JPH04346018A - 加速度センサーによる不連続部検出装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接等によって接続さ
れたために微小段差が生じた不連続部を持つ円筒状部材
における前記不連続部を検出することのできる装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶接等によって接続されたために微小段
差が生じた不連続部を持っているパイプや罐において、
その表面に文字や記号等の印刷をするとき、印刷が前記
不連続部にかかると、印刷の乱れが発生して読み難いと
いう不都合がある。よって、印刷にあたっては、不連続
部を避けることが必要となっている。

【０００３】そのために、前記不連続部を避ける方法が
種々提案されている。例えば、同一内容の文字記号を多
数印刷することによって、その内の一部が不連続部にか
かって不明瞭になっても良いようにすることがある。ま
た、図６に示すようなペール罐３においては、その側面
を形成する金属板は、縦方向の継ぎ目４で溶接等されて
、この部分が印刷を避けるべき不連続部となっている。 また、持ち運び用の把手の取りつけ部３１Ａ，３１Ｂは
対称位置に１対設けられている。そして、１対の取りつ
け部の何れか一方は、前記継ぎ目４と一致させられてい
る。

【０００４】このことを利用して、前記把手の取りつけ
部３１Ａ，３１Ｂを光学センサー等で検知して、不連続
部の位置であると推定し、印刷位置を制御することが行
われている。また、検知しやすい大きさ形状である前記
把手の取りつけ部３１Ａ，３１Ｂのようなものが存在し
ていない対称物や、印刷面を広くする必要があって、側
面の半周分以上を印刷位置として確保する必要がある場
合等においては、前記継ぎ目４を直接検知することが要
求されれている。

【０００５】また、前記取りつけ部３１Ａ，３１Ｂと前
記継ぎ目４の位置が一致していないような対象物にも、
前記継ぎ目４を直接検知することが要求されれている。 そのために、側面上を光学センサーで走査し、不連続面
における反射光の変化等によって、継ぎ目４を検知する
ことが提案されている。また、光学センサーによる継ぎ
目の検出装置では、側面の色彩によって反射光が変化し
たり、側面の表面の状態，例えばつや出し仕上げ状態と
、つや消し仕上げ状態との差異によって正常な検出が不
可能になるという問題がある。

【０００６】そこで本発明の発明者は先に、側面の色彩
や反射特性に影響を受けることなく、不連続面を直接検
知することができる下記のような不連続部検出装置を提
案した。即ち、円筒状部材の側面に垂直な方向の加速度
を検知する加速度センサーと、この加速度センサーを前
記検査面に押しつける押圧手段と、前記加速度センサー
を前記検査面上で走査する走査手段とを備え、不連続部
における前記側面に垂直な方向の加速度変化によって、
この不連続部を検知するように構成したものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
な不連続部検出装置であっても、作業工程における衝撃
等で側面に凹凸が生じたり、異物が付着することによっ
て凹凸が生じたりして、継ぎ目以外の場所にも微小凹凸
が存在するとき、その微小凹凸による加速度の変化を検
出して、継ぎ目であると誤った判断をしてしまうという
問題がある。

【０００８】また、搬送されてきた円筒状部材の継ぎ目
の位置と、加速度センサーの位置との相対的な位置関係
によっては、最大で３６０度近く回転させなければ、継
ぎ目を検出できないので、作業時間が長くなるという問
題もある。そこで、より信頼性の高く、効率の良い不連
続部検出装置を提供することを目的として本発明をした
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、全体
的に平滑な側面を持つ円筒状部材３の側面に存在する不
連続部４を検出する不連続検出装置であって、前記円筒
状部材３の側面に垂直な方向の加速度の変化を検出する
加速度センサー１Ａ，１Ｂを、前記円筒状部材３の表面
に１８０度ずらして２組設け、両加速度センサー１Ａ，
１Ｂを前記円筒状部材３の側面に押しつける押圧手段２
と、前記円筒状部材３を回転させる回転手段５と、前記
何れかの加速度センサー１Ａ，１Ｂが不連続部４を通過
するときの加速度の変化に基づいて不連続部検出信号α
’を出力する検出回路８５とを備えるという手段を講じ
た。

