JP7168845B2 - キャップ検査装置及びキャップ検査方法 - Google Patents

Description

本発明はキャップ検査装置及びキャップ検査方法に関し、より詳しくは、例えばペットボトルといった容器の口部にキャップが正しく装着されているか否かを検査するキャップ検査装置及びキャップ検査方法に関する。

従来から容器の口部にキャップが正しく装着されているか否かを検査するキャップ検査装置が知られている（例えば特許文献１）。
この特許文献１のキャップ検査装置においては、先ず、容器の口部に装着されたキャップを側方から撮影手段で撮影してキャップの画像を取得し、次にキャップの画像に基づいてキャップの天面の高さ位置及び傾きと、キャップと容器の口部との相対位置とを測定し、その後、この測定結果に基づいてキャップの装着が適正であるか否かを判定するようになっている。

特開平１０－１９５０９号公報

ところで、上記従来のキャップ検査装置においては次のような問題があった。つまり、容器の口部に装着されたキャップの天面は必ずしも水平ではなく、搬送中の姿勢の乱れなどによりその高さ位置及び傾きを厳密に測定できない場合がある。そのため、キャップの装着異常がない場合であっても異常であると誤って検出してしまう場合があり、それとは逆に、キャップの装着異常が生じている場合であっても異常を検出できない恐れがあった。

上述した事情に鑑み、第１の本発明は、キャップが装着された容器の底部を支持する底部支持手段と、上記底部支持手段の上方に設けられて、上記容器を上方から支持する上部支持手段と、キャップが装着されて、上記上部支持手段と底部支持手段とにより上下から挟み込まれて水平に支持された容器を側方から撮影する撮影手段と、上記撮影手段が撮影した画像からキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定する判定手段とを備えるキャップ検査装置であって、
上記キャップは、その内周面にねじ部が形成された本体部と、当該本体部とブリッジによって連結されたバンド部とを有し、
上記判定手段は、上記撮影手段が撮影した画像における所定箇所を基準として、上記キャップ本体部の下端部の高さ位置を複数箇所検出し、当該検出された複数の高さ位置からキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定することを特徴とするものである。
また、第２の本発明は、その内周面にねじ部が形成された本体部と、当該本体部とブリッジによって連結されたバンド部とを有するキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定するキャップ検査方法であって、
キャップが装着された容器を上部支持手段と容器の底部を支持する底部支持手段とによって上下から挟み込んで水平に支持する支持工程と、上記支持工程で水平に支持された容器を側方から撮影する撮影工程と、上記撮影工程で撮影された画像における所定箇所を基準として、上記キャップ本体部の下端部の高さ位置を複数箇所検出し、当該検出された複数の高さ位置からキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定する判定工程と、を備えることを特徴とするものである。

このような構成によれば、容器の口部にキャップが正しく装着されているか否かをより正確に検査することができる。

本発明の一実施例を示す要部の縦断面図。 図１のカメラで撮影したキャップの拡大画像を示しており、図２（ａ）はキャップが正常に装着された場合、図２（ｂ）はベレーキャップが生じた場合、図２（ｃ）はベレーキャップが生じ、かつ、ブリッジが破断した場合を示している。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１において１は回転式のキャップ検査装置であり、このキャップ検査装置１は、上下一体の回転テーブル２の回転に伴って検査領域Ａを搬送されるキャップ５が装着された容器３をカメラ４で撮影し、カメラ４が撮影した画像を基にして、容器３の口部３Ａにキャップ５が正しく装着されているか否かを検査できるようになっている。
キャップ検査装置１は、図示しないモータにより所定方向に回転されてキャップ５が装着された容器３を搬送経路に沿って搬送する回転テーブル２と、容器３の搬送経路に沿って設けられた検査領域Ａに配置されたカメラ４と、検査領域Ａに配置されて容器３に光を照射する上下一対のバー状の照明機構６と、これらの作動を制御するとともにカメラ４が撮影した画像を基にしてキャップ５の装着の良否を判定する制御装置７とを備えている。

