プリフォーム検査装置
【課題】プリフォームを真空吸着する際に、吸着ヘッドをプリフォームに押し付けることなくプリフォームを真空吸着することによりプリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム検査装置を提供する。
【解決手段】プリフォーム１の口部１ａを真空吸着する複数の吸着ヘッド２５と、複数の吸着ヘッド２５を自転させながら公転させるメインロータ２０と、各吸着ヘッド２５と真空源とを断続的に連通させるロータリバルブ５０とを備え、自転するプリフォーム１をカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、吸着ヘッド２５がプリフォーム１の口部１ａを真空吸着する際に、吸着ヘッド２５とプリフォーム１の口部１ａとの間に隙間を有する。
【解決手段】プリフォーム１の口部１ａを真空吸着する複数の吸着ヘッド２５と、複数の吸着ヘッド２５を自転させながら公転させるメインロータ２０と、各吸着ヘッド２５と真空源とを断続的に連通させるロータリバルブ５０とを備え、自転するプリフォーム１をカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、吸着ヘッド２５がプリフォーム１の口部１ａを真空吸着する際に、吸着ヘッド２５とプリフォーム１の口部１ａとの間に隙間を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペットボトルの予備成形品であるプリフォームの外観をカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置に係り、特にプリフォームを真空吸着する際に、吸着ヘッドをプリフォームに押し付けることなくプリフォームを真空吸着することによりプリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ペットボトルはプリフォームと呼ばれるものに予備成形され、プリフォームが加熱されてボトルに成形される。プリフォームは試験管状の、即ち、口部が平坦で底部が球面の形をしており、首部にリング状のネックリングをもっている。
従来のプリフォーム検査装置は、プリフォームを移送するスターホイールと、移送されたプリフォームの口部を吸着ヘッドで真空吸着して吸着ヘッドを自転させながら公転させるメインロータとを備え、自転するプリフォームをカメラで撮影してプリフォームの外観を検査している。
【０００３】
従来、プリフォームを入口スターホイール等からメインロータに受け渡す際には、プリフォームのネック部にあるネックリングがガイドレール（渡り板）上に乗り移る。そして、吸着ヘッドを下降させてプリフォームの口部に押し付けてから真空引きを開始する。真空引きをしている間、プリフォームはネックリングがガイドレールの上を摺接しながら所定の位置まで搬送される。このように、確実な真空吸着を確保するためには、吸着ヘッドをプリフォームの口部に押し付ける必要があり、その結果、プリフォームのネックリングをガイドレールに押し付けることになる。
【特許文献１】特許第３４２２９６７号公報
【特許文献２】特許第３８５９３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、プリフォームを真空吸着する際は、吸着ヘッドによりプリフォームのネックリングをＳＵＳ等の平板のガイドレールに押し付けた状態で真空引きしながらプリフォームを移動させるため、ガイドレールとプリフォームのネックリングに摩擦が生じる。メインロータの搬送速度が４００ＢＰＭ程度であれば、摩擦によるガイドレールの温度上昇が問題となることはないが、高速搬送である８００ＢＰＭ以上になるとガイドレールが高温に加熱されるという問題が生じる。
【０００５】
また吸着ヘッドがプリフォームの口部に押し付けられる際に衝突音が発生し、場合によっては口部に傷がついてしまう。そして、吸着ヘッドがプリフォームの口部に押し付けられる際の衝撃によりガイドレールが変形しやすく、真空引きをしながらプリフォームを高速搬送すると、より多量の摩擦熱がガイドレールに発生し、高速搬送ができない状況にある。
さらに吸着ヘッドの押し付け力により、プリフォームのネックリングとガイドレールとの間に摩擦抵抗を生じるので、吸着ヘッドの軸部に曲げモーメントが働き、吸着ヘッドの軸部が変形してしまう場合がある。
【０００６】
さらにプリフォームを高速搬送する場合においても、プリフォームを真空吸着するためには低速搬送時と同様に必要最小限の吸着時間が必要であることから、真空吸着に必要な時間が一定の場合、搬送速度が４００ＢＰＭから８００ＢＰＭの２倍になると、プリフォームをガイドレールに押し付けておく距離も２倍の長さが必要になる。そうすると、吸着ヘッドを上昇下降させるためのカムの形状（カム輪郭）を従来よりも急な勾配にする必要があり、カムの最大加速度の問題から高速対応ができない場合がある。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、プリフォームを真空吸着する際に、吸着ヘッドをプリフォームに押し付けることなくプリフォームを真空吸着することにより、プリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、プリフォームの口部を真空吸着する複数の吸着ヘッドと、前記複数の吸着ヘッドを自転させながら公転させるメインロータと、前記各吸着ヘッドと真空源とを断続的に連通させるロータリバルブとを備え、自転するプリフォームをカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に隙間を有することを特徴とする。
本発明によれば、吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームとプリフォームの口部との間に隙間を有するため、プリフォームのネックリングがガイドレールに押し付けられることがなく、ガイドレールとプリフォームのネックリングとの間の摩擦を飛躍的に低減することができる。
【０００９】
