JP3673870B2

JP3673870B2 - 孔検査方法および装置

Info

Publication number: JP3673870B2
Application number: JP2002224876A
Authority: JP
Inventors: 淳山西
Original assignee: ニッカ電測株式会社
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2022-08-01
Also published as: JP2004069325A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目薬や洗浄液などの充填されたプラスチック容器における液出し用開口孔の孔検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
目薬や洗浄液などには、プラスチック製の容器に封入されているものがある。容器は変形自在に形成され、その外側を手で押すことにより、液出し用の開口孔から適量の液滴が落下する。このようなプラスチック容器は、合成樹脂などを型に注入し、一定形状に加工して成形される。内部に充填される目薬などの液体は、容器の型成形時に同時に充填されて封入される。その後、容器は外部に付着した液体や異物などが取り除かれ、滅菌行程を経た後に、液出し用の突起部分に針を刺すなどして孔開け作業が行われる。こうして流体の充填された容器は、キャップによって開口孔を封じ、目視検査やピンホール検査などを行った後に出荷される。
【０００３】
容器内部の液体は、液出し用の開口孔の大きさによって液滴の大きさが決定される。そのため、個々の製品によって液滴の大きさに差異がないように、開口孔の大きさを測定する必要がある。開口孔は、ＣＣＤカメラやＸ線などの光学的方法を利用して、適切な位置に液出し用の開口孔が設けられているか、またその大きさが適切であるかを目視検査により確認される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、容器の製造工程中に、熱変形などにより開口孔が塞がっていたり、開口孔が内部に貫通していなかったりというような不良品が発生することがある。これらの不良品を、孔検査によって選別する。しかし、ＣＣＤカメラなどの光学を利用した方法では、開口孔の位置や外側端部の孔径を目視により調べることは可能であるが、開口孔が内部にまで貫通しているかを検査することは困難である。また、容器や液体内容物に着色がなされている場合などには開口孔が見えにくくなり、製品の色彩や形状によって孔検査に不都合が生じる。さらに、ＣＣＤカメラやＸ線装置などは、非常に高価であるという問題もある。
【０００５】
また、容器に高電圧をかけてその電圧の変化から孔を測定する方法もあるが、プラスチックなどを使用した容器の場合、放電により製品が溶着して、開口孔が塞がる可能性が指摘される。さらに、孔開け作業の際に開口孔付近にバリなどが生じている場合、放電によってバリが焦げるという問題もある。
本発明は上記問題に着目し、安価かつ簡易な手段により開口孔から滴下される液滴量を検出することの可能な孔検査方法および装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る孔検査方法は、容器の開口孔を検査する孔検査方法であって、前記容器の胴部または底部を押圧することにより当該容器内部に充填された流体を流出させ、前記押圧から所定時間経過後における前記開口孔からの流体の流出量を検出して前記開口孔の大きさを求めることを特徴としている。また、前記容器の開口孔の周囲に密閉空間を形成し、押圧から所定時間経過後における前記密閉空間内の圧力を検出することにより前記開口孔の大きさを求めるものでも良い。また、前記胴部の押圧は、予め定められた圧力にて行うとよい。
【０００７】
本発明に係る孔検査装置は、容器を押圧変形させることで容器内部に充填された流体を流出させる押圧手段と、前記容器の開口孔の周囲に密閉空間を形成する密閉部と、前記押圧手段により前記容器を押圧変形させた後所定時間経過後に前記開口孔から流出した流体の流出量を検出する流出量検出手段と、当該流出量検出手段の出力信号に基づいて前記開口孔の有効断面積を求める演算部とを有することを特徴としている。前記流出量検出手段は、前記密閉空間内の圧力を検出する圧力検出手段を用いるとよい。
