JPS58182530A - 密封容器の内圧良否判別法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、瓶や缶の様な密封容器の金属製の★又は底部
を強制励振させたとぎに生ずる固有振動中心周波数が容
器内圧と相関関係を有するという性質を利用して該容器
の内圧が正常か否かを判別する方法及び装置ｌＫ関する
。

普通の食品の缶詰や瓶詰の場合、内容物の変数を防止す
る為に、内容物は所定の真空状態で充填されるが、缶ａ
ｉ＋′蓋のピンホール、巻締不良、容器と蓋との密封面
の接触不良等に起因する空気や細菌等の吸込みによる内
ｒ！−の変敗に伴うガス発生、或いは殺−不足に起因す
る内容物の変敗に伴うガス発生により真空度が低下する
ことがあり、又内容物がビールやＲｒａ、飲料の場合や
チン嵩ガス充填（液体窒素の伏型で充填する場合を含む
）缶の場合は、加圧状勤で内１１物が充填されて℃・る
が、これらの圧力年貢缶詰や１ｌＩＬ＃ｊを市場に出荷
することは消費者にとって危険なので、出荷の前に検出
して除去する会費がある。

この検出方法として、密封容器の金属製蓋等を強ｗ励振
したときＫｌｌ起する同音振動数が内圧と密接な相関ｌ
１ｌｓがあるという性質を利用した方式があり、この方
式の代表的なものが特ｗ４陥４９−２４２７６号会＠に
開示されている。

この検出方法は、２つの低選択度（低Ｑ）帯域フィルタ
ーを設け、一方のフィルターを艮内圧容器のもつ嬌波数
帯域に、他方のフィルターを不良内圧容器のもつ周ＩＩ
ＩＬ数帯域にセットし、これらのフィルターを通る固有
振動ａｍ数バレーの差を検出することにより容器内圧の
良否を判別するものであるが、こり方法は、固有振動周
数数パワーの検出に低選択度帯域フィルターを用（・る
為　固有振動以外のノイズや固有振動高周数成分等の影
醤を受は易（判別精度がおちるという憾みがある。

本発明は、固有振動以外のノイズや固有振動為周波成分
等の形番な受けにくく、しかも高速で容器内圧の良否を
判別する方法とその為の装置を提供することを目的とす
るものでこれによれば、電磁誘導作用により強制励振さ
せられた密封答器蓋又は底部からの音を、マイクロフォ
ンでとらえた後増巾処堆した貴書周波数パワーを５以上
の選択度と１８　ｄＢ１０ＣＴ以上の減衰傾度をもつ５
個以上の狭帯域フィルタ一群によりとらえ、該フィルタ
一群を通過した信号出力を整流し、積分した値から、先
ず、該フィルタ一群の中より最大出力をもつ周波数帯（
固有振動中心周波数帯）を検出し、次にその検出された
骸周波数帝内において振動縄波数成分が高域側にあるの
か低域側にあるのかを、検出された周波数帯より一つ高
域側のフィルターと一つ低域側のフィルターの出力差を
演算することにより容器内圧と相関関係にある固有振動
中心周波数変数を求め、＃固有振動中心周波数変数と予
じめ設定した周波数変数とを比較して行う方法、及び、
Ｗ封谷器の蓋又は底部を電磁誘導作用により強制励振さ
せる打撃器と、強ＷＡ紬振により生ずる自由振動音を検
出するマイクロフォンと、検出した信号を増巾する増巾
器と、増巾した信号の周波数パワーをとらえる５以上の
選択度とｌｓ　ｄ　Ｂ１０ＣＴ以、上の減衰傾度とをも
つ５個以上の狭帯域フィルタ一群と、各フィルターの出
力を整流する整流回路群と、ａｍ出力を設定時間積分し
保持する積分ホールド囲路群と、該積分ホールド回路群
のそれぞれの回路が保持している積分出力を＾速で次々
と切換えて後記最大値検出減算回路に送る信号切換回路
と、−有振動中心周波数変数を求める殿大値検出減算口
路と、不良内圧設定値と比較する演算出力比ＳＯ路と、
各回路のタイミングを制御する制御回路と、不良容器を
取り除くリジェクト装置とから成る装置が得られる。