本発明の１態様によれば、前記吸着ヘッドは、カムにより上昇および下降するように構成し、前記吸着ヘッドを最下方の位置まで下降させた際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に前記隙間を有するように前記カムのカム輪郭を設定したことを特徴とする。
本発明によれば、プリフォームとの間に、僅かなクリアランスを確保することにより、吸着ヘッドの位置を高く保つことができ、吸着時のカム形状（カム輪郭）を緩やかにすることが可能である。
【００１０】
従来の吸着ヘッドをプリフォームの口部に押し付けるということは、プリフォームがないときには、その分吸着ヘッドが更に下方に下がるということになり、逆にプリフォームがあれば、その分吸着ヘッドはやや上方に位置する。
すなわち、従来、吸着ヘッドをプリフォームの口部に確実に当接させるために、吸着ヘッドがプリフォームの口部より更に下方に下がることができるように、カム形状（カム輪郭）を設定している。吸着ヘッドの最下方の位置をプリフォームの口部と同一高さにした場合には、吸着ヘッドがプリフォームの口部に当接しない場合も生じてくるからである。そのため、従来、吸着ヘッドはその自重によりカム形状に合わせて上昇下降をするようにしている。
【００１１】
上述したように、従来は、プリフォームがない状態をカムの最下点としていることから、プリフォームがあるとその分カムフォロアがカムから浮いた状態になっており、次の工程でプリフォームを上昇させる際にカムフォロアがカムに衝突し、その結果、高速運転では衝撃や音の問題が発生していた。
本発明によれば、吸着ヘッドとプリフォームの口部との間にクリアランスを設け、これがカムの最下点であることから、プリフォームの有無に拘らずカムフォロアがカムから浮いている状態はなくなる。すなわち、カムフォロアがカムから常時離れることなく転動を続けるので、吸着ヘッドが最下方の位置から上昇する際に、カムフォロアがカムと衝突することはなく、衝撃や音の問題が発生することはない。
【００１２】
本発明の１態様によれば、前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームのネックリングを支持するガイドレールを備え、前記ガイドレールに温度センサを設置したことを特徴とする。
本発明によれば、温度センサによりガイドレールの温度を監視することができる。
本発明の１態様によれば、前記温度センサにより、設定温度範囲を超えた場合、プリフォーム検査装置の駆動を停止もしくは減速することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
１）吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームとプリフォームの口部との間に隙間を有するため、プリフォームのネックリングがガイドレールに押し付けられることがなく、ガイドレールとプリフォームのネックリングとの間の摩擦を飛躍的に低減することができる。したがって、プリフォームを高速で搬送することができる。
２）吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームとプリフォームの口部との間に隙間を有するため、吸着時にプリフォームに傷が付くことがなく、また吸着ヘッドの軸部が変形することがない。
３）吸着ヘッドをプリフォームの口部に押し付けて真空吸着する従来方式の場合、吸着ヘッドの位置は、検査終了時と比較して、吸着開始時はさらに低くなるが、本発明においては、プリフォームとの間に、僅かなクリアランスを確保することにより、吸着ヘッドの位置を高く保つことができ、吸着時のカム形状（カム輪郭）を緩やかにすることが可能である。
４）ガイドレールから発生する摩擦熱は、プリフォームを高速搬送する場合以外に、吸着ヘッドとガイドレールの位置関係の調整不良の場合や、供給されるプリフォームの寸法が異なっている等の場合にも生じるが、検査装置またはプリフォームに大きなダメージを与える前に、ガイドレールの裏側に設置された温度センサを用いてガイドレールの温度を監視することにより、異常時には、検査装置を緊急停止あるいは低速運転にすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るプリフォーム検査装置の実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。
図１はプリフォーム検査装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、プリフォーム検査装置は、検査すべきプリフォーム１をメインロータ２０に搬入する入口スターホイール３と、プリフォーム１を搬送しつつプリフォーム１の検査を行うメインロータ２０と、検査後のプリフォーム１をメインロータ２０から搬出する出口スターホイール４とを備えている。
【００１５】
図２は図１のII−II線断面図である。図２はプリフォームを取り扱うメインロータ２０を示す図である。図２に示すように、プリフォームは概略試験管状をなし、口部１ａが平坦、胴部１ｂが円筒状、底部１ｃが球面をなし、首部にネックリング１ｄを有している。図１に示すように、入口スターホイール３のピッチ円に沿って、プリフォーム１のネックリング１ｄを支持するガイドレール６，６が設置されている。
【００１６】
また出口スターホイール４のピッチ円に沿って、プリフォーム１のネックリング１ｄを支持するガイドレール７，７が設置されている。そして、ガイドレール６，６に接続して入口側ガイドレール８，８が設置されており、また出口スターホイール４に隣接して出口側ガイドレール９，９が設置されている。これら入口側ガイドレール８，８および出口側ガイドレール９，９は、進行方向に下り勾配になっている。
【００１７】
前記メインロータ２０のピッチ円を挟んで、内側に１台の照明１０が設置され、外側に２台の撮影カメラユニット１１，１２が設置されている。照明１０はメインロータ２０のピッチ円に沿った円弧状の前面を有している。撮影カメラユニット１１および１２は、それぞれミラー１３とＣＣＤカメラ１４とからなっており、高速ラインに対応できるようになっている。
【００１８】
