JP4771066B2

JP4771066B2 - 帯状光ビームを用いた光電スイッチによる逆蓋検出システム

Info

Publication number: JP4771066B2
Application number: JP2005292467A
Authority: JP
Inventors: 勉村山; 孝治平; 仁司楠城; 三重夫松田
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2025-10-05
Also published as: JP2007099350A

Description

本発明は缶の巻き締め工程において、積層形態で供給される蓋部材の中から表裏逆向きで搬送させてきたものを自動的に判別する逆蓋検出技術に関する。

２ピース缶などの缶胴開口部に巻締めされる略円盤状の缶蓋は積層形態で袋詰めされて搬入される。これを開梱し、缶の巻き締め工程における搬送装置に供給して巻き締め加工を行うのであるが、その際積層された蓋部材の中に表裏逆向きのもの（以下、これを逆蓋と呼ぶ。）が混入していると巻き締めが不具合となる。これを防止するため、積層形態とされた缶蓋材中に逆蓋が混入していたときそれを検出する装置として特許文献１，２が公知である。例えば特許文献１に示された缶蓋の反転検査装置は、図５のＡに示されるように略円盤状に形成された缶蓋１が積層されて収納された袋２０の底部に突き当てられる検査子２５と、この検査子２５が袋２０の底部に突き当てられた状態における検査子２５の位置を検出する検出機構３０とを備えた構成とされている。この検査装置によれば、底部側の缶蓋１が反転していた場合には、この缶蓋１に付き当てられた検査子２５が、缶蓋１が正常である場合に比較して変位した位置となる。したがって、検査子２５の位置を検出機構３０により検出することによって、缶蓋１が反転しているか否かを検知することができるというものである。また、特許文献２には、図５のＢに示すように挟持機構を構成する載置台１４および押圧部材１５によって缶蓋積層体１をその両側から挟持した状態で、２つの検出センサ４０，４１によって缶蓋積層体１の端部に位置する缶蓋の状態（姿勢）を検出することにより、積層された多数の缶蓋を両側から圧縮して各缶蓋間に隙間がない状態で缶蓋の姿勢を検出する技術が開示されている。これらの技術は蓋材として袋の内部に収納された形態の缶蓋を対象とした検査を実施するものであって、巻き締め工程で缶胴に巻締めする前工程としてライン上で実施する検査ではない。

本件出願人はこの逆蓋検査を巻き締め工程で缶胴に巻締めする前工程としてライン上で実施している。この検査方法は積層形態で搬送されてくる概ね円形の蓋体に対し、移動方向に直交する方向から蓋体の周縁部にスポットビーム光を照射し、反対側に受光器を配置したシステムで、図４上段に示されるように缶蓋が正常に順方向に積層されて搬送されているときは、缶蓋が入り子状になって密に積層されているため前記ビーム光は缶蓋の周縁部に遮蔽されて受光器に受光されないが、図４下段に示されるように逆蓋が入っていると積層形態が崩れ周縁部に間隙が生じるため、その部分が通過するときに前記ビーム光はその間隙を通過し受光器に受光される。この検査方法は原理的にスポットビーム光の受光の有無により、逆蓋の検知を行うものである。図中(ａ)(ｃ)は缶蓋の積層形態を断面図で示したもの、(ｂ)(ｄ)はその側面外形図である。

この従来の逆蓋検出用光電スイッチにおいて採用されている照射光は白色光源の光を細く絞ったスポットビームであるため、蓋の種類によっては正常な蓋であってもタブ、エンボスの重なり具合で蓋と蓋の間に生じたわずかな隙間や蓋のアコーディオン現象（湾曲した積層形態）に起因する微小間隙でも逆蓋と誤認知するという問題が生じていた。光源からの光を直接受光器が受光するだけでなく、缶蓋表面が鏡面に近い金属面であるため間隙を反射して受光する場合もあり、散乱光や回折光なども重畳してこれも誤動作要因となる。受光器の検知光量に感度調整が可能な構成を採用しても、逆蓋と他の要因による光の漏れをそれだけで判別させることは容易ではない。
特開平６−１２２４３２号公報「缶蓋の反転検査装置」平成６年５月６日公開特開２０００−１７７７１９号公報「缶蓋の反転検査装置」平成１２年６月２７日公開