回転テーブル２は上下一対の回転テーブル２Ａ、２Ｂからなり、下方側の回転テーブル２Ａの外周部には、円周方向の等間隔位置に容器３の底部３Ｂを支持するボトムロケータ１１が設けられており、各ボトムロケータ１１の上方となる上方の回転テーブル２Ｂの外周部には、容器３を上方から支持するトップロケータ１２が設けられている。
ボトムロケータ１１は、下方側の回転テーブル２Ａに固定された筒状部材１３と、上下一対のベアリング１４を介して筒状部材１３の内方側に回転自在に軸支された回転軸１５と、回転軸１５の上端に水平に固定されて容器３の底部３Ｂを支持する載置台１６とを備えている。
回転軸１５は下方側の回転テーブル２Ａよりも下方側に突出するとともに、回転軸１５の下端部にプーリ１７が嵌着されている。下方側の回転テーブル２Ａの下面には、各ボトムロケータ１１毎にサーボモータ１８が設けられており、このサーボモータ１８の駆動軸のプーリ２１と、上記回転軸１５のプーリ１７とにわたって無端状のベルト２２が掛け渡されている。
サーボモータ１８は上記制御装置７によって制御されるようになっており、サーボモータ１８を回転させると回転軸１５の軸心を中心として載置台１６が所定方向に回転（自転）されるようになっている。回転テーブル２の回転に伴って容器３が検査領域Ａに搬入（公転）されると、所定のタイミングで制御装置７がサーボモータ１８を駆動させて、載置台１６上の容器３が自転されるようになっており、キャップ５が装着された容器３をカメラ４で側方から撮影した後、サーボモータ１８を駆動させて所定角度回転（自転）された容器３をカメラ４で同様に撮影するようになっている。なお、サーボモータ１８を間欠的に駆動させて容器３が間欠的に回転（自転）されるに限らず、検査領域Ａにおいて容器３が連続的に自転し続け、それをカメラ４で複数回撮影するものであっても良い。

容器３が載置台１６から脱落するのを防止するために、容器３を上方から支持するトップロケータ１２が設けられている。上方側の回転テーブル２Ｂには筒状部材２３が連結されており、トップロケータ１２は筒状部材２３によって鉛直状態で回転自在に軸支されるとともに、昇降機構２４によって昇降可能となっている。
上記トップロケータ１２の下面には上記容器３に装着されたキャップ５に嵌合する凹部１２Ａが形成されており、トップロケータ１２を昇降機構２４によって下降位置に位置させると、上記凹部１２Ａが載置台１６上の容器３のキャップ５に嵌合して、容器３の中心軸をトップロケータ１２の回転中心に一致させるようになっている。

昇降機構２４は、上記トップロケータ１２に連結されるとともに上記筒状部材２３の内部に回転可能に収容された昇降ロッド２５と、上記昇降ロッド２５の上端部に保持部材２６を介して設けられたカムフォロア２７と、回転テーブル２の円周方向に沿って配置されてカムフォロア２７を昇降させるカム２８とから構成されている。
上記昇降ロッド２５は、上記トップロケータ１２の上端部に嵌着された第１管状部材３１と、下端部を第１管状部材３１に嵌合されるとともに上端部に上記保持部材２６が連結された第２管状部材３２とによって構成されている。
上記第１管状部材３１の上端と筒状部材２３の内部の段部との間にばね３３が弾装されており、当該ばね３３によって上記昇降ロッド２５とそれに連結したトップロケータ１２は常時下方に向けて付勢されている。
上記カムフォロア２７は上記カム２８に係合しており、回転テーブル２の回転に伴ってカムフォロア２７がカム２８に沿って昇降されることに伴って、トップロケータ１２が昇降されるようになっている。
昇降ロッド２５は筒状部材２３の内部で回転自在に軸支されており、トップロケータ１２の凹部１２Ａが容器３のキャップ５に嵌合した状態で、載置台１６がサーボモータ１８により回転されると、摩擦力によってトップロケータ１２が容器３とともに回転されるようになっている。