またメインロータ２０のピッチ円の外側には、プリフォーム１を自転させるための自転用タイミングベルト１５が配置されている。そして、自転用タイミングベルト１５の下流側には、プリフォーム１の自転を停止させるためのブレーキ用ベルト１６が配置されている。
【００１９】
図２に示すように、メインロータ２０は、回転軸２１と、回転軸２１に固定された支持板２３と、支持板２３に上下方向に移動可能に支持されるとともにプリフォーム１の口部１ａを真空吸着する吸着ヘッド２５とを備えている。回転軸２１は、上下に軸受２２，２２を備えた軸受ハウジング２４により回転可能に支持されている。
【００２０】
前記回転軸２１はモータ（図示せず）に連結され、回転軸２１に固定された支持板２３には複数のガイドバー３７が支持されている。ガイドバー３７には、上下動可能に支持部材３８が支持されている。回転軸２１の上方には、フレームＦに固定されるとともに下方に延びる固定軸３９が設けられている。固定軸３９にはカム４０が固定されている。
一方、前記吸着ヘッド２５の軸部２７は、支持部材３８により支持されており、支持部材３８に固定されたカムフォロワ４２が固定軸３９に固定されたカム４０に係合し、支持部材３８が上下動するようになっている。なお、カム４０はメインロータ２０の全周に亘って配設されていて、吸着ヘッド２５を上下動させて吸着ヘッド２５の上下方向の位置を制御している。
【００２１】
図３は吸着ヘッド２５の詳細構造を示す断面図である。図３に示すように、吸着ヘッド２５は、プリフォーム１の口部１ａを真空吸着する吸着ヘッド本体２６と、吸着ヘッド本体２６を保持する細長状の軸部２７と、吸着ヘッド本体２６と軸部２７とを接続する接続部２８とを備えている。吸着ヘッド本体２６は、プリフォーム１の口部１ａ内に挿入されるテーパ状の凸部２６ａを有し、また内部に連通孔２６ｂを有している。軸部２７は、内部に連通孔２７ａを有している。
【００２２】
図２および図３に示すように、吸着ヘッド２５は上下の軸受４４，４４により回転可能に支持されている。そして、上下の軸受４４，４４を収容する軸受ハウジング４５は、支持部材３８により支持されている。吸着ヘッド２５は、内部に連通孔２６ｂ，２７ａを有しており、連通孔２７ａはチューブ４７およびロータリバルブ５０を介して真空源（図示せず）に連通されている。ロータリバルブ５０は、メインロータ２０と同期して回転する回転側部材５１と、固定して設けられた固定側部材５２とからなり、ロータリバルブ５０の片側の部材に真空溝や大気開放用の溝が設けられていて、真空引き、真空経路の遮断、或いは大気開放が行われる。吸着ヘッド２５には、自転用タイミングベルト１５に係合するプーリ４８が固定されている。吸着ヘッド２５を自転させるベルト掛け部分は、吸着ヘッド２５を支持する二つの軸受４４，４４の上方に位置している。
【００２３】
図４は、ロータリバルブ５０を示す模式的断面図である。図４に示すように、メインロータ２０と同期して回転する回転側部材５１と固定して設けられた固定側部材５２とからなり、回転側部材５１および固定側部材５２は、ともに円筒状部材であって、回転側部材５１の内周面と固定側部材５２の外周面とが摺接するようになっている。固定側部材５２の外周面には、真空引き用の円弧状溝５２ａと、大気開放用の矩形状溝５２ｂとが形成されている。固定側部材５２の円弧状溝５２ａはチューブを介して真空源（真空ポンプ）に連通されている。回転側部材５１には、円弧状溝５２ａおよび矩形状溝５２ｂに連通する複数の連通孔５１ｈが形成されており、各連通孔５１ｈはチューブ４７を介して各吸着ヘッド２５に接続されている（図２参照）。なお、図４においては、回転側部材５１に形成された連通孔５１ｈは４個のみ示されているが、実際には、連通孔５１ｈは多数あり、吸着ヘッド２５の個数と同数ある。
【００２４】
上述のように構成されたロータリバルブ５０において、回転側部材５１が固定側部材５２に摺接しながら回転すると、回転側部材５１に形成された連通孔５１ｈが固定側部材５２に形成された円弧状溝５２ａに対向した位置にある間は、円弧状溝５２ａに連通された真空ポンプからの負圧が連通孔５１ｈに接続された吸着ヘッド２５に供給され、プリフォーム１が吸着ヘッド２５により吸着保持される。また、連通孔５１ｈが円弧状溝５２ａからずれると、真空ポンプからの負圧が遮断されて吸着ヘッド２５によるプリフォーム１の吸着保持が解除される。その後、連通孔５１ｈが大気開放用の矩形状溝５２ｂに連通すると、吸着ヘッド２５は大気開放される。次に、連通孔５１ｈが再び円弧状溝５２ａに連通されると、真空ポンプからの負圧が吸着ヘッド２５に供給される。
以上のように、ロータリバルブ５０は、１）真空引き⇒２）遮断（ニュートラル）⇒３）大気開放⇒４）遮断（ニュートラル）⇒５）再真空引き⇒６）遮断（ニュートラル）という工程でのローテーションとなっている。
【００２５】
次に、上記ロータリバルブ５０の各工程とプリフォーム１との関係について説明する。
上記ロータリバルブ５０による１）真空引きにより、プリフォーム１は吸着ヘッド２５により真空吸着され、その後、２）ニュートラルの位置においても、プリフォーム１の内部と吸着ヘッド２５は共に真空圧で圧力差がなく、真空系路を遮断しても、吸着状態のままである。さらに３）大気開放の位置になると、プリフォーム１内の真空圧が低下して大気圧となり、自重によりプリフォーム１は吸着ヘッド２５を離れ脱落し、プリフォーム１のネックリング１ｄを下から支えるガイドレール７によって支持され、プリフォーム１は下流側の次工程に搬送される。そして、吸着ヘッド２５は、新たにメインロータ２０に搬送されてくるプリフォーム１に対して、５）再真空引きにより真空吸着する、という一連の動作を繰返すことになる。
【００２６】
次に、図１乃至図４に示すように構成されたプリフォーム検査装置の全体の動作を説明する。
プリフォーム１は入口側ガイドレール８，８から入口スターホイール３に供給される。プリフォーム１は、ネックリング１ｄがガイドレール６，６で支持された状態で入口スターホイール３により移送される。そして、プリフォーム１は入口スターホイール３からメインロータ２０に受け渡される。
【００２７】