本発明の課題は、積層形態で搬送されてくる缶蓋列の中から逆向きの蓋に起因する間隙と他の要因に基づく狭い間隙とを判別し、精度良く逆蓋を検出できるシステムを提供することにある。

本発明の逆蓋検出システムは、積層形態で搬送されてくる概ね円形の缶蓋の頂部を押さえて保持する押さえ棒を配置し、前記押さえ棒にて頂部を押さえられた缶蓋に対し、移動方向に直交する方向から該缶蓋の周縁部に積層方向に広い帯状の光ビームを照射する手段と、前記缶蓋列を挟んで該照射手段の反対側に前記光ビームを受光する受光器とが、受光量によってＯＮ／ＯＦＦ二値信号を出力する手段とを備えるようにした。
前記帯状の光ビームはレーザ光を用い、帯状の光ビームの幅は３ｍｍ以上とするようにした。
また、本発明の逆蓋検出システムは、受光量のＯＮ／ＯＦＦ閾値を缶蓋の種類に応じて設定可能な構成を採用した。

本発明の逆蓋検出システムは、缶蓋の頂部を押さえて保持する押さえ棒が備えられており、この押さえ棒は検査対象である缶蓋を頂部から押さえて保持する機能を担っている。そして、逆蓋があると生じる周縁部の間隙を経由して照射手段からの光が受光器に受光されることにより逆蓋の存在を検知するものであるが、積層形態で搬送されてくる概ね円形の缶蓋体に対し、移動方向に直交する方向から該缶蓋体の周縁部に積層方向に広い帯状の光ビームを照射するようにしたので、逆蓋のあった場合その間隙幅に対応した光量が受光され、タブやエンボスの重なり具合で生じた狭い間隙を経由して受光した場合とは受光量に大きな差が生じ、容易に区別ができるので、従来装置のような誤作動を起こすことがない。
また、前記帯状の光ビームとしてレーザ光を用いた場合、一般光に比べて光の指向性が高く、散乱等の現象もなく透過光検出の精度が良いものを提供できる。
帯状の光ビームの幅は３ｍｍ以上とするようにしたことにより、２ｍｍ程度まで考えられるタブやエンボスの重なり具合で生じた狭い間隙の場合と、逆蓋に起因する広い間隙との受光量の差を確実に区別することができる。
また、本発明の逆蓋検出システムは、受光量のＯＮ／ＯＦＦ閾値を缶蓋の種類に応じて設定可能な構成を採用したものであるから、缶蓋の種類等によってバラツキがある受光量の変動に即して適正な閾値を調整でき、誤動作のない検出を更に確実にすることができる。

本発明は積層形態で搬送されてくる缶蓋列の中から逆向きの蓋に起因する間隙と他の要因に基づく狭い間隙とを確実に判別するために、従来のスポットビームの光に代えて帯状のビーム光を用いることに想到したものである。そして、より好ましい形態として一般光ではなくレーザー光を用いることで照射光の指向性を高め、光の散乱による受光ノイズを控えるようにした。本発明の実施の形態について図１を参照しつつ説明する。１は検査対象となる缶蓋であって、図４に示したような積層された状態でコンベアー６によって図面表側から裏側に向けて搬送される。この缶蓋１の周縁部分を搬送方向に直交する方向からレーザービームを照射するレーザー光照射器２とコンベアー６を挟んで対峙する受光器３とが配置され、該受光器３にはアンプ４を介して閾値設定機能を備えた出力部５が接続されている。本発明の最も特徴的な構成はレーザー光照射器２から照射されるレーザービームが帯状であるもの、すなわち平面に照射したときの形状が図２の(ｂ)に示すようなライン形状となるものを採用した点にある。因みに図２の(ａ)に従来のスポットビームを平面に照射したときの形状、微小な円形である。また、図２の(ｃ)(ｄ)には逆蓋のない正常な積層形態の缶蓋に本発明と従来装置のビーム光を照射した場合の様子を、そして図２の(ｅ)(ｆ)には逆蓋を含んだ異常な積層形態の間隙部に本発明と従来装置のビーム光を照射した場合の様子を模式的に示したものである。