本実施例においては、前工程として図示しないキャッパによって各容器３の口部３Ａにキャップ５が装着されており、該キャップ５が装着された各容器３は図示しない受け渡し位置で載置台１６上に供給されるようになっている。
その際にはトップロケータ１２が昇降機構２４により上昇位置から下降位置まで下降されるので、ボトムロケータ１１の載置台１６によって容器３の底部３Ｂが支持されるとともに、トップロケータ１２の凹部１２Ａがキャップ５に嵌合して容器３が上方から支持される。それにより、容器３の中心軸とボトムロケータ１１及びトップロケータ１２の回転中心が一致するようになっている。
このようにボトムロケータ１１とトップロケータ１２とによって容器３を上下から支持することで、回転テーブル２を高速で回転させても、容器３を載置台１６上に安定して保持することが可能となり、検査領域Ａにおいて容器３を高速で回転（自転）させることができる。そのように公転しながら自転中の容器３のキャップ５をカメラ４で撮影するようになっている。

カメラ４が、キャップ５が装着された容器３を明瞭に撮影できるように、検査領域Ａには、上下一対のバー状の照明機構６が配置されており、回転テーブル２の回転に伴って検査領域Ａを搬送される容器３に向けて照明機構６によって上下位置から光が照射されるようになっている。
カメラ４は、容器３の高さに合わせて所定高さに配置されており、回転テーブル２の回転に伴って搬送される容器３のキャップ５とその周辺を側方からカメラ４で撮影するようになっている。カメラ４の撮影するキャップ５の向きによっては、容器３の口部３Ａにキャップ５が斜めに装着されていても、それが判定できない場合があるので、本実施例では、検査領域Ａを移動するキャップ５が装着された容器３を途中回転させ、少なくとも２度にわたって撮影するようになっており、このようにカメラ４が少なくとも２度にわたって撮影したキャップ５の画像は、制御装置７に入力されるようになっている。なお、これに限らず、複数台のカメラを用いて同時に複数の方向から容器３を撮影するようにしても良い。

