JP2003075230A - 容器の検査方法および検査装置 - Google Patents

容器の検査方法および検査装置

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JP2003075230A JP2001264089A JP2001264089A JP2003075230A JP 2003075230 A JP2003075230 A JP 2003075230A JP 2001264089 A JP2001264089 A JP 2001264089A JP 2001264089 A JP2001264089 A JP 2001264089A JP 2003075230 A JP2003075230 A JP 2003075230A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】容器の断面積の違いや液面の状態に拘わらず、
内溶液の充填量を正確かつ簡単に検査することが可能な
容器の検査方法および検査装置を提供する。 【解決手段】一定圧で一定量の気体を容器10のヘッド
スペース10aに供給し、加圧されたヘッドスペース1
0aの圧力を測定し、測定された圧力に基づいて容器内
の液量を検査することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容器に充填した内
容液の充填量や容器のリークの有無を検査するための容
器の検査方法およびその検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の容器の充填量検査は、内容液の液
面高さを検出することが一般的である。すなわち、容器
に内容液を充填後、容器の搬送途中に光電管センサやレ
ーザセンサ、超音波センサを設け、これらのセンサによ
り容器内の内容液が一定の高さに達しているか否かを判
別して、内容液の充填量の良否を判定するようになって
いた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光電管
センサやレーザセンサ、超音波センサでは、内容液の液
面の高さが一定の高さ(一定の充填量)に達しているか
のみを判定するだけであり、例えば、一定高さ(一定充
填量)よりもかなりオーバーしていてもそれを判断する
ことはできない。上限を判定するためには、新たに別の
センサを追加し、これらと組み合わせて判定する必要が
あった。
【0004】また、光電管センサやレーザセンサを用い
る場合、内容液の液面が搬送により波うち、実際の内容
液の液面よりも盛り上がってしまうと、センサは液面を
物理的に計測するため、実際は基準充填量に達していな
くても、光電管センサやレーザセンサはその盛り上がり
点を最高点と捉え、充填量に達していると誤った判断を
する可能性がある。このような誤判断は、容器の断面積
が小さいほど可能性は大きくなる傾向にある。反対に、
断面積の大きい(2Lのような)容器では、液面高さの
面積が広くなるため、多少の液量のバラツキでは液面の
高さはほとんど変化せず、微妙な内容液のバラツキを判
別できなくなってしまう。また、光電管センサやレーザ
センサを用いた方法では、光が透過可能な容器でなけれ
ば対応できず、一方超音波センサを用いた方法では、容
器の光透過性に影響はされないもののセンサが容器の充
填口よりも広くなければ対応できないという容器につい
ての制約もある。
【0005】本発明は上記した従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
断面積の違いや液面の状態に拘わらず、内溶液の充填量
を正確かつ簡単に検査することが可能な容器の検査方法
および検査装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の容器の検査方法にあっては、内容液が充填
された内容積が一定の容器内に一定圧で一定量の気体を