本発明の判別方法及び装置は、帯域フィルターとして、
高選択度（５以上）で１８ｄＢ１０ＣＴ以上の減算傾度
をもつ狭帯域フィルターを用℃るので、外米ノイズや向
有振動高周披成分等の影響を受けＶこくく、しかも狭帯
域フィルターにより固有振動中心周波数をとらえる方式
であるから、単に同有振動ピーク周波数を求める方式と
は異なり、固有振動中心周波数付近に容器内圧と関係す
る複雑共振現象が発生する様な複雑な形状に成形加工さ
れた部分な被励振部にもつ容器（例えばイージーオープ
ン蓋付缶や瓶等）の場合でも精度のよい判別が可能であ
り、又、帯域フィルター出力の差を演算する方式の為、
打撃位置のズレ、蓋の特性等により全体の振動周波数パ
ワーが変動しても判別パラメターは影響を受けにくいと
いう特徴を有する。

本発明の判別方法のポイントは、先ず、固有振動周波数
帯域に、５以上の選択度と１８　ｄＢ１０ＣＴ以上の減
衰傾度とをもつ狭帯域フィルターを、例えば７個設けて
強％ｉ４１ｗＪ振させられた容器蓋等の同封振動中心周
波数帯を検出し、次に、その検出された固有振動中心周
波数帯内（当咳フィルター内）において振１ｌＩｌｉｌ
ｊｉ１波数成分が高域側にあるのか低域憤にあるのかを
判別する２つのステップを採ることにある。

この方法を行う具体的に行うには、次の２つの手段かあ
る。

１つは、先ず最大出力ａｍ数帝がどこにあるか（どのフ
ィルター内にあるか）で１１目の判別を行い１次に検出
された周波数帯よｒｉ−−一ノ、！６域餉のノイルター
と、一つ低ｗ１．＠リフィルターとの出力の差の演算ケ
し、このｙｔ算値（変数）と予じめ各周波数帯ごとに設
定しておいた基準値とを比較することにより二回目の判
別を行５と（・う方法（前者の方法）であり、もう一つ
は、予じめｉ＆人田力８＆数帯により訣まる定数を設け
ておき、これと蛾大出力Ｊｉ１敗数蕾より一つｉＩｉ職
匈のフィルターと、一つ低域偶のフィルターとの出力の
走の凍Ｘ＊から変ｍを求め、この変数と基準値とを比軟
することにより判別を行うと（・５方法（後者り方法）
である。

これらを式で示″ｆ（狭帯域フィルターを７−便用した
場合）と、 各帯域フィルターのｊｌｌ＃ｉＬ数パワーをＰｎ　（ｎ
＝１〜７の自然数）（但し、ｎが小さい程周波数帝は低
域−とする） 最大周波数パワー帝をｍ　（ｍ　＝　１〜７の自然数）
最大周波数パワーＩＦＫより設定される定数なＫｎ（ｎ
　＝　１〜７の自然数） とすれば、 演算出力Ｘは、 前者の方法においては。

ｍ＝１のときｘ　＝　ｐ、−ｐ。

ｔｎ　＝　２〜６のときＸ　＝　Ｐ　ｍ＋ｌ　　Ｐ　ｍ
−１ｘｍ　＝＝　７のときｘ　＝　ｐ、−ｐ。

と７より、 後者の方法では、 ｍ＝１のときｘ　二ｐｔ−Ｐ＋　十に１ｍ　＝　２〜６
のときＸ＝　Ｐｍ＋ｌ　　ｐ、−１＋ｉｃ−ｍ＝７のと
きＸ　＝　Ｐ、　−Ｐ、十Ｋ。

となる。

いずれの場合も使用している帯域フィルターが高選択度
のため外来ノイズや固有ｌ１ＩＩｌｒ高周＃ＩＬＩｉｔ
分勢の影響を受けにくく、しかも嗣有ＩＩＡ動中心周波
数を狭帯域フィルターによりとらえるものであるから、
率に固有振動ピーク周波数を求め０５式と異なり、被励
振部が固有振動中心周波数付近に容器内圧とｒ！！８係
する複雑共振現象が発生−ヂるイージーオープン蓋であ
っても、精度のよい横用がμ」能である。又、帯域フィ
ルターの差を演算する方式の為、打撃位置ズレ、蓋の％
性等により全体の振動周波数パワーが変動しても判別パ
ラメターは影響を受けに（いという特徴を有する。