図４の上段に示されるように逆蓋のない正常な積層形態の缶蓋がコンベアー６で搬送されているときは、積層された缶蓋間に間隙はない。従って、図２の(ｄ)に示されるようにレーザー光照射器２から投光された長さｌ_０の帯状のレーザービームはすべて積層された缶蓋の周縁部に遮蔽され受光器３には到達しない。しかし、逆蓋を含んだ異常な積層形態部分に帯状のレーザービームが照射されたときは、図２の(ｆ)に示されるように正常向きの缶蓋の周縁部と逆蓋の周縁部との間に長さｌ_１間隙が形成される。この場合、レーザー光照射器２から投光された長さｌ_０の帯状のレーザービームの内、長さｌ_１の分だけは間隙を介して受光器３に到達する。これはビームの照射方向と缶蓋の面が完全に平行となった理想状態における受光量である。受光量はａｌ_１となって、これが受光器３の受光する最大受光量となる。ここでａは光照射器２から投光されたビーム光の明るさに対応した定数である。実際には若干の傾きが生じるが、リング状の凸部同士の重なりとなるため、大きな傾きは生じにくく受光量に大きな差はでない。基本的には受光量の有無で逆蓋の有無が判別できる点で従来装置と同様である。次に、従来装置で誤動作の原因となったタブ、エンボスの重なり具合やアコーディオン現象によって生じた缶蓋と缶蓋の間に生じたわずかな隙間での現象を考察する。この種の間隙は前述したように高々２ｍｍ程度まであるから、その部分に本発明の長さｌ_０の帯状のレーザービームが照射されたとき間隙最小幅ｄであったとして受光器３の受光量はａｄとなる。今、正常向きの缶蓋の周縁部と逆蓋の周縁部との間隙長さｌ_１が８ｍｍとなる缶蓋であった場合、逆蓋でない缶蓋間にできた間隙幅ｄは大きくても２ｍｍであるからその受光量の比は２ａ／８ａ＝１／４となる。すなわち、逆蓋による受光量に対して他の原因に基づく間隙からの透過光の光量は１／４以下ということになる。従来方式の１ｍｍφ程度のスポットビーム光の場合は図２の(ｅ)に示されるように当該ビーム光が間隙を貫通して直接受光器に受光される。また、逆蓋でない缶蓋間にできた間隙幅ｄが２ｍｍであるとすると、この場合も逆蓋の場合と同様にビーム光が間隙を貫通して直接受光器に受光されてしまうため、これが誤動作となる。また、１ｍｍ以下の狭い間隙であっても部分的にビーム光が貫通し、更にレーザーでない一般光を用いているため反射光の他、回折光散乱光がそれに重畳したりするため、逆蓋時の受光量に相当するものとなって、誤動作を引き起こす。この点本発明の方式によれば照射ビーム光が帯状であることにより、間隙幅の違いが受光量の差として検出できるため、効果的に逆蓋を判別することができる。

実際に、ビーム幅１０ｍｍのレーザー光照射器を採用し、３種類の缶蓋に対して逆蓋検出を実施してみた。試料１の缶蓋を積層した場合、逆蓋間にできる間隙は６ｍｍ、試料２の缶蓋を積層した場合、逆蓋間にできる間隙は８ｍｍ、試料１の缶蓋を積層した場合、逆蓋間にできる間隙は１０ｍｍとなるものである。まず、缶蓋を介在させないで直接レーザー光照射器２から投光し、受光器３で受光したときの受光量は３.３８６で、試料１を検査したとき逆蓋部での受光量は１.３００すなわち全受光量の３８％、試料２を検査したとき逆蓋部での受光量は２.３００すなわち全受光量の６８％、試料３を検査したとき逆蓋部での受光量は２.７００すなわち全受光量の８０％であった。試料３の場合間隙幅が１０ｍｍ、使用したレーザービームの幅も１０ｍｍであるから、理想的には１００％の受光量となるはずであるが、実際には８０％であったということは缶蓋の面が完全にビーム方向と一致していないなどの要因によるものと解される。

タブやエンボスの重なり具合で生じた狭い間隙やアコーディオン現象による間隙が高々２ｍｍ程度まで考えられることにより、帯状の光ビームの幅が３ｍｍ以上とすれば、逆蓋による間隙幅を超える幅寸法のビームでなくても、逆蓋以外の要因による場合と、逆蓋に起因する広い間隙との受光量の差を識別することができる。勿論、原理的には逆蓋による間隙幅以上の幅寸法のビームを採用した方が有利であることは当然である。