供給し、加圧されたヘッドスペースの圧力を測定し、測
定された圧力に基づいて内容液の液量を検査することを
特徴とする。すなわち、ヘッドスペースの容積が大きい
と圧力が小さく、容積が小さいと圧力が大きくなるとい
うように、ヘッドスペースの容積と圧力の間には一定の
関係があるので、圧力を測定することによりヘッドスペ
ースの容積が分かる。この容器の内容積とヘッドスペー
スの間には、容器全体の容積−ヘッドスペース容積=内
容液の液量の関係があるので、ヘッドスペースの容積か
ら内容液の液量が適正であるかどうかを判断することが
できる。
【0007】また、ヘッドスペース加圧後、加圧完了直
後の圧力及び所定時間経過した後のヘッドスペースの圧
力低下量を測定し、該圧力及び圧力低下量に基づいて容
器のリークの有無を判定することを特徴とする。
【0008】また、本発明の容器の検査装置は、容器の
開口部に接離可能の検査ヘッドと、一定圧の気体を蓄え
る蓄圧室を有し該蓄圧室に蓄えられた一定圧一定量の気
体を前記検査ヘッドを通じて前記容器内に供給して加圧
する容器加圧手段と、この容器加圧手段の蓄圧室に一定
圧の気体を補給する圧力供給手段と、容器加圧手段によ
って加圧された容器内の圧力を測定する圧力測定手段
と、前記容器加圧手段と圧力供給手段および検査ヘッド
間の接続を選択的に切り換える電磁切換弁と、を備えて
なることを特徴とする。
【0009】さらに、前記容器加圧手段による加圧後、
前記圧力測定手段によって測定された容器内の圧力が基
準範囲内の場合には充填量が適正、基準範囲外の場合に
は充填量が不適と判定する判定手段を備えていることが
好適である。判定手段は、圧力測定手段による測定圧力
のピーク値が基準範囲内か否かを判定する。また、判定
手段は、加圧直後の圧力及び所定時間経過した後の圧力
低下量が一定のしきい値内か否かを判断し、しきい値内
であればリーク無し、しきい値を超えている場合にはリ
ーク有りとするリークの判定を行うようにすることが好
ましい。さらに、上記容器の外周を保持して加圧時の容
器の膨張を押さえる容器固定治具を備えていることが好
適である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図3は本発明の実施の形態1に係
る容器の検査装置を示している。この液量検査装置は、
内容液が充填された容器10のノズル部11に接離可能
の検査ヘッド1と、一定圧の気体としての空気圧を蓄え
る蓄圧室2を有しこの蓄圧室2に蓄えられた一定圧一定
量の空気圧を検査ヘッド1を通じて容器10内に供給す
る容器加圧手段としての容器加圧機構3と、容器加圧機
構3の蓄圧室2に一定圧の気体を補給する圧力供給手段
としての圧力供給部4と、前記検査ヘッド1に接続され
る圧力測定手段としての圧力センサ5と、前記容器加圧
機構3と圧力供給部4および検査ヘッド1間の接続を選
択的に切り換える第1電磁切換弁6と、を備えている。
また、容器10が可撓性容器の場合に、加圧時の容器の
膨張を押さえるために容器10の外周を保持して加圧時
の膨張を押さえる容器固定治具7を備えている。圧力セ
ンサ5はシーケンサ100に接続され、圧力センサ5に
よって測定された圧力数値がシーケンサ100に読み込
まれる。シーケンサ100は、容器加圧機構3による容
器加圧後、圧力センサ5から読み込まれた容器10内の
圧力P1が基準範囲内の場合には充填量が適正、基準範
囲外の場合には充填量が不適と判定する判定手段として
機能する。また、加圧完了直後の圧力P1及び所定時間
T1経過した後の圧力低下量ΔPに基づいて、圧力低下
量ΔPがしきい値ΔP0内であればリーク無し、しきい
値を超えている場合にはあリーク有りとするリーク判定
を行う。すなわち、圧力センサ5は、一定時間、アナロ
グ値として圧力データを取り込み、T1のタイミングで
P1の値を検出し、さらに、このP1の高さを基準値に
し、次いでP2の値を算出し、P1−P2でΔPを導き
出す。圧力センサ5は圧力値を電圧(ボルト)に変換す