こりように本発明の判別方法及び装置を用いると、積度
の良い判別ができるだけでな（、尚速刊別（揖えば缶詰
だと、約２４００缶／分）が１」能となる。

尚、前者υ方法及び後者の方法は、どちらも、Ｌ記の効
果を奏するが、回路の構成とその調量のし易丁さという
観点から後者の方がより好ましい方法である。

次ＶＣ１本発明の夾施仇を示す、。

矛１図は、本発明判別装置のブロックダイアグ２ムリ一
例である。図において、ｌは奮刺谷−が所定の位置に来
たか否かを検出する為の容器位置センサーで）、す、２
は該容器の蓋又は底部を電磁誘導作用により強制励振さ
せる為の打撃器、３は容器位置検出センツー１が容器を
検出した時に打撃器２を駆動する為の電流パルスを発生
する打撃器駆動１路、４は強制励振により生ずる振動音
を電気＠号に変換するマイクロフォン、５は電気信号の
出力を増巾する増巾器、６は振動音の帯域周波数パワー
を求める為に、固有振動周Ｒ数量に赦けられた高選択度
帯域フィルタ一群、７は各ｆ域フィルターを通過した信
号を全波整流する１１流回路鮮、８は整流出力を設定時
間、例えば打撃の為のパルス発生後の−・定時間積分し
その出力を保持する積分ホールド回路群、９は積分ホー
ルド回路群中の最大出力帯域を検出する為に、各帯域出
力を高速で次々と切り換える信号切換回路、ｌＯはｗＬ
電流パルス発生しなかった場合、あるいは打撃位置不良
等の横用をする為に各帯域出力な加算する加算回路、ｌ
ｌは加算回路出力が設定値以下なら不良信号を出１加鼻
値比軟回路、１２は各帯域出力の中で最大値をとる帯域
を検出し、その帯域の両隣の出力の差を演算する最大値
検出減算回路である。ここで出される演算出力には、最
大出力帯域ごとに設定される定数（ム）が加算される場
合がある。１３は演算出力が予じめ設定された良品内圧
の１１１４−ＶＩＡ　Ｋなければ不良信号を員丁演算出
力比、ｍａ路、１４は電流パルス発止タイミング、積分
回路の信号取込み開始タイミング、積分時１！ｌ終了タ
イミング、ｆＩ号切換回路の切換タイミング、演算処理
回路の開始タイミング、加算値井較（ロ）路と演算出力
比軟回路の比較タイミング、リジェクト機梼龜−タイミ
ング等のタイミングを制御する制御部、１５は検査Ｓ器
数、リジェクト！ｖｆｉＦ数、不良内圧設定値、容器内
圧モニターランプ等を表示する表示装置、１６は不良容
器を取り除くリジェクト装置である。

容器位置センサーｌは、ベルトコンベア上の各器ム（図
では缶詰）の位置を検出し、缶詰が打撃器２の中心に来
たときに信号なｍ１゜この信号を受けた制御回路１４の
指令により打撃器駆動回路３から打撃１ＩＰ２内のコイ
ルに電流パルスが加えられ、缶詰の蓋を強１ＩｉＩＩＩ
ｉＪＪ振させる。この強ｍ励振により生じた振動音は、
マイクロフォン４により電気信号に変換される。この電
気信号は、増巾器５で出力を増巾され、狭帯域フィルタ
ー＃６を通過させられる。

狭帯域フィルター回路９６の各帯域フィルターを通過し
た信号は、整流（２）路＃７により全［１に流され、積
分ホールド回路ｌ＃８に入り、１１流出力を設定時間、
例えば打撃パルス発生４１５ｍ５（マイクロセカンド）
から１５ｍｍ１７）閤積分しく即ち、打撃パルス発生直
後から５ｍｓまでの時間の信号は捨てる）、その出力を
保持する。