【０００８】
【作用】
上記構成により、容器に外力を加えると容器が変形して内部の流体が開口孔から密閉空間に流出する。この密閉空間に流出した流体の圧力を検出することにより、圧力と断面積との関係から開口孔の平均断面積を算出でき、容器が適正な液滴の得られる開口孔を有しているかの判定が行える。従って、流体圧力の検出値から容器の良品・不良品判定を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本実施形態に係る孔検査装置の具体的実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る孔検査装置の断面図である。
孔検査装置１０は、容器１２に外力を加えた時に、内部に充填された流体が容器１２の開口孔１４から漏れる量を検査するものである。孔検査の対象となる容器１２は、プラスチックなどにより変形自在に形成され、円筒または直方体の胴部１５と、胴部１５から錐体状などに絞られた開口部１６とからなる。開口部１６には、容器１２の内部に貫通する開口孔１４が穿設される。容器１２の内部には、目薬などの流体２が充填されており、またわずかな空気４も一緒に充填される。このような容器１２は、開口部１６を上に向けて胴部１５を人が手などで押した場合に、胴部１５がつぶれて内部の空気４が開口孔１４から流出する。
【００１０】
図１に示すように、孔検査装置１０は、容器１２の胴部１５を把持して一定圧力で押す押圧手段と、容器１２の開口孔１４の周囲を密閉する密閉部１８と、押圧手段により容器１２を押した場合に内部から流出する流体の流出量を検出する検出手段（圧力センサ２０）とを備えている。押圧手段は、本実施形態では、胴部１５を把持する爪部２２が２爪備えられたエアチャック２４を使用する。このエアチャック２４は公知のものとし、容器１２の胴部１５を押す爪部２２が、胴部１５の中心軸に対して対称位置に設置され、胴部１５を両側から挟み込んで押圧できるものを使用する。たとえば、平行に設けられた２本のアーム２３ａ、２３ｂが、矢印２５に示すように胴部１５を外から内に押す平行開閉型の内外径把持形エアチャック２４や、円筒状の内面に中心軸対称に設けられた２箇所の爪部２２が中心方向に平行開閉する円筒形エアチャック２４を利用すると良い。このようなエアチャック２４は、外部に設置された図示しないエア供給源から圧縮空気が送給され、この空気圧により爪部２２の開閉が行われる。
なお、エアチャック２４は、人が容器１２を使用する状況と類似するように、本実施形態では２爪のエアチャック２４を使用しているが、３爪または４爪などの爪部２２の多いものを使用することも可能である。
【００１１】
孔検査装置１０は、容器の開口孔１４の周囲に密着させる密閉部を有している。密閉部１８は、円筒形または直方体などに形成し、少なくとも内径が容器１２の胴部１５の外径よりも小さいものとする。密閉部１８は、上面を閉塞し下面を解放して形成し、いわばコップなどの容器の解放部を下に配置したような構成とする。密閉部１８の下面には、容器１２の開口部１６に接触する場所に、Ｏリングなどのパッキンシール２６を設ける。これにより密閉部１８は、開口部１６にパッキンシール２６を密着させて容器１２の開口孔１４の周辺に密閉空間を形成する。
【００１２】
このような密閉部１８は、昇降機構４０が取り付けられ、矢印４４に示すように、上下移動可能とされる。昇降機構４０は、以下のように構成される。密閉部１８の上面には、後述する圧力センサ２０が取り付けられており、この圧力センサ２０の上部に支持軸２８が縦に設けられる。支持軸２８の上端は、板材３２に貫通孔を設けて挿入し、軸が抜けないように上端にフランジが取り付けられる。板材３２はエアシリンダなどの直動式アクチュエータ３４に連結し、上下方向に移動可能とする。これにより、直動式アクチュエータ３４を伸張させると板材３２が下方に移動し、これに伴って支持軸２８および密閉部１８が下降する。直動式アクチュエータ３４の伸縮量は、密閉部１８が容器１２に接触する位置よりも若干長めとする。また、圧力センサ２０と板材３２との間には、支持軸２８の外周にスプリング３０を配置する。これにより、板材３２を下降させた場合にスプリング３０が収縮してスプリング力により密閉部１８を容器１２に押圧することができる。従って、密閉部１８のパッキンシール２６が容器１２に密着し、密閉部１８の内部が密閉空間とされる。