【００１０】また、全体的に平滑な側面を持つ円筒状部
材３であって、その外周部に存在する突出部３１Ａ，３
１Ｂと、該突出部３１Ａ，３１Ｂと所定角度だけずれた
位置（一致した状態を含む。）に存在する不連続部４と
を備えている円筒状部材３の前記不連続部４を検出する
不連続検出装置であって、前記突出部を検出する突出部
センサー７Ａ，７Ｂと、該突出部センサー７Ａ，７Ｂと
前記所定角度だけずれた位置に設けられて、前記円筒状
部材３の側面に垂直な方向の加速度の変化を検出する加
速度センサー１Ａ，１Ｂと、両加速度センサー１Ａ，１
Ｂを前記円筒状部材３の側面に押しつける押圧手段２Ａ
，２Ｂと、前記円筒状部材３を回転させる回転手段５と
、前記加速度センサーが不連続部４を通過するときの加
速度の変化に基づいて不連続部検出信号α’を出力する
検出回路８５と、前記不連続部検出信号α’と前記突出
部検出信号βとの論理積信号を出力する信号処理回路８
４とを備えるという手段を講じた。

【００１１】

【作用】上記手段を講じた本発明によれば、押圧手段２
によって円筒状部材の側面３に押しつけられた加速度セ
ンサー１Ａ，１Ｂを、走査手段５によって前記側面３上
を走査させると、不連続部４を通過するときに、この不
連続部４によって前記加速度センサー１Ａ，１Ｂに側面
３に垂直な方向の加速度が発生する。

【００１２】このような加速度センサーを１８０度ずら
して２組備えたので、半回転以内で、いずれかの加速度
センサー１Ａ，１Ｂにおいて不連続部が検出され、検出
回路８５から不連続部検出信号α’が出力される。そし
て、全体的に平滑な側面を持つ円筒状部材３であって、
その外周部に存在する突出部３１Ａ，３１Ｂと、該突出
部３１Ａ，３１Ｂと所定角度だけずれた位置に存在する
不連続部４とを備えている円筒状部材３に対して、突出
部センサー７Ａ，７Ｂによって前記突出部３１Ａ，３１
Ｂを検出して、前記加速度センサー１Ａ，１Ｂによって
、前記円筒状部材３の側面に垂直な方向の加速度の変化
を検出する。

【００１３】そして、前記信号処理回路８４によって、
前記不連続部検出信号α’と突出部検出信号βとの論理
積信号γを出力するので、前記突出部３１Ａ，３１Ｂと
所定の位置関係にない部分に存在する微小凹凸等によっ
て誤った不連続部検出信号を出力することはない。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて詳
説する。

【００１５】各図において、１Ａ，１Ｂは約１８０度ず
らして取りつけられた加速度センサー、２Ａ，２Ｂは各
加速度センサー１Ａ，１Ｂを弾性付勢力によって押圧す
る板バネであり、この板バネ２Ａ，２Ｂはセンサー支持
体２１Ａ，２１Ｂに取りつけられている。３はペール罐
、３１Ａ，３１Ｂはこのペール罐３の把手が取りつけら
れている取りつけ部、４はペール罐３の継ぎ目、５は前
記ペール罐３を回転させるターンテーブルである。前記
ペール罐３においては、前記取りつけ部３１Ａ，３１Ｂ
の何れか一方は、前記継ぎ目４と同じ角度に形成されて
いる。

【００１６】前記ターンテーブル５はサーボモータ５１
で回転駆動される。６は前記ペール罐３の表面に所定の
文字記号を印刷する捺印装置である。

【００１７】前記加速度センサー１Ａ，１Ｂの、ペール
罐３との接触部１１には、硬度の高い部材を設けて摩耗
を防止している。前記センサー支持体２１Ａ，２１Ｂは
、それぞれ、コの字型のフレーム２２と、その軸２３で
軸支され、先端に前記加速度センサー１Ａ，１Ｂ付き板
バネ２Ａ，２Ｂが取りつけられたＬ字型アーム２４と、
このＬ字型アーム２４を回動させる検出器用のシリンダ
ー２５と、このシリンダー２５が先端に取りつけられ、
基部が前記フレーム２２に固定された板バネ２６と、こ
の板バネ２６の変形を抑制する剛体のストッパ２７から
構成されている。この板バネ２６は、無荷重状態でスト
ッパ２７を押圧する弾性付勢力を与えられている。前記
センサー支持体２１Ａ，２１Ｂはそれぞれ左右対称の同
一構造である。

【００１８】７Ａ，７Ｂは、前記取りつけ部３１Ａ，３
１Ｂを検出する光学センサーであり、前記加速度センサ
ー１Ａ，１Ｂと同じ角度に設けられている。前記光学セ
ンサー７Ａ，７Ｂは、所定距離以内に反射物体があると
検知する反射型センサーである。このセンサーを、ペー
ル罐３の側面の距離では感動せずに、それ以内の距離で
あれば感動するように調節しておく。この状態で、ペー
ル罐３の表面より突出している物体、即ち、取りつけ部
３１Ａ，３１Ｂがあると、その検知エリアに入って検出
されるのである。