プリフォーム１がメインロータ２０に受け渡されると、カム４０の作用により吸着ヘッド２５を下降させ、吸着ヘッド２５をプリフォーム１の口部１ａに近接させて、チューブ４７、ロータリバルブ５０を介して吸着ヘッド２５を真空源と連通させ、プリフォーム１の真空吸着を開始する。このとき、図５に示すように、吸着ヘッド２５の底面２５ａとプリフォーム１の口部１ａとの間には、わずかな隙間Ｃが形成される。すなわち、吸着ヘッド２５がカム４０の作用により下降しても、吸着ヘッド２５の底面２５ａとプリフォーム１の口部１ａとの間には隙間Ｃが確保されるようにカム４０のカム輪郭（カム形状）を設定しているため、吸着ヘッド２５からプリフォーム１に押し付け力がかかることはない。この場合、吸着ヘッド２５のテーパ状の凸部２６ａはプリフォーム１の口部１ａ内に挿入される。図５に示すように、プリフォーム１はガイドレール６，６で支持された状態で高速で搬送されつつ、吸着ヘッド２５によりプリフォーム１内は真空排気され、プリフォーム１は吸着ヘッド２５により真空吸着される。
【００２８】
従来、吸着ヘッドのプリフォームの口部への押し付け量を３ｍｍに設定しているが、本発明においては、吸着ヘッド２５の押し付け量をなくして、逆にクリアランス（隙間）を採る構造とし、ガイドレール６の摩擦を抜本的に防ぐようにしている。
実験の結果、プリフォームと吸着ヘッド間に０．３ｍｍ程度の僅かなクリアランスを設けて真空吸着することが可能となり、真空の漏れ流量を最小限に抑えるとともに、摩擦熱の問題を解消することができた。この時の真空圧は２ｋＰａで、エア流量は２０ｌ／分であった。
【００２９】
吸着ヘッドを押し付ける従来方式の場合、吸着ヘッドは、検査終了時の位置と比較して、吸着開始時の位置は、さらに低くなるが、本発明においては、吸着ヘッド２５とプリフォーム１との間に、僅かなクリアランス（０．３ｍｍ程度）を確保することにより、吸着ヘッド２５の位置を高く保つことができ、吸着時のカム形状（カム輪郭）を緩やかにすることが可能である。
この結果、従来の搬送速度４００ＢＰＭを大幅に上回る８００ＢＰＭでも吸着が可能となり、ガイドレールの摩擦熱の問題や、プリフォームの傷、カムの最大加速度、吸着ヘッドの軸部の損傷等の問題を解消することができた。
【００３０】
また、ガイドレール６から発生する摩擦熱は、プリフォーム１を高速搬送する場合以外にも、吸着ヘッド２５とガイドレール６の位置関係の調整不良の場合や、供給されるプリフォーム１の寸法が異なっている等の場合にも生じるが、検査装置またはプリフォームに大きなダメージを与える前に、図５に示すように、ガイドレール６の裏側に温度センサＳを設置し、ガイドレール６の温度を監視することにより、温度センサＳの設定範囲を超える異常時には、検査装置を緊急停止あるいは低速運転にする。
【００３１】
吸着ヘッド２５によるプリフォーム１の吸着が完了したら、カム４０の作用により吸着ヘッド２５を上昇させ、プリフォーム１を吸着ヘッド２５に吸着した状態で、自転用タイミングベルト１５の作用によりプリフォーム１を吸着ヘッド２５とともに自転させ、かつメインロータ２０によりプリフォーム１を公転させ、この間に、プリフォーム１の胴部１ｂおよびネックリング１ｄを撮影カメラユニット１１又は１２により撮影する。
【００３２】
撮影終了後に、プリフォーム１はブレーキ用ベルト１６の作用により自転を停止する。その後、プリフォーム１はメインロータ２０から出口スターホイール４に受け渡される。
このとき、プリフォーム１は、ネックリング１ｄがガイドレール７，７に支持されるようになる。正常なプリフォーム１は出口スターホイール４によって移送され、出口側ガイドレール９，９を介して次工程に移送される。一方、不良なプリフォーム１は、不良品排出シュート６０の位置で出口スターホイール４による吸着支持が解除され、不良品排出シュート６０に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１はプリフォーム検査装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図２は図１のII−II線断面図である。
【図３】図３は吸着ヘッドの詳細構造を示す断面図である。
【図４】図４はロータリバルブを示す模式的断面図である。
【図５】図５は吸着ヘッドとプリフォームとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ プリフォーム
１ａ 口部
１ｂ 胴部
１ｃ 底部
１ｄ ネックリング
３ 入口スターホイール
４ 出口スターホイール
６，７ ガイドレール
１０ 照明
１１，１２ 撮影カメラユニット
１３ ミラー
１４ ＣＣＤカメラ
１５ 自転用タイミングベルト
１６ ブレーキ用ベルト
２０ メインロータ
２１ 回転軸
２２ 軸受
２３ 支持板
２４ 軸受ハウジング
２５ 吸着ヘッド
２６ 吸着ヘッド本体
２６ａ 凸部
２７ 軸部
２６ｂ，２７ａ，５１ｈ 連通孔
２８ 接続部
３７ ガイドバー
３８ 支持部材
３９ 固定軸
４０ カム
４２ カムフォロワ
４４ 軸受
４５ 軸受ハウジング
４７ チューブ
４８ プーリ
５０ ロータリバルブ
５１ 回転側部材
５２ 固定側部材
５２ａ 円弧状溝
５２ｂ 矩形状溝
６０ 不良品排出シュート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペットボトルの予備成形品であるプリフォームの外観をカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置に係り、特にプリフォームを真空吸着する際に、吸着ヘッドをプリフォームに押し付けることなくプリフォームを真空吸着することによりプリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ペットボトルはプリフォームと呼ばれるものに予備成形され、プリフォームが加熱されてボトルに成形される。プリフォームは試験管状の、即ち、口部が平坦で底部が球面の形をしており、首部にリング状のネックリングをもっている。
従来のプリフォーム検査装置は、プリフォームを移送するスターホイールと、移送されたプリフォームの口部を吸着ヘッドで真空吸着して吸着ヘッドを自転させながら公転させるメインロータとを備え、自転するプリフォームをカメラで撮影してプリフォームの外観を検査している。