本発明の１実施例について図３を参照しながら説明する。缶胴に缶蓋を巻き締めるため、缶蓋を積層形態でコンベアーによって供給するライン上に本実施例を設置する。図３のＢに１の符号で示したものが缶蓋の上半分で、コンベアーに載置された下半分は図から省略されている。缶蓋１は図面奥行き方向に積層されており、表から裏面方向へ搬送される。本実施例装置は該ラインに設置された支持ブリッジ１０に各構成部材が固定されている。缶蓋１の頂部を押さえて保持する押さえ棒７と該押さえ棒７を両側から挟むように案内竿８が配設され、長手方向を缶蓋の搬送方向に向けて前記支持ブリッジ１０の中央部にホルダー９を介して固着されている。この案内竿８は缶蓋１が中央位置にあるときにはその周縁部には非接触となるように離れた位置に設置され缶蓋１を緩く案内するようにしている。この積層形態で搬送されてくる概ね円形の缶蓋１に対し、移動方向に直交する方向から該缶蓋１の周縁部に積層方向に広い帯状の光ビームを照射する光照射器２と、該光照射器２の反対側に前記光ビームを受光する受光器３が前記支持ブリッジ１０の両端部に対峙して固定される。缶蓋１の径寸法により周縁部位置が変わることに対応して高さ調整機能を支持ブリッジ１０に備えるようにした。光照射器２には１０ｍｍ幅の帯状レーザービームを投光するものを採用し、受光器３には１０ｍｍ幅の帯状レーザービームを受光するもの（株式会社キーエンス商品名：ＬＶ−Ｈ100）を採用した。前記支持ブリッジ１０の両端部に対峙して固定されたこの光照射器２と受光器３は位置合わせが重要であるが、光照射器２には上下左右の方向調整機能が備えられており、受光器３の受光部端にはビーム確認用の光拡散シートが付けられているので受光位置を目で確認ができ位置合わせは容易である。前記受光器３で受光した光量信号はアンプ４により適宜の増幅をし、受光量に対応してＯＮ／ＯＦＦ二値信号を出力する手段５を備えるが、この出力手段にはＯＮ／ＯＦＦの閾値を適宜設定できる機能が備えられるものとし、例えば、缶蓋１が無い状態で直接照射を行ったときの受光量を基準とし、閾値をその比率（％表示）でデジタル設定を可能とするものとした。なお、基準値については逆蓋を複数含む缶蓋１の群を移動させ、その際の最大値を逆蓋がビームに平行な状態に対応した状態の値として採用しても良い。

逆蓋検出の閾値を一番狭い逆蓋の間隙幅試料１の受光量１.３００以下である６００すなわち、全受光量の１７.７％としたとき、上記以外の試料４，試料５を含め、４００枚の蓋体に対してこの実施例を用いて行った試験において、誤動作は皆無であった。

本発明の基本構成を説明する図である。積層形態の缶蓋の側面から従来と本発明の光ビームを照射したときの状況を比較説明する図である。本発明の１実施例を示す図である。正常に積層された缶蓋列の形態と逆蓋を含んで積層された缶蓋列の形態を説明する図である。積層形態の缶蓋中に逆蓋があるか否かを検出する従来の装置を説明する図である。

符号の説明

１缶蓋２光照射器
３受光器４アンプ
５出力装置６コンベアー
７押さえ棒８案内竿
９ホルダー１０支持ブリッジ

Claims

積層形態で搬送されてくる概ね円形の缶蓋の頂部を押さえて保持する押さえ棒を配置し、前記押さえ棒にて頂部を押さえられた缶蓋に対し、移動方向に直交する方向から該缶蓋の周縁部に積層方向に広い帯状の光ビームを照射する手段と、前記缶蓋列を挟んで該照射手段の反対側に前記光ビームを受光する受光器とが、受光量によってＯＮ／ＯＦＦ二値信号を出力する手段とを備えた逆蓋検出システム。
帯状の光ビームはレーザ光を用いたものである請求項１に記載の逆蓋検出システム。
帯状の光ビームの幅は３ｍｍ以上である請求項１または２に記載の逆蓋検出システム。
受光量のＯＮ／ＯＦＦ閾値を状況に応じて設定可能とした請求項１乃至３のいずれかに記載の逆蓋検出システム。