制御装置７は、カメラ４が撮影したキャップ５の画像を基にして、キャップ５の所定箇所の高さ位置を検出する高さ検出部７Ａと、高さ検出部７Ａが検出したキャップ５の所定箇所の高さ位置を基にして、キャップ５が容器３の口部３Ａに正しく装着されているか否かを判定する判定部７Ｂを備えている。
ここで、従来公知であるが、キャップ５の各部の構成等について説明する。図２に示すように、キャップ５は、上方側に位置して内周面にねじ部が形成された筒状の本体部５Ａと、図示しない複数のブリッジによって本体部５Ａと連結された環状のバンド部５Ｂとを備えており、本体部５Ａとバンド部５Ｂとの境界部がブリッジ部５Ｃとなっている。複数のブリッジによって本体部５Ａとバンド部５Ｂが連結されている状態では、本体部５Ａの下端５Ａａとバンド部５Ｂの上端５Ｂａがブリッジを介して相互に対向しており、ブリッジ部５Ｃは横一直線状となっている（図２（ａ）、（ｂ））。
他方、容器３の口部３Ａの外周には図示しないねじ部が形成されており、前工程のキャッピング工程でキャッパによって容器３の口部３Ａのねじ部にキャップ５の本体部５Ａのねじ部が螺合されている。なお、このように容器３の口部３Ａにキャップ５が装着された状態において、消費者がキャップ５の本体部５Ａを開栓方向に回転させると、ブリッジ部５Ｃの内方側の複数のブリッジが切断されるので、本体部５Ａをバンド部５Ｂと分離させて容器３の口部３Ａから取り外すことができるが、バンド部５Ｂは容器３の口部３Ａに残留するようになっている。なお、図２に示されるキャップ５の形状は一例であって、開栓方向に回転させると、ブリッジが切断されて本体部５Ａとバンド部５Ｂが分離できるものであれば、この形状に限定されるものではない。
容器３における口部の隣接下方側には環状のフランジ部３Ｃが形成されている。ボトムロケータ１１とトップロケータ１２により容器３が上下から挟み込まれて支持されている状態では、容器３の底部３Ｂ及びフランジ部３Ｃの下面は水平に維持されるようになっている。
ところで、前述したように、本実施例は、トップロケータ１２によって容器３の上端となるキャップ５の天面５Ｄと隣接部分を上方から支持するようにしているので、そのキャップ５の天面５Ｄをカメラ４によって側面から撮影することはできない（図２の想像線参照）。
そこで、本実施例においては、カメラ４で２回撮影したキャップ５を装着した容器３の画像における本体部５Ａの下端部５Ａａの高さ位置を検出し、その高さ位置を基にしてキャップ５の装着状態の良否を判定するようにしている。
具体的には、高さ検出部７Ａは、カメラ４が最初に撮影したキャップ５を装着した容器３の画像における本体部５Ａの下端部５Ａａの左右の端部を抽出して、その高さ位置（Ｙ座標）ＨＨ１、ＨＨ２を検出し、その高さ位置（Ｙ座標）ＨＨ１、ＨＨ２を判定部７Ｂへ伝達する。ここでは、容器３のフランジ部３Ｃの下面が水平となるので、容器３のフランジ部３Ｃの高さ位置（Ｙ座標）を基準として、そこからの高さＨ１、Ｈ２を算出する。なお、高さ位置の基準としてはフランジ部３Ｃ以外であっても良く、例えば載置台１６からの高さを基準としても良い。そして、判定部７Ｂは、その左右の端部の高さＨ１とＨ２とを比較して、その差が所定の判定幅以下であるかを判定する。なお、本実施例のように、ボトムロケータ１１とトップロケータ１２とにより容器３が挟み込まれて支持されている状態では、容器３は水平に支持されるので、必ずしも基準となるフランジ部３Ｃの高さ位置を検出する必要はない。すなわち、本体部５Ａの下端部５Ａａの左右の端部の高さ位置（Ｙ座標）ＨＨ１、ＨＨ２の差である、｜ＨＨ１―ＨＨ２｜が所定の判定幅以下であるか否かを判定すれば良い。
次に、高さ検出部７Ａは、カメラ４が２回目に撮影したキャップ５を装着した容器３の画像についても同様に、本体部５Ａの下端部５Ａａの左右の端部を抽出して、その高さ位置（Ｙ座標）ＨＨ１、ＨＨ２を検出し、その高さＨ１、Ｈ２を判定部７Ｂへ伝達する。そして、判定部７Ｂは、それら左右の高さＨ１とＨ２とを比較する。
このように、判定部７Ｂは、カメラ４が撮影した最初と２回目のキャップ５を装着した容器３の画像から少なくとも２回、高さ検出部７Ａが検出した本体部５Ａの下端部５Ａａの左右の端部の高さ位置からその高さを比較して、キャップ５が容器３の口部３Ａに適切に装着されているか否かを判定する。そして、少なくとも１回その値が異常であれば、キャップ５の容器３の口部３Ａへの装着は異常であると判定し、いずれもその値が正常であれば、キャップ５の容器３の口部３Ａへの装着は正常であると判定する。
例えば、図２（ａ）に示すように、キャップ５の装着が正常に行われている場合には、本体部５Ａの下端部５Ａａ、バンド部５Ｂの上端５Ｂａ及びブリッジ部５Ｃが同じ高さとなる。つまり、下端部５Ａａの左右の端部の高さＨ１、Ｈ２が同じとなるので、判定部７Ｂはキャップ５が正常に装着されていると判定する。
次に、図２（ｂ）に示すように、ベレーキャップが生じている場合には、上記左右の端部の高さＨ１、Ｈ２のいずれか他方よりも高くなるので、この場合には、判定部７Ｂはベレーキャップが生じている（装着異常）と判定する。
さらに、図２（ｃ）に示すように、ベレーキャップとともに、ブリッジ部５Ｃの内方のブリッジのいくつかが切断されて、本体部５Ａの下端部５Ａａの一部とバンド部５Ｂの上端部５Ｂａの一部が分離されて、ブリッジ切れが生じた場合において、例えバンド部５Ｂの下端の高さ位置が同じでも、上記左右の端部の高さＨ１、Ｈ２が異なるので、この場合も判定部７Ｂはベレーキャップが生じている（装着異常）と判定するようになっている。また、ベレーキャップの検査を行うと同時に、本体部５Ａの下端部５Ａａの高さ位置とバンド部５Ｂの上端部５Ｂａの高さ位置とを比較して、ブリッジ切れの検査を行うこともできる。