【０００３】
従来、プリフォームを入口スターホイール等からメインロータに受け渡す際には、プリフォームのネック部にあるネックリングがガイドレール（渡り板）上に乗り移る。そして、吸着ヘッドを下降させてプリフォームの口部に押し付けてから真空引きを開始する。真空引きをしている間、プリフォームはネックリングがガイドレールの上を摺接しながら所定の位置まで搬送される。このように、確実な真空吸着を確保するためには、吸着ヘッドをプリフォームの口部に押し付ける必要があり、その結果、プリフォームのネックリングをガイドレールに押し付けることになる。
【特許文献１】特許第３４２２９６７号公報
【特許文献２】特許第３８５９３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、プリフォームを真空吸着する際は、吸着ヘッドによりプリフォームのネックリングをＳＵＳ等の平板のガイドレールに押し付けた状態で真空引きしながらプリフォームを移動させるため、ガイドレールとプリフォームのネックリングに摩擦が生じる。メインロータの搬送速度が４００ＢＰＭ程度であれば、摩擦によるガイドレールの温度上昇が問題となることはないが、高速搬送である８００ＢＰＭ以上になるとガイドレールが高温に加熱されるという問題が生じる。
【０００５】
また吸着ヘッドがプリフォームの口部に押し付けられる際に衝突音が発生し、場合によっては口部に傷がついてしまう。そして、吸着ヘッドがプリフォームの口部に押し付けられる際の衝撃によりガイドレールが変形しやすく、真空引きをしながらプリフォームを高速搬送すると、より多量の摩擦熱がガイドレールに発生し、高速搬送ができない状況にある。
さらに吸着ヘッドの押し付け力により、プリフォームのネックリングとガイドレールとの間に摩擦抵抗を生じるので、吸着ヘッドの軸部に曲げモーメントが働き、吸着ヘッドの軸部が変形してしまう場合がある。
【０００６】
さらにプリフォームを高速搬送する場合においても、プリフォームを真空吸着するためには低速搬送時と同様に必要最小限の吸着時間が必要であることから、真空吸着に必要な時間が一定の場合、搬送速度が４００ＢＰＭから８００ＢＰＭの２倍になると、プリフォームをガイドレールに押し付けておく距離も２倍の長さが必要になる。そうすると、吸着ヘッドを上昇下降させるためのカムの形状（カム輪郭）を従来よりも急な勾配にする必要があり、カムの最大加速度の問題から高速対応ができない場合がある。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、プリフォームを真空吸着する際に、吸着ヘッドをプリフォームに押し付けることなくプリフォームを真空吸着することにより、プリフォームの高速搬送を可能とするプリフォーム検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明は、プリフォームの口部を真空吸着する複数の吸着ヘッドと、前記複数の吸着ヘッドを自転させながら公転させるメインロータと、前記各吸着ヘッドと真空源とを断続的に連通させるロータリバルブとを備え、自転するプリフォームをカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に隙間を有することを特徴とする。
本発明によれば、吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームとプリフォームの口部との間に隙間を有するため、プリフォームのネックリングがガイドレールに押し付けられることがなく、ガイドレールとプリフォームのネックリングとの間の摩擦を飛躍的に低減することができる。
【０００９】
本発明の１態様によれば、前記吸着ヘッドは、カムにより上昇および下降するように構成し、前記吸着ヘッドを最下方の位置まで下降させた際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に前記隙間を有するように前記カムのカム輪郭を設定したことを特徴とする。
本発明によれば、プリフォームとの間に、僅かなクリアランスを確保することにより、吸着ヘッドの位置を高く保つことができ、吸着時のカム形状（カム輪郭）を緩やかにすることが可能である。
【００１０】
従来の吸着ヘッドをプリフォームの口部に押し付けるということは、プリフォームがないときには、その分吸着ヘッドが更に下方に下がるということになり、逆にプリフォームがあれば、その分吸着ヘッドはやや上方に位置する。
すなわち、従来、吸着ヘッドをプリフォームの口部に確実に当接させるために、吸着ヘッドがプリフォームの口部より更に下方に下がることができるように、カム形状（カム輪郭）を設定している。吸着ヘッドの最下方の位置をプリフォームの口部と同一高さにした場合には、吸着ヘッドがプリフォームの口部に当接しない場合も生じてくるからである。そのため、従来、吸着ヘッドはその自重によりカム形状に合わせて上昇下降をするようにしている。
【００１１】
上述したように、従来は、プリフォームがない状態をカムの最下点としていることから、プリフォームがあるとその分カムフォロアがカムから浮いた状態になっており、次の工程でプリフォームを上昇させる際にカムフォロアがカムに衝突し、その結果、高速運転では衝撃や音の問題が発生していた。
本発明によれば、吸着ヘッドとプリフォームの口部との間にクリアランスを設け、これがカムの最下点であることから、プリフォームの有無に拘らずカムフォロアがカムから浮いている状態はなくなる。すなわち、カムフォロアがカムから常時離れることなく転動を続けるので、吸着ヘッドが最下方の位置から上昇する際に、カムフォロアがカムと衝突することはなく、衝撃や音の問題が発生することはない。
【００１２】
本発明の１態様によれば、前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームのネックリングを支持するガイドレールを備え、前記ガイドレールに温度センサを設置したことを特徴とする。
本発明によれば、温度センサによりガイドレールの温度を監視することができる。