【００１９】上記構成のペール罐捺印装置において、搬
送用ローラコンベア５２で搬送されたペール罐３が、検
出部Ａのターンテーブル５の位置に来ると、センサー５
４で検知して、機械制御盤９０の制御回路９１および駆
動回路９３を介して前記シリンダー５３が駆動され、前
記ターンテーブル５を上昇させる。

【００２０】次に、検出器用のシリンダー２５が収縮す
ると、前記Ｌ字型アーム２４が時計回りに回動して、先
端の加速度センサー１Ａ，１Ｂをペール罐３の表面に押
しつける。このとき、前記シリンダー２５が急激に収縮
しても、前記板バネ２６の弾性によって、前記加速度セ
ンサー１Ａ，１Ｂをペール罐３の表面に急激に叩きつけ
ることは防止される。更に、ペール罐３を回転させると
きに、ペール罐３の中心とターンテーブル５の中心との
偏心等によって、ペール罐３の表面が大きくうねっても
、前記板バネ２６の弾性変形によって追従して、常に、
加速度センサー１Ａ，１Ｂがペール罐３の表面に押圧さ
れる。

【００２１】次に、前記ターンテーブル５を、矢印の向
き（半時計回り）に回転させると、その表面を加速度セ
ンサー１Ａ，１Ｂが走査して、継ぎ目４の段差があると
、その段差を通過するときにペール罐３の半径方向の加
速度が大きく変化するので、加速度センサー１Ａ，１Ｂ
はその加速度信号αを出力する。このときの加速度のピ
ーク値は、数１のように表せる。

【００２２】

【数１】

【００２３】但し、Ｆ：板バネによる押しつけ力ｈ：継
ぎ目の段差 ｋ：加速度センサーの固定部のバネ定数ｍ：加速度セン
サーの有効質量 よって、検出感度とＳ／Ｎ比を上げるために、本装置に
おいては、小型の圧電型の加速度センサーを選択して、
板バネに直付けした。

【００２４】取りつけ部の光学センサー７Ａ，７Ｂは、
前記取りつけ部３１Ａ，３１Ｂの高さで取りつけられ、
取りつけ部３１Ａ，３１Ｂを検出すると、取りつけ部検
出信号βを出力する。この発明においては、前記加速度
センサー１Ａ，１Ｂを１８０度ずらして２組設けたので
、以下のような、作業時間の短縮を図れるという効果を
得ることができる。

【００２５】即ち、ペール罐３の搬送されてきた状態の
向きが図１０のような場合と、図１１のような場合と、
どちらであっても、半回転以内で何れかの加速度センサ
ー１Ａ，１Ｂで継ぎ目４を検出することができるので、
従来より短時間で継ぎ目４を検出することができる。ま
た、以下のように、誤動作防止の効果もある。

【００２６】図７，図８に示すように、加速度センサー
１Ａ，１Ｂから出力される信号は電荷であるので、入力
インピーダンスの極めて高いチャージアンプ８１Ａ，８
１Ｂで増幅し、しきい値を設定可能な比較器（またはコ
ンパレータ）８２Ａ，８２Ｂで安定化する。このように
して、比較器８２Ａ，８２Ｂから出力される信号を、そ
れぞれ信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂとする。

【００２７】そして、光学センサー７Ａから出力される
信号を信号Ｓ７ａ、光学センサー７Ｂから出力される信
号を信号Ｓ７ｂとする。信号Ｓ１ａ，Ｓ１ｂにおける誤
った信号は、信号ａ，ｂ，ｃであり、正しい信号は信号
ｄであるとする。また、信号Ｓ７ａ，Ｓ７ｂにおける誤
った信号は、信号ｇであり、正しい信号は信号ｅ，ｆ，
ｈ，ｉであるとする。

【００２８】このように、センサー自体から出力される
信号には、多くの誤った信号が含まれている場合がある
。このとき、継ぎ目判定回路８５においては、前記信号
Ｓ１ａ，Ｓ１ｂの論理和処理を行うことにより、何れか
一方のみの信号が存在するときに、継ぎ目検出信号α’
を出力する。

【００２９】取りつけ部判定回路８６においては、前記
信号Ｓ７ａ，Ｓ７ｂの論理積処理を行うことにより、両
方の信号が存在するときに、取りつけ部検出信号βを出
力する。