るもので、シーケンサ100は充填量およびリークの判
定を電圧で判定し、表示のみMPaで表示する機能を有
する。たとえば、圧力センサ5が圧力を1〜5ボルトの
範囲で計測する場合、シーケンサ100の表示は0〜1
MPaの範囲で表示する。
【0011】検査ヘッド1は内部に不図示の空気通路を
有し、検査ヘッド1と第1電磁切換弁6間は加圧ライン
8によって接続されている。検査ヘッド1は、容器10
のノズル部11上方に配置されており、ヘッド昇降シリ
ンダ12によって上下方向に移動するようになってい
る。ヘッド昇降シリンダ12は、第2電磁切換弁13に
よって制御される。
【0012】容器加圧機構3は、蓄圧室2を有する加圧
シリンダ31と、この加圧シリンダ31を駆動するため
のアクチュエータとしての駆動シリンダ32とを備えて
いる。図3においては、加圧シリンダ31と駆動シリン
ダ32は互いに平行に配列されている。また、駆動シリ
ンダの代わりに、加圧シリンダに連結されるカム、リン
ク、直動アクチュエータ(エアシリンダ、ボールネジ)
等を適宜選択することができる。各シリンダのロッド3
1a,32aは連結部材33を介して互いに連結され、
同一方向に同期して移動するようになっている。すなわ
ち、駆動シリンダ32のロッド32aを押し出すと加圧
シリンダ31のロッド31aも押し出されて蓄圧室2が
拡張して空気圧が補給され、駆動シリンダ32のロッド
32aをシリンダ内に戻すと、加圧シリンダ31のロッ
ド31aもシリンダ内部に戻され、蓄圧室2が収縮して
内部の空気圧が押し出される。駆動シリンダ32は複動
シリンダで、第3電磁切換弁14によって制御される。
駆動シリンダ32には、ロッド32aのストロークを調
整可能とするストッパ32dが設けられている。
【0013】圧力供給部4は、圧力源40と、圧力源4
0に接続された第1,第2調圧弁41,42とを備え、
第1調圧弁41によって第1定圧供給ライン43が一定
圧に調圧され、第1および第2調圧弁41,42の2つ
の調圧弁によって第2定圧供給ライン44が一定圧に調
圧されている。
【0014】第1電磁切換弁6は3位置5ポート弁で、
圧力供給部4の第2定圧供給ライン44と加圧シリンダ
31の蓄圧室2間を連通し、かつ蓄圧室2と検査ヘッド
1間を非連通とする圧力補給位置6Aと、すべてのポー
トを閉じる中立位置Nと、蓄圧室2と検査ヘッド1間を
連通しかつ蓄圧室2と第2定圧供給ライン44間を非連
通とする容器加圧位置6Bとの3位置に切り換え可能と
なっている。第3電磁切換弁14も3位置5ポート弁
で、駆動シリンダ32のロッド押し室32bと第1定圧
供給ライン43間を連通しかつロッド戻し室32cと開
放ポートとを連通するロッド押し位置14Aと、駆動シ
リンダ32のロッド戻し室32cと第1定圧供給ライン
43間を連通しかつロッド押し室32bと開放ポート間
を連通するロッド戻し位置14Bと、すべてのポートを
閉じる中立位置Nとの3位置に切換可能となっている。
【0015】この第3電磁切換弁14と駆動シリンダ3
2のロッド押し室32b間、第3電磁切換弁14とロッ
ド戻し室32c間を結ぶ通路には速度調整用の絞り弁3
4a,34bが設けられている。第2電磁切換弁13も
3位置5ポート弁で、ヘッド昇降シリンダ12内のロッ
ド押し室12bと第1定圧供給ライン43間を連通しか
つロッド戻し室12cを開放ポートと連通するロッド押
し位置13Aと、ロッド戻し室12cと第1定圧供給ラ
イン43間を連通しかつロッド押し室12bと開放ポー
ト間を連通する戻し位置13Bと、すべてのポートを閉
じる中立位置Nとの3位置に切換可能となっている。第
2電磁切換弁13とヘッド昇降シリンダ12のロッド押
し室12b間、第2電磁切換弁13とロッド戻し室12
c間を結ぶ通路にも速度調整用の絞り弁15a,15b
が設けられている。これら第1,第2,第3電磁切換弁
6,13,14は、上記シーケンサ100によって制御
される。シーケンサ100は、図4に示すように、所定
の制御プログラムに基づいて、第1,第2,第3電磁切