久に、積分ホールド回路ＩＦ８のそれぞれの回路が保持
している積分出力を信号切換回路９により高速で次々と
切り換えて、最大値検出減算回路１２に送る。

一方、電流パルスが発生しなかった場合、あるいは打撃
（打釦）位置不良等の検出をする為に、加算回路１０に
より積分ホールド回路ＩＰ８の各帯域出力を加算し、そ
の値を加算比較回路１１に入れ、加Ｘ回路出力が予じめ
設定した錬り１′−ならば不良信号を制御部］４に出し
て、当販缶をリジェクト装［１６により取り除く橡にす
る１、この缶は再度検査をする。

歳大値検出減ＮＩ回路１２では、各帯域出力の中で雇人
値をとる帯域を検出し、その帯域の両隣の出力の差を演
算する（即ち、狭帯域フィルタ一群の中より最大串力を
もつ周波数帯を検出し、その周波数帯より一つ＾域側の
フィルターと一つ低域側のフィルターとの出力の差を演
算する）。

この際に、演算出力に最大出力帯域により予じめ設定し
ておいた定款を加算して固有振動中心胸波欽変数とする
。この固有振動中心周波数変数を演算出力比較１路１暑
に入れ、変数が予じめ設定しである良内圧缶の１ｌＷＡ
になければ信号を側１Ｆ４ｊ部１４に出し、制御１１１
４の指令によりリジェクト装置１６な作動させて不良缶
ｌ正常な缶の搬送路から散り除く。

次に、実施例を示す。

（１７実験方法 サンプル缶として２５０を用のブリキ２ピース缶に果汁
飲料を充填した後に液体窒素な滴トシ、缶蓋を巻締めて
密封した缶円圧がθ〜λＯｋ４ｆ／ｃａｌの缶詰をつく
り、コンベア上で缶蓋な強制励振させ、その固有振動ピ
ーク周波数を汎用デジタルスペクトラムアナライザーに
より求めると共に、上記した方法により固有振動中心周
波数変数を演算処理した。

（２）　　実験条件 ■演算処理した固有振動波形は、励振直後の２ｍ５（マ
イクロセカンド）を除外し、その後の１２ｍ１を使用し
た。

■帯域フィルターは、上記サンプル缶の固有振動中心周
波数が１．８〜３．５　ＫＨｚ帯内にあるので。

、１−１１に示すフィルタ一群（７個）を使用した。

■実験回数は、各内圧の同一サンプル缶を８１ずつ絢定
した。値はその平均値である。

、ｉ！−１表 （３）　　実験結果 実験結果を矛２Ｉｌに示す。

矛２表に示される固有振動中心周波数変数Ｘと缶内圧と
の関係をグラフにしたのが矛２図であり、同じ（矛２表
の固有振動ビークｍａ数ｆｐと缶内圧との関係をグラフ
にしたのが才３−である。

才２図と矛３図とを比較すると、缶内圧低圧側（約１Ｏ
（−未満）では、固有振動中ｒｔＬ［ｌ波数変数Ｘと固
有振動ピーク周波数ｆｐの両方共同程度の相関７１（対
缶内圧）を示しているか、缶内圧＾圧１１１１ｉ（約１
．０　＊／ｄ　”）に於ては、固有振動中心周波数置＠
Ｘと缶内圧との相関度がより顕著であることがわかる。

この＃ｌｉ呆から、ｉｍ固有振動中心周波数変数を求め
て基準値と比較することにより容器内圧の良不良を判別
する本発明方法が優れた判別方法であることがわかる。

さらに本発明方法は、固有振動ピーク周波数を求めるこ
とにより容器内圧の良不良を判別する方法に比べて判別
精度が優るだけでな（、回路コストが低〜・上に判別速
度が人であると（・５臀徴なも有している。

尚、本発明で使用するフィルターの仕様は、判別の対象
となる＠器内圧のもつ（支）有振動中心周数数帯から決
まる（例えば、容器内容物が炭ｌｌ＃料。

ビール、果汁飲料ではそれぞれ異なる）が、選択度は精
度の良い固有振動中心に周波数帯の検出の為に５以上が
必要で、’ＩＫＩＯ以上が好ましく。

減衰傾度は固有振動下心周波数帝以外生ずるノイズの影
響をできるだけ受けない様にする為には１８　ｄＢ１０
ＣＴ以上が必ＩＩ　テ、ＩＩ＃Ｋ　３６　ｄＢ７’ｏｃ
Ｔ以上が好ましい。又、フィルターの個数は可能な限り
多い方が良いが、精度よく容器内圧な全範１ｉにおいて
推定判別する（適正内圧より大の容器と、適正内圧より
小の容（転）の両方共判別する）−には少なくとも５以
上が必要で、７個以上が好まし〜・。