【００１３】
このような密閉部１８には、容器１２の開口孔１４から流出する空気４の圧力を検出する検出手段が設けられている。検出手段は、本実施形態では圧力センサ２０を用いる。圧力センサ２０を設置するために、密閉部１８の上面において、容器１２の開口孔１４と対向するように貫通孔３６を予め穿設する。圧力センサ２０は、この貫通孔３６の上部に設置される。また、圧力センサ２０には、開口孔１４の有効断面積を求めるための演算部４２が接続され、圧力センサ２０の検出信号がこの演算部４２に入力される。
【００１４】
圧力センサ２０による測定値には、あるしきい値を予め設定しておく。図３に示すように、開口孔１４の断面積と流体の流出による密閉空間の圧力との間には比例関係があり、開口孔の断面積Ｓが大きいほど圧力Ｐが高くなることがわかる。従って、容器１２の容積にあわせて適正な断面積Ｓの範囲を予め設定し、この範囲に適合するしきい値（Ｓ₁＜Ｓ＜Ｓ₂）を設定することにより、容器１２を使用する際に液滴が適正な大きさとなる圧力Ｐ（Ｐ₁＜Ｐ＜Ｐ₂）を決定することができる。これにより、圧力センサ２０にて検出された圧力がしきい値から外れた容器１２を不良品とみなすことにする。
【００１５】
また、容器１２を押す外力Ｆと、圧力Ｐとの関係を図２に示す。ある時間ｔ₀に外力Ｆを容器１２に加えると、開口孔１４から流出した流体（空気）による密閉空間の圧力は、ほぼ直線的に上昇し、圧力Ｐに達した時点で横這いになる。外力Ｆを常に一定とすると、開口孔１４が大きい場合には一点鎖線で示したようにすぐさまに圧力Ｐに達し、開口孔１４が小さい場合には二点鎖線で示したように時間をかけて圧力Ｐに達する。また、開口孔１４が塞がっている場合には、点線で示したように圧力Ｐに達することはない。従って、外力Ｆと圧力Ｐとの関係を利用し、容器１２を一定量・一定時間で押圧するという同条件下において、ある時間ｔ₀からｔ₁秒後において圧力Ｐの値を検出すると、図３に示した断面積Ｓと圧力Ｐとの関係から、容器１２における開口孔１４の大きさを判定することができる。またこの時、時刻ｔ１における圧力Ｐにしきい値（Ｐ₁＜Ｐ＜Ｐ₂）を設定することにより、開口孔１４の良否判定を行うことができる。
【００１６】
すなわち、容器１２を押圧した後に、設定されたしきい値よりも大きな圧力が検出されると、この容器１２は開口孔１４が適正範囲よりも大きく形成されたものであると判別できる。また、しきい値よりも小さな圧力である場合には、開口孔１４が適正範囲よりも小さいものであるとされ、圧力が検出されない場合には、開口孔１４が途中で閉塞されて容器１２の内部に貫通していないものとみなされる。このように、開口孔１４から流出する流体量を密閉空間の圧力として検出することにより、製品における開口孔１４の有効断面積が適正であるかを検査することが可能となる。この判定は、圧力センサ２０の出力信号に基づいて、演算部４２によって演算される。
【００１７】
次に孔検査装置１０の動作を、図４を用いて説明する。図４は、検査方法の手順を模式的に示したものである。検査対象となる容器１２をエアチャック２４のチャッキング部分に装着し（同図（１）に示す）、密閉部１８を下降させて開口孔１４周辺を密閉する（同図（２）に示す）。その後、同図（３）に示すように、エアチャック２４を作動させて一定外力Ｆを容器１２の胴部１５に加える。この時、外力Ｆは、容器１２の内部から流体を１〜２滴ほど滴下できる程度のものとする。また外力Ｆを加える時間は、図２において圧力Ｐが一定値を取るまでの間、押し続けることとする。これは、たとえば容器１２の径が１５ｍｍ〜２０ｍｍ、開口孔１４が５００μｍ程度のものに対して、０．５秒程度の時間だけ胴部１５を押圧する。
【００１８】