以上のように、本実施例によれば、容器３の底部３Ｂと容器３の上端となるキャップ５の天面５Ｄをボトムロケータ１１とトップロケータ１２が挟み込んで支持した状態で、キャップ５を装着した容器３を側方からカメラ４で撮影するようにしているので、容器３が搬送される際の振動や遠心力によって容器３の姿勢の乱れが生じることが無く、従来のキャップ検査装置よりも正確にキャップの装着の良否を正確に検査することができる。
また、本実施例においては、少なくともキャップ５における本体部５Ａの下端部５Ａａやブリッジ部５Ｃとその近傍を撮影して、それを基にキャップ５の装着の良否を判定すれば良いので、従来のキャップ検査装置よりも判定手段としての制御装置７による良否の判定速度を向上させることができる。
また、検査領域Ａにおいて搬送される容器３を回転（自転）させることによって、１台のカメラ４で複数の方向からキャップ５を撮影することができるので、撮影手段としてのカメラの数を減少させることができるので、キャップ検査装置１の製造コストを低減することができる。
さらに、本実施例によれば、図２（ｃ）に示したブリッジ切れによる異常な装着も容易に検査することできる。

なお、上記実施例においては、検査領域Ａにカメラ４及び照明機構６を１組だけ配置しているが、回転テーブル２の回転方向に沿ってカメラ４と照明機構６を複数組配置しても良い。そのような構成によれば、より高精度にキャップ５の装着の良否を検査することが可能となる。
また、上記実施例ではボトムロケータ１１の載置台１６を回転させるようにしているが、ボトムロケータ１１ではなくトップロケータ１２をモータ等により回転させるようにしても良い。
さらに、上記実施例では、本体部５Ａの下端部５Ａａの左右の端部の高さＨ１、Ｈ２（つまり、２箇所の高さ）を比較してキャップ５の装着の良否を判定するようにしているが、例えば下端部５Ａａの左側の１箇所の高さＨ１を最初の画像と２回目の画像とで比較して、その差が所定幅以下であれば正常と判定し、異なっていれば異常装着であると判定するようにしても良い。

１‥キャップ検査装置 ３‥容器
３Ａ‥口部 ４‥カメラ
５‥キャップ ５Ａ‥本体部
５Ａａ‥下端部 ７‥制御装置（判定手段）
１１‥ボトムロケータ（底部支持手段）
１２‥トップロケータ（上部支持手段）

Claims (3)

1. キャップが装着された容器の底部を支持する底部支持手段と、上記底部支持手段の上方に設けられて、上記容器を上方から支持する上部支持手段と、キャップが装着されて、上記上部支持手段と底部支持手段とにより上下から挟み込まれて水平に支持された容器を側方から撮影する撮影手段と、上記撮影手段が撮影した画像からキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定する判定手段とを備えるキャップ検査装置であって、
   上記キャップは、その内周面にねじ部が形成された本体部と、当該本体部とブリッジによって連結されたバンド部とを有し、
   上記判定手段は、上記撮影手段が撮影した画像における所定箇所を基準として、上記キャップ本体部の下端部の高さ位置を複数箇所検出し、当該検出された複数の高さ位置からキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定することを特徴とするキャップ検査装置。
2. 上記上部支持手段または底部支持手段を回転させる駆動手段を備え、
   上記撮影手段は、上部支持手段及び底部支持手段に支持されて回転したキャップが装着された容器を複数回撮影することを特徴とする請求項１に記載のキャップ検査装置。
3. その内周面にねじ部が形成された本体部と、当該本体部とブリッジによって連結されたバンド部とを有するキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定するキャップ検査方法であって、
   キャップが装着された容器を上部支持手段と容器の底部を支持する底部支持手段とによって上下から挟み込んで水平に支持する支持工程と、上記支持工程で水平に支持された容器を側方から撮影する撮影工程と、上記撮影工程で撮影された画像における所定箇所を基準として、上記キャップ本体部の下端部の高さ位置を複数箇所検出し、当該検出された複数の高さ位置からキャップが容器の口部に適正に装着されているか否かを判定する判定工程と、を備えることを特徴とするキャップ検査方法。

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