換弁6,13,14を制御すると共に、圧力センサ5か
らの測定情報を、メモリ101に格納された所定の判定
プログラムに基づいてCPU102により圧力ピーク値
を求めると共に、このピーク値が所定の基準範囲内にあ
るか否かを判定する。
【0016】次に本発明の容器の検査装置の動作につい
て、図5を参照して説明する。加圧シリンダ31の蓄圧
室2には、予め一定圧の空気圧P0が充填されており、
加圧シリンダ31および駆動シリンダ32のロッド31
a,32aは共に押し出されている(図3中二点鎖線位
置)。
【0017】まず、容器10がセットされる。次いで、
第2電磁切換弁13がロッド押し位置13Aに切り替わ
り、ヘッド昇降シリンダ12のロッド押し室12bに空
気圧が流入してロッド12aが下方に押し出される。こ
のヘッド昇降シリンダ12のロッド12aによって検査
ヘッド1が下降し、容器10のノズル部11に密接しシ
ールされる。容器10には内容液が所定量充填されてお
り、ノズル部11にはたとえば中栓等がセットされてい
る。
【0018】次に、第1,第3電磁切換弁6,14が切
り替わる。第1電磁切替弁6は容器加圧位置6Aに切り
換わり、加圧シリンダ3の蓄圧室2と検査ヘッド1間が
連通し、同時に、第3電磁切換弁14はロッド戻し位置
14Bに切り換わり、駆動シリンダ32のロッド32a
がシリンダ内に戻され、ロッド32aに連結された加圧
シリンダ31のロッド3aがシリンダ内に戻されて、蓄
圧室2内の空気圧が加圧ライン8,検査ヘッド1内の通
路を通じて容器10内に供給される。空気圧の供給開始
から一定時間経過後(=エア供給完了時点)、第1,第
2電磁切換弁3,14が中立位置Nに切り替わり、容器
10のヘッドスペース10aが密封される。密封される
範囲は、第1電磁切換弁3から検査ヘッド1間の加圧ラ
イン8、および検査ヘッド1内の空気通路、および容器
10のヘッドスペース10a内部全体であり、この範囲
は容器10内の圧力と同一である。
【0019】この容器10内の圧力が、圧力センサ5に
よって検出され、検出値がシーケンサ100に逐次読み
込まれる。すなわち、加圧シリンダ31のロッド31a
の移動に伴って徐々にヘッドスペース10a内の圧力が
増大し、駆動シリンダ32のロッド32aがストッパ3
2dに突き当たった時点でエア供給が完了し、この時点
の圧力がピークとなる。この圧力が基準範囲内内にある
か否かが判定される。図1は、容器の内容液充填量と圧
力の関係を模式的に示したものである。充填量の上限を
m、下限をnとし、充填量が上限mの時の加圧時の圧力
をPm、充填量が下限nの時の加圧時の圧力をPnとす
る。加圧時の圧力がPm〜Pnの間にあれば、液量が適
正であると判定することができる。
【0020】図1(A)は内容液の充填量が適正範囲
(m〜n)の例で、図1(D)に示すように、ピーク圧
力P1が基準範囲内(Pm〜Pn)となる。図1(B)
は容器内の液量が多過ぎる場合で、図1(D)に示すよ
うに、ピーク圧力P1′は基準範囲の上限Pnを越え、
不適と判定される。図1(C)は容器内の液量が過少の
場合で、図1(D)に示すように、ピーク圧力P1″は
基準範囲の下限Pmより小さくなり、不適と判定され
る。
【0021】さらに、充填量判定時(T1)から一定時
間経過後(T2の時点)、再度容器10内の圧力(P
2)を計測し、ピーク値P1との差圧ΔPを求める。こ
の求められた差圧Δ=P1−P2が一定のしきい値ΔP
0内であるか否かを比較し、しきい値内であればリーク
は許容範囲内とし良品判定を行う。一方、溶液の充填量
が適正であっても、図2に示すように、差圧ΔP′がし
きい値ΔP0を越えた場合には、容器がリークしている
ものとし不良判定を行う。次に、第1電磁切換弁6が切
り替わり、容器10内の圧力が、第1電磁切換弁6に接
続された圧力逃がし弁9を通じて逃がされる。また、第
3電磁切換弁14がロッド押し位置14Bに切り替わ
り、駆動シリンダ32のロッド32aが押し出されると