押圧された容器１２は、エアチャック２４の爪部２２に押されて変形し、開口孔１４から内部の空気が密閉部１８による密閉空間に流出される。この密閉空間の空気の圧力を圧力センサ２０によって検出する。圧力は、演算部４２によって予め設定されたしきい値と比較され、しきい値よりも大きな圧力が検出された容器１２は不良品とみなされる。また、しきい値よりも小さな圧力であったもの、または開口孔１４が閉塞しているものは、改めて開口孔１４を穿設した後に再度孔検査装置１０により孔検査が行われる。検査の終了した容器１２は、密閉部１８を上昇させてエアチャック２４の爪部２２を開いた後にチャッキング部から取り外される。
【００１９】
このように、変形自在の容器１２に外部から外力Ｆを加えて内部の空気を密閉部１８に流出させ、密閉部１８の圧力を検出することにより、容器１２の開口孔１４の大きさが適正であるかを簡易、正確に検査することが可能となる。本実施形態では、ＣＣＤカメラなどの高価な検査装置を使用せず、低コストで簡易な構造の検査装置により、容器１２の開口孔１４の有無・大きさを検査することができる。また、本実施形態に係る孔検査装置１０を用いることにより、開口孔１４の大きさ・有無は、目視検査よりも正確に検査することが可能である。さらに、容器１２１個あたりを検査する時間は、最大でも１秒程度であることから、孔検査の高速化を実現することができる。
【００２０】
なお、本実施形態では流出量検出手段として圧力センサ２０を用いているが、差動変圧器などの変位センサを使用することも可能である。すなわち、容器１２の開口孔１４から流出した流体の圧力に押されて変位センサのコアが変位し、この変位量を検出することにより流体の流出する圧力を測定する。
【００２１】
【発明の効果】
上記構成により、容器に外力を加えて開口孔から流出した流体の圧力を検出することにより、開口孔の大小の判別を行うことができる。容器は、胴部を押すことにより開口孔から流体を滴下させて使用するが、これと同様の操作により開口孔からの流体の流出量を検出することにより、使用時に適合した滴下量であるかの判定を行うことができる。流出した流体の圧力は、容器を一定圧力で押圧する押圧手段と、押圧時に開口孔から流出する流体圧力の検出手段とにより検出され、簡易かつ安価な構成により検出可能となる。また圧力検出により的確に良否の判定ができ、容器１個あたりの検査時間を大幅に縮小することが可能となるため、孔検査の高速化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る孔検査装置の断面図である。
【図２】時間経過に対する外力Ｆおよび圧力Ｐの関係を示す図である。
【図３】断面積と圧力の関係を示す図である。
【図４】本実施形態に係る孔検査装置の動作の説明図である。
【符号の説明】
１０………孔検査装置、１２………容器、１４………開口孔、１５………胴部、１６………開口部、１８………密閉部、２０………圧力センサ、２２………爪部、２３………アーム、２４………エアチャック、２５、４４………矢印、２６………パッキンシール、２８………支持軸、３０………スプリング、３２………板材、３４………直動式アクチュエータ、３６………貫通孔、４０………昇降機構、４２………演算部。

Claims

容器の開口孔を検査する孔検査方法であって、前記容器の胴部または底部を押圧することにより当該容器内部に充填された流体を流出させ、前記押圧から所定時間経過後における前記開口孔からの流体の流出量を検出して前記開口孔の大きさを求めることを特徴とする孔検査方法。
前記容器の開口孔の周囲に密閉空間を形成し、押圧から所定時間経過後における前記密閉空間内の圧力を検出することにより前記開口孔の大きさを求めることを特徴とする請求項１に記載の孔検査方法。
前記胴部の押圧は、予め定められた圧力にて行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の孔検査方法。
容器を押圧変形させることで容器内部に充填された流体を流出させる押圧手段と、前記容器の開口孔の周囲に密閉空間を形成する密閉部と、前記押圧手段により前記容器を押圧変形させた後所定時間経過後に前記開口孔から流出した流体の流出量を検出する流出量検出手段と、当該流出量検出手段の出力信号に基づいて前記開口孔の有効断面積を求める演算部とを有することを特徴とする孔検査装置。
前記流出量検出手段は、前記密閉空間内の圧力を検出する圧力検出手段を有することを特徴とする請求項４に記載の孔検査装置。