本発明の１態様によれば、前記温度センサにより、設定温度範囲を超えた場合、プリフォーム検査装置の駆動を停止もしくは減速することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
１）吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームとプリフォームの口部との間に隙間を有するため、プリフォームのネックリングがガイドレールに押し付けられることがなく、ガイドレールとプリフォームのネックリングとの間の摩擦を飛躍的に低減することができる。したがって、プリフォームを高速で搬送することができる。
２）吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームとプリフォームの口部との間に隙間を有するため、吸着時にプリフォームに傷が付くことがなく、また吸着ヘッドの軸部が変形することがない。
３）吸着ヘッドをプリフォームの口部に押し付けて真空吸着する従来方式の場合、吸着ヘッドの位置は、検査終了時と比較して、吸着開始時はさらに低くなるが、本発明においては、プリフォームとの間に、僅かなクリアランスを確保することにより、吸着ヘッドの位置を高く保つことができ、吸着時のカム形状（カム輪郭）を緩やかにすることが可能である。
４）ガイドレールから発生する摩擦熱は、プリフォームを高速搬送する場合以外に、吸着ヘッドとガイドレールの位置関係の調整不良の場合や、供給されるプリフォームの寸法が異なっている等の場合にも生じるが、検査装置またはプリフォームに大きなダメージを与える前に、ガイドレールの裏側に設置された温度センサを用いてガイドレールの温度を監視することにより、異常時には、検査装置を緊急停止あるいは低速運転にすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るプリフォーム検査装置の実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。
図１はプリフォーム検査装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、プリフォーム検査装置は、検査すべきプリフォーム１をメインロータ２０に搬入する入口スターホイール３と、プリフォーム１を搬送しつつプリフォーム１の検査を行うメインロータ２０と、検査後のプリフォーム１をメインロータ２０から搬出する出口スターホイール４とを備えている。
【００１５】
図２は図１のII−II線断面図である。図２はプリフォームを取り扱うメインロータ２０を示す図である。図２に示すように、プリフォームは概略試験管状をなし、口部１ａが平坦、胴部１ｂが円筒状、底部１ｃが球面をなし、首部にネックリング１ｄを有している。図１に示すように、入口スターホイール３のピッチ円に沿って、プリフォーム１のネックリング１ｄを支持するガイドレール６，６が設置されている。
【００１６】
また出口スターホイール４のピッチ円に沿って、プリフォーム１のネックリング１ｄを支持するガイドレール７，７が設置されている。そして、ガイドレール６，６に接続して入口側ガイドレール８，８が設置されており、また出口スターホイール４に隣接して出口側ガイドレール９，９が設置されている。これら入口側ガイドレール８，８および出口側ガイドレール９，９は、進行方向に下り勾配になっている。
【００１７】
前記メインロータ２０のピッチ円を挟んで、内側に１台の照明１０が設置され、外側に２台の撮影カメラユニット１１，１２が設置されている。照明１０はメインロータ２０のピッチ円に沿った円弧状の前面を有している。撮影カメラユニット１１および１２は、それぞれミラー１３とＣＣＤカメラ１４とからなっており、高速ラインに対応できるようになっている。
【００１８】
またメインロータ２０のピッチ円の外側には、プリフォーム１を自転させるための自転用タイミングベルト１５が配置されている。そして、自転用タイミングベルト１５の下流側には、プリフォーム１の自転を停止させるためのブレーキ用ベルト１６が配置されている。
【００１９】
図２に示すように、メインロータ２０は、回転軸２１と、回転軸２１に固定された支持板２３と、支持板２３に上下方向に移動可能に支持されるとともにプリフォーム１の口部１ａを真空吸着する吸着ヘッド２５とを備えている。回転軸２１は、上下に軸受２２，２２を備えた軸受ハウジング２４により回転可能に支持されている。
【００２０】
前記回転軸２１はモータ（図示せず）に連結され、回転軸２１に固定された支持板２３には複数のガイドバー３７が支持されている。ガイドバー３７には、上下動可能に支持部材３８が支持されている。回転軸２１の上方には、フレームＦに固定されるとともに下方に延びる固定軸３９が設けられている。固定軸３９にはカム４０が固定されている。
一方、前記吸着ヘッド２５の軸部２７は、支持部材３８により支持されており、支持部材３８に固定されたカムフォロワ４２が固定軸３９に固定されたカム４０に係合し、支持部材３８が上下動するようになっている。なお、カム４０はメインロータ２０の全周に亘って配設されていて、吸着ヘッド２５を上下動させて吸着ヘッド２５の上下方向の位置を制御している。
【００２１】
図３は吸着ヘッド２５の詳細構造を示す断面図である。図３に示すように、吸着ヘッド２５は、プリフォーム１の口部１ａを真空吸着する吸着ヘッド本体２６と、吸着ヘッド本体２６を保持する細長状の軸部２７と、吸着ヘッド本体２６と軸部２７とを接続する接続部２８とを備えている。吸着ヘッド本体２６は、プリフォーム１の口部１ａ内に挿入されるテーパ状の凸部２６ａを有し、また内部に連通孔２６ｂを有している。軸部２７は、内部に連通孔２７ａを有している。
【００２２】
図２および図３に示すように、吸着ヘッド２５は上下の軸受４４，４４により回転可能に支持されている。そして、上下の軸受４４，４４を収容する軸受ハウジング４５は、支持部材３８により支持されている。吸着ヘッド２５は、内部に連通孔２６ｂ，２７ａを有しており、連通孔２７ａはチューブ４７およびロータリバルブ５０を介して真空源（図示せず）に連通されている。ロータリバルブ５０は、メインロータ２０と同期して回転する回転側部材５１と、固定して設けられた固定側部材５２とからなり、ロータリバルブ５０の片側の部材に真空溝や大気開放用の溝が設けられていて、真空引き、真空経路の遮断、或いは大気開放が行われる。吸着ヘッド２５には、自転用タイミングベルト１５に係合するプーリ４８が固定されている。吸着ヘッド２５を自転させるベルト掛け部分は、吸着ヘッド２５を支持する二つの軸受４４，４４の上方に位置している。