【図面の簡単な説明】

才１１ｉ３は、本発明の容器内圧！ｆ４Ｊ３１１装置の
ブロックダイヤグラムの一例であり、：ＪＰ２ｖＡは、
本発明方法で用いる固有振動中心周波数変数とＳ器内圧
とのｗ４係を示すグラフの一例であり、才３図は従来方
法で用いている国有振動ピークｊＩｔＩＬ数と容器内圧
との関係を示すグラフである。 ２・・打ｌ！！　　　　４・−マイクロフォン５　・　
・増巾器　　　　６　・　・狭帯域フィルタ一群７　・
　・整ｔＩＬ回路群　　８　・　・積分ホールド回路群
９　・　・信号切換四路　１２・　・最大値検出減算回
路１３・・演算出力比軟回路 １４・・制御部 １６・・リジェクト装置 代瑠人弁履士　秋　沢　政　光 外２名 ＠饗任ｐ甑嵌殻鴇鴎× ｆ１”Ｉ゛　　　　　　　　　　　　　　　昭和５１年
６月、グ。 特願昭ｓ７−第６４９０２　　号 ３、補正をする者 居　所　東京都中央区日本橋兜町１２番１号大洋ピノし
ｓ　、　？ｌＩ　１＃　＊　の日付昭和　　年　　月　
　日（発送）拒絶理由通知 補　　正　　の　　内　　容 明細書１１９頁６行［下心Ｊｔ−ｒ中心」と改める。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉｌ＋　　密封容器の金属製の蓋又は底部を電１ｉＩＩ
   Ｉ導作用により強制励振させ、振動するその蓋又は底部
   の音をマイクロフォンでとらえた後項中処理した貴会周
   波数パワーを複数の帯域フィルターによりとらえ、腋フ
   ィルターを通過した信号出力なｍａｔ、た後槓分し、積
   分した値により密封容器の内圧の良否を判別する方法に
   於て、５以上の選択度と１８　ｄＢ１０ＣＴ以上の減衰
   傾度とをもつ狭帯域フィルターを５個以上用い、皺狭帯
   域フィルタ一群の中から最大出力をもつ周波数帯を検出
   し、咳検出された周液数帯より一つ＾域側のフィルター
   と一つ低域儒のフィルターとの出力の差を演算すること
   により、容器内圧と相関関係にある固有振動中心周波数
   変数を求め、咳固有振動中心周波数変数と予じめ設定し
   た周波数変数とを比較して鋏内圧の良否な判別すること
   を１＃黴とする方法。 （２）密封１！器の金属製の蕪又はＪ＆部を強制励振す
   ることにより容器の内圧の良否を判別する装置であって
   、 鉄蓋又は底部を亀ａ騎導作用により強制励振させる打撃
   器、 強制励振により生ずる自由振動音ケ検出するマイクロフ
   ォン、 検出した信号を増巾する増巾器。 増巾した信号の周ＩＩＩＬ数パワーをとらえる５以上の
   選択度とｌｓ　ｄＢ１０ＣＴ以上の′ｒｊｉｃＩｉｊ傾
   度とをもつ５個以上の狭帯域フィルタ一群、 各フィルターの出力を１ｉｆＩＬｊるｇｋ波流回路群整
   流出力を改定時間積分し保持する積分ホール下回路群、 鋏積分ホールド回路群のそれぞれＱノ回路が保持して〜
   ・る積分出力を高速で次々と切換えて後記最大値検出減
   算回路に送る信号切換ｌＯＩｗ／１１、容器内圧と相関
   関係にある固有振動中ＩＱ１周技数変数を求める最大値
   検出減算回路、 不良内圧設定値と比較する演算出力比ｔｌＬ回路、各回
   路のタイミングを制御する制御回路、及び 不良容器を取り除（リジェクト装置 とかも成ることを特徴とする装置。