【００３０】このようにして得られた継ぎ目検出信号α
’と取りつけ部検出信号βは、最終判定回路８４に入力
される。そして、この最終判定回路８４においては、前
記継ぎ目検出信号α’と前記取りつけ部検出信号βとの
論理積処理を行い、両信号が存在しているときにのみ、
信号を出力する。その信号に基づいて、リレー回路等を
内蔵した出力信号保持回路８３から継ぎ目判定信号γが
出力される。

【００３１】この継ぎ目判定信号γは機械制御盤９０の
制御回路９１に入力される。この制御回路９１には、ペ
ール罐３の到着を検知する光学センサー５４の信号も入
力されうようにすると良い。前記制御回路９１からは前
記出力信号保持回路８３へのリセット信号δが出力され
る。このリセット信号δと別に手動リセット信号を入力
できるようにしても良い。

【００３２】この継ぎ目判定信号γは、機械制御盤９０
に入力され、シーケンサー等の制御回路９１と駆動回路
９２を介して前記サーボモータ５１を回転駆動し、前記
ターンテーブル５を回して継ぎ目４の向きを所定の向き
、例えば、ローラーコンベア５２の進行方向に向ける。 同時に、前記検出器用のシリンダー２５が伸長すると、
前記Ｌ字型アーム２４が反時計回りに回動して、先端の
加速度センサー１Ａ，１Ｂをペール罐３の表面から離脱
させる。

【００３３】このとき、前記シリンダー２５の伸長によ
って、前記板バネ２６が前記ストッパ２７に当接した後
、前記加速度センサー１Ａ，１Ｂをペール罐３の表面か
ら離脱させる。同時に、前記機械制御盤９０からリセッ
ト信号δが送られて、信号処理回路８０から出力される
継ぎ目判定信号γをリセットする。そして、前記サーボ
モータ５１の回転量は、回転量制限回路９４で計量され
、設定された回転量、例えば２回転７２０度以上回転す
ると、継ぎ目検出不能として警報を出力する。前記回転
量制限回路９４の計量は、継ぎ目判定信号γによってリ
セットされる。

【００３４】次に、ターンテーブル５を下降させて、ロ
ーラーコンベア５２とベルトコンベアによって、ペール
罐３を捺印部Ｂへ搬送する。捺印部Ｂにおいては、捺印
装置６によって所定の文字記号が前記継ぎ目４を避けて
、所定の捺印エリア３２に印字されるのである。

【００３５】このようにして、この捺印装置によれば、
ペール罐３の継ぎ目４を避けた所定の捺印エリア３２に
明瞭な捺印をすることが可能となるのである。また、加
速度センサーを１８０度ずらして２組設けたので、最悪
の条件でも半回転以内で継ぎ目を検出することができ、
作業時間の短縮が図れるという効果がある。さらに作業
時間を短縮するには、３組，４組等の加速度センサーを
周囲に配置することも可能である。

【００３６】また、回転量制限回路９４を設けたので、
指定した回数回転しても継ぎ目が検出されなかったとき
は、異常であると判定して警報を出力するので、センサ
ーの異常等によってペール罐３を何回も回転させる無限
ループに陥ることは防止される。また、加速度センサー
による継ぎ目の検出の信頼性を向上させるために、２組
設けて両方のセンサーが継ぎ目検出信号を出力したとき
は、継ぎ目とは判定せずに、更に回転させるようにした
ので、継ぎ目と反対側に微小凹凸が存在していても誤動
作を防止できる。

【００３７】また、ペール罐３の把手の取りつけ部３１
Ａ，３１Ｂを検出する光学センサー７Ａ，７Ｂと、継ぎ
目４の検出信号αと光学センサー７Ａ，７Ｂの検出信号
βとの論理積処理する回路８４を備えたので、ペール罐
３の側面に、継ぎ目以外の微小凹凸が存在していても、
誤動作することなく、正確に継ぎ目だけを検出すること
が可能となる。

【００３８】なお、前記ペール罐３の外周部に存在する
突出部（取りつけ部）と、該突出部と所定角度だけずれ
た位置に存在する不連続部（継ぎ目）との角度が一致せ
ずに、所定角度だけずれているときは、前記加速度セン
サー１Ａ，１Ｂと光学センサー７Ａ，７Ｂの取りつけ位
置を前記所定の角度だけずらしておけば良い。また、前
記加速度センサーと光学センサーは、それぞれ２組でな
く１組づつでも加速度センサーの誤動作を低減できると
いう効果は得られる。