【００２３】
図４は、ロータリバルブ５０を示す模式的断面図である。図４に示すように、メインロータ２０と同期して回転する回転側部材５１と固定して設けられた固定側部材５２とからなり、回転側部材５１および固定側部材５２は、ともに円筒状部材であって、回転側部材５１の内周面と固定側部材５２の外周面とが摺接するようになっている。固定側部材５２の外周面には、真空引き用の円弧状溝５２ａと、大気開放用の矩形状溝５２ｂとが形成されている。固定側部材５２の円弧状溝５２ａはチューブを介して真空源（真空ポンプ）に連通されている。回転側部材５１には、円弧状溝５２ａおよび矩形状溝５２ｂに連通する複数の連通孔５１ｈが形成されており、各連通孔５１ｈはチューブ４７を介して各吸着ヘッド２５に接続されている（図２参照）。なお、図４においては、回転側部材５１に形成された連通孔５１ｈは４個のみ示されているが、実際には、連通孔５１ｈは多数あり、吸着ヘッド２５の個数と同数ある。
【００２４】
上述のように構成されたロータリバルブ５０において、回転側部材５１が固定側部材５２に摺接しながら回転すると、回転側部材５１に形成された連通孔５１ｈが固定側部材５２に形成された円弧状溝５２ａに対向した位置にある間は、円弧状溝５２ａに連通された真空ポンプからの負圧が連通孔５１ｈに接続された吸着ヘッド２５に供給され、プリフォーム１が吸着ヘッド２５により吸着保持される。また、連通孔５１ｈが円弧状溝５２ａからずれると、真空ポンプからの負圧が遮断されて吸着ヘッド２５によるプリフォーム１の吸着保持が解除される。その後、連通孔５１ｈが大気開放用の矩形状溝５２ｂに連通すると、吸着ヘッド２５は大気開放される。次に、連通孔５１ｈが再び円弧状溝５２ａに連通されると、真空ポンプからの負圧が吸着ヘッド２５に供給される。
以上のように、ロータリバルブ５０は、１）真空引き⇒２）遮断（ニュートラル）⇒３）大気開放⇒４）遮断（ニュートラル）⇒５）再真空引き⇒６）遮断（ニュートラル）という工程でのローテーションとなっている。
【００２５】
次に、上記ロータリバルブ５０の各工程とプリフォーム１との関係について説明する。
上記ロータリバルブ５０による１）真空引きにより、プリフォーム１は吸着ヘッド２５により真空吸着され、その後、２）ニュートラルの位置においても、プリフォーム１の内部と吸着ヘッド２５は共に真空圧で圧力差がなく、真空系路を遮断しても、吸着状態のままである。さらに３）大気開放の位置になると、プリフォーム１内の真空圧が低下して大気圧となり、自重によりプリフォーム１は吸着ヘッド２５を離れ脱落し、プリフォーム１のネックリング１ｄを下から支えるガイドレール７によって支持され、プリフォーム１は下流側の次工程に搬送される。そして、吸着ヘッド２５は、新たにメインロータ２０に搬送されてくるプリフォーム１に対して、５）再真空引きにより真空吸着する、という一連の動作を繰返すことになる。
【００２６】
次に、図１乃至図４に示すように構成されたプリフォーム検査装置の全体の動作を説明する。
プリフォーム１は入口側ガイドレール８，８から入口スターホイール３に供給される。プリフォーム１は、ネックリング１ｄがガイドレール６，６で支持された状態で入口スターホイール３により移送される。そして、プリフォーム１は入口スターホイール３からメインロータ２０に受け渡される。
【００２７】
プリフォーム１がメインロータ２０に受け渡されると、カム４０の作用により吸着ヘッド２５を下降させ、吸着ヘッド２５をプリフォーム１の口部１ａに近接させて、チューブ４７、ロータリバルブ５０を介して吸着ヘッド２５を真空源と連通させ、プリフォーム１の真空吸着を開始する。このとき、図５に示すように、吸着ヘッド２５の底面２５ａとプリフォーム１の口部１ａとの間には、わずかな隙間Ｃが形成される。すなわち、吸着ヘッド２５がカム４０の作用により下降しても、吸着ヘッド２５の底面２５ａとプリフォーム１の口部１ａとの間には隙間Ｃが確保されるようにカム４０のカム輪郭（カム形状）を設定しているため、吸着ヘッド２５からプリフォーム１に押し付け力がかかることはない。この場合、吸着ヘッド２５のテーパ状の凸部２６ａはプリフォーム１の口部１ａ内に挿入される。図５に示すように、プリフォーム１はガイドレール６，６で支持された状態で高速で搬送されつつ、吸着ヘッド２５によりプリフォーム１内は真空排気され、プリフォーム１は吸着ヘッド２５により真空吸着される。
【００２８】
従来、吸着ヘッドのプリフォームの口部への押し付け量を３ｍｍに設定しているが、本発明においては、吸着ヘッド２５の押し付け量をなくして、逆にクリアランス（隙間）を採る構造とし、ガイドレール６の摩擦を抜本的に防ぐようにしている。
実験の結果、プリフォームと吸着ヘッド間に０．３ｍｍ程度の僅かなクリアランスを設けて真空吸着することが可能となり、真空の漏れ流量を最小限に抑えるとともに、摩擦熱の問題を解消することができた。この時の真空圧は２ｋＰａで、エア流量は２０ｌ／分であった。
【００２９】
吸着ヘッドを押し付ける従来方式の場合、吸着ヘッドは、検査終了時の位置と比較して、吸着開始時の位置は、さらに低くなるが、本発明においては、吸着ヘッド２５とプリフォーム１との間に、僅かなクリアランス（０．３ｍｍ程度）を確保することにより、吸着ヘッド２５の位置を高く保つことができ、吸着時のカム形状（カム輪郭）を緩やかにすることが可能である。
この結果、従来の搬送速度４００ＢＰＭを大幅に上回る８００ＢＰＭでも吸着が可能となり、ガイドレールの摩擦熱の問題や、プリフォームの傷、カムの最大加速度、吸着ヘッドの軸部の損傷等の問題を解消することができた。
【００３０】
