配列パターンとなるように前記缶胴部どうしを互いに接触させて複数の前記缶体をケースに梱包して前記缶体の缶胴部の振動を抑制した状態で、前記ケースを外部側方から押圧することなく、前記缶底部に前記電磁的衝撃を与える
    ことを特徴とする、打検方法。
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