【００３９】また、前記加速度センサー１Ａ，１Ｂとし
ては、急激な変位を検出することのできるセンサーであ
れば良く、結晶のピエゾ効果を利用した圧電素子に限ら
ず、歪ゲージ等の検出手段を用い、感度を高めるととも
に特性を安定させるためにブリッジ構成にしたものでも
良い。また、前記光学センサー７Ａ，７Ｂとしては、突
出部３１Ａ，３１Ｂを検出することのできるセンサーで
あれば良く、近接スイッチ等でも可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、不連続部の段差による
加速度変化を加速度センサーによって検知するので、側
面の色彩や反射特性等に影響を受けることなく不連続部
を検出できるので、継ぎ目を避けて捺印をして印字の乱
れや不明瞭な部分が発生しない、高品質な捺印装置を提
供することが可能となるのである。

【００４１】更に、前記加速度センサーを１８０度ずら
して２組備えたので、半回転以内で不連続部を検出でき
るので、作業時間を短縮できるという効果が得られるの
である。そして、全体的に平滑な側面を持つ円筒状部材
であって、その外周部に存在する突出部と、該突出部と
所定角度だけずれた位置に存在する不連続部とを備えて
いる円筒状部材に対しては、前記突出部と前記不連続部
とが共に検出されたときにのみ、不連続部を検出したと
判定するようにしたので、極めて高い信頼性で不連続部
を検出することができるという効果を得ることができる
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速度センサーによる不連続部検出装
置を備えたペール罐捺印装置の平面図である。

【図２】同不連続部検出装置の断面図である。

【図３】前記不連続部検出装置の平面図である。

【図４】加速度センサー部の拡大平面図である。

【図５】加速度センサー部の拡大側面図である。

【図６】捺印対象のペール罐の斜視図である。

【図７】信号処理回路と機械制御盤のブロック構成図で
ある。

【図８】信号処理回路における各部の信号を説明するタ
イミングチャートである。

【図９】光学センサー部の側面図である。

【図１０】加速度センサーとペール罐の向きの関係を示
す平面図である。

【図１１】加速度センサーとペール罐の向きの関係を示
す平面図である。

【符号の説明】

１Ａ　　　　加速度センサー １Ｂ　　　　加速度センサー ２Ａ　　　　板バネ（押圧手段） ２Ｂ　　　　板バネ（押圧手段） ２１Ａ　　センサー支持体 ２１Ｂ　　センサー支持体 ３　　　　　　ペール罐（側面，円筒状部材）３１Ａ　
　取りつけ部（突出部） ３１Ｂ　　取りつけ部（突出部） ４　　　　　　継ぎ目（不連続部） ５　　　　　　ターンテーブル（回転手段）５１　　　
　サーボモータ（回転手段）６　　　　　　捺印装置 ７Ａ　　　　光学センサー（突出部センサー）７Ｂ　　
　　光学センサー（突出部センサー）８４　　　　最終
判定回路（信号処理回路）８５　　　　検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全体的に平滑な側面を持つ円筒状部材の側
   面に存在する不連続部を検出する不連続検出装置であっ
   て、前記円筒状部材の側面に垂直な方向の加速度の変化
   を検出する加速度センサーを、前記円筒状部材の表面に
   １８０度ずらして２組設け、両加速度センサーを前記円
   筒状部材の側面に押しつける押圧手段と、前記円筒状部
   材を回転させる回転手段と、前記何れかの加速度センサ
   ーが不連続部を通過するときの加速度の変化に基づいて
   不連続部検出信号を出力する検出回路と、を備えたこと
   を特徴とする加速度センサーによる不連続部検出装置。
2. 【請求項２】全体的に平滑な側面を持つ円筒状部材であ
   って、その外周部に存在する突出部と、該突出部と所定
   角度だけずれた位置に存在する不連続部とを備えている
   円筒状部材の前記不連続部を検出する不連続検出装置で
   あって、前記突出部を検出する突出部センサーと、該突
   出部センサーと前記所定角度だけずれた位置に設けられ
   て、前記円筒状部材の側面に垂直な方向の加速度の変化
   を検出する加速度センサーと、両加速度センサーを前記
   円筒状部材の側面に押しつける押圧手段と、前記円筒状
   部材を回転させる回転手段と、前記加速度センサーが不
   連続部を通過するときの加速度の変化に基づいて不連続
   部検出信号を出力する検出回路と、前記不連続部検出信
   号と前記突出部検出信号との論理積信号を出力する信号
   処理回路とを備えたことを特徴とする加速度センサーに
   よる不連続部検出装置。