また、ガイドレール６から発生する摩擦熱は、プリフォーム１を高速搬送する場合以外にも、吸着ヘッド２５とガイドレール６の位置関係の調整不良の場合や、供給されるプリフォーム１の寸法が異なっている等の場合にも生じるが、検査装置またはプリフォームに大きなダメージを与える前に、図５に示すように、ガイドレール６の裏側に温度センサＳを設置し、ガイドレール６の温度を監視することにより、温度センサＳの設定範囲を超える異常時には、検査装置を緊急停止あるいは低速運転にする。
【００３１】
吸着ヘッド２５によるプリフォーム１の吸着が完了したら、カム４０の作用により吸着ヘッド２５を上昇させ、プリフォーム１を吸着ヘッド２５に吸着した状態で、自転用タイミングベルト１５の作用によりプリフォーム１を吸着ヘッド２５とともに自転させ、かつメインロータ２０によりプリフォーム１を公転させ、この間に、プリフォーム１の胴部１ｂおよびネックリング１ｄを撮影カメラユニット１１又は１２により撮影する。
【００３２】
撮影終了後に、プリフォーム１はブレーキ用ベルト１６の作用により自転を停止する。その後、プリフォーム１はメインロータ２０から出口スターホイール４に受け渡される。
このとき、プリフォーム１は、ネックリング１ｄがガイドレール７，７に支持されるようになる。正常なプリフォーム１は出口スターホイール４によって移送され、出口側ガイドレール９，９を介して次工程に移送される。一方、不良なプリフォーム１は、不良品排出シュート６０の位置で出口スターホイール４による吸着支持が解除され、不良品排出シュート６０に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１はプリフォーム検査装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】図２は図１のII−II線断面図である。
【図３】図３は吸着ヘッドの詳細構造を示す断面図である。
【図４】図４はロータリバルブを示す模式的断面図である。
【図５】図５は吸着ヘッドとプリフォームとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ プリフォーム
１ａ 口部
１ｂ 胴部
１ｃ 底部
１ｄ ネックリング
３ 入口スターホイール
４ 出口スターホイール
６，７ ガイドレール
１０ 照明
１１，１２ 撮影カメラユニット
１３ ミラー
１４ ＣＣＤカメラ
１５ 自転用タイミングベルト
１６ ブレーキ用ベルト
２０ メインロータ
２１ 回転軸
２２ 軸受
２３ 支持板
２４ 軸受ハウジング
２５ 吸着ヘッド
２６ 吸着ヘッド本体
２６ａ 凸部
２７ 軸部
２６ｂ，２７ａ，５１ｈ 連通孔
２８ 接続部
３７ ガイドバー
３８ 支持部材
３９ 固定軸
４０ カム
４２ カムフォロワ
４４ 軸受
４５ 軸受ハウジング
４７ チューブ
４８ プーリ
５０ ロータリバルブ
５１ 回転側部材
５２ 固定側部材
５２ａ 円弧状溝
５２ｂ 矩形状溝
６０ 不良品排出シュート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリフォームの口部を真空吸着する複数の吸着ヘッドと、前記複数の吸着ヘッドを自転させながら公転させるメインロータと、前記各吸着ヘッドと真空源とを断続的に連通させるロータリバルブとを備え、自転するプリフォームをカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、
前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に隙間を有することを特徴とするプリフォーム検査装置。
【請求項２】
前記吸着ヘッドは、カムにより上昇および下降するように構成し、
前記吸着ヘッドを最下方の位置まで下降させた際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に前記隙間を有するように前記カムのカム輪郭を設定したことを特徴とする請求項１記載のプリフォーム検査装置。
【請求項３】
前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームのネックリングを支持するガイドレールを備え、
前記ガイドレールに温度センサを設置したことを特徴とする請求項１記載のプリフォーム検査装置。
【請求項４】
前記温度センサにより、設定温度範囲を超えた場合、プリフォーム検査装置の駆動を停止もしくは減速することを特徴とする請求項３記載のプリフォーム検査装置。
【請求項１】
プリフォームの口部を真空吸着する複数の吸着ヘッドと、前記複数の吸着ヘッドを自転させながら公転させるメインロータと、前記各吸着ヘッドと真空源とを断続的に連通させるロータリバルブとを備え、自転するプリフォームをカメラで撮影して検査するプリフォーム検査装置において、
前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に隙間を有することを特徴とするプリフォーム検査装置。
【請求項２】
前記吸着ヘッドは、カムにより上昇および下降するように構成し、
前記吸着ヘッドを最下方の位置まで下降させた際に、前記吸着ヘッドとプリフォームの口部との間に前記隙間を有するように前記カムのカム輪郭を設定したことを特徴とする請求項１記載のプリフォーム検査装置。
【請求項３】
前記吸着ヘッドがプリフォームの口部を真空吸着する際に、プリフォームのネックリングを支持するガイドレールを備え、
前記ガイドレールに温度センサを設置したことを特徴とする請求項１記載のプリフォーム検査装置。
【請求項４】
前記温度センサにより、設定温度範囲を超えた場合、プリフォーム検査装置の駆動を停止もしくは減速することを特徴とする請求項３記載のプリフォーム検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１２１９４６（Ｐ２００９−１２１９４６Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６２３２（Ｐ２００７−２９６２３２）
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
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