同時に加圧シリンダ31のロッド31aが押し出されて
蓄圧室2内に第2定圧供給ライン44から、第1,第2
調圧弁41,42によって調圧された一定圧P0の空気
圧が充填される。
【0022】次に、第3電磁切替弁13が切り替わり、
ヘッド昇降シリンダ12のロッド12aが戻され、検査
ヘッド1が容器10から離れて上昇し、容器10が取り
出される。そして、先に判定された内容液充填量とリー
クの判定結果から、充填量が適正で、かつリークが無い
場合に良品と判定され、次工程に進む。液量とリークの
少なくとも一方が不良と判定されれば不良品と判定さ
れ、製品がラインから排出される。
【0023】また、図6に示すように、排出された製品
の不良要因(リーク,充填量不良)を表示することも可
能である。さらに、充填量不良の製品の中にも、たとえ
ば本来は充填量が適正なのにリークが大きすぎてP1に
達しないものが含まれている。このようなものについて
も、図7(A)に示すように、区別して表示可能であ
る。ここで、P2が不良というのは、基本的には圧力低
下量の不良を意味する。この判定手順としては、たとえ
ば、図7(B)に簡略化して示すように、P1が一定範
囲内に無い場合についても、P2を読込み、ΔP(=P
1−P2)が基準置以下かどうかのリークの判定を行う
ようにすればよい。
【0024】
【実施例】充填量が14mlの目薬容器(中栓付き)を
用意した。そして、検査ヘッド1を下方に下げて容器1
0のノズル部11に密接させ、容器加圧機構3によって
容器10内に、一定圧(0.5MPa)のエアを一定量
吹き込み、容器10のヘッドスペース10aを加圧状態
とした。その後、圧力センサ5で容器10内の圧力を測
定し、測定値をアナログ信号に変換し、エア吹き込み完
了時点での値をピーク値(P1)としてシーケンサ10
0に読み込んだ。そして、ピーク圧力P1が基準値
(0.5Mpa±0.05Mpa)内であるかを判定基
準として、充填量の判定を行った。次いで、容器10の
加圧状態を保ったまま、一定時間(t)経過後、更に容
器10内の圧力(P2)を上記ピーク圧力P1を求めた
時と同様にして求めた。そして、差圧ΔPを求め、求め
た値が一定の基準値(しきい値)以下であるかどうかを
判定基準として、製品にエアリークがないかどうかの判
定を行った。
【0025】(結果)上記検査試験において、内容液が
0.2ml相違すると、圧力は10kpa程度変化する
ことが判った。このことより、約0.2ml単位で内容
液の量を計測できることが判った。また、リーク検査に
おいても、問題なく判定することができた。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、一定圧一定量の気体をヘッドスペースに
充填し、ヘッドスペースの容積に応じて圧力が変化する
ことを利用して内容液の充填量を検査するようにしたの
で、容器の透明,不透明に拘わらず、容器の断面積が変
化しても、内容液の液面の状態が変化しても、内容液の
充填量を正確に検査することができる。また、請求項2
に記載の発明によれば、ヘッドスペース加圧後、加圧完
了直後の圧力及び所定時間経過した後の圧力低下量を測
定し、この圧力および圧力低下量に基づいて容器のリー
クの有無を判定するようにすれば、内容液の充填量だけ
でなく、リークの有無についても同時に検査することが
できる。
【0027】また、請求項3に記載の容器の検査装置に
よれば、一定圧の気体を蓄える蓄圧室を有し容器内に一
定量で一定圧の気体を供給する容器加圧手段と、容器加
圧手段の蓄圧室に一定圧の気体を供給する圧力供給手段
と、容器加圧手段によって加圧された容器内の圧力を測
定する圧力測定手段と、を備えることにより、圧力を正
確に供給することができ、内容液の充填量を正確に判定
することができる。また、請求項4に記載の発明によれ
ば、圧力測定手段からの測定情報に基づいて充填量の適
否を判定する判定手段を設けることにより、内容液の充
填量を自動的に判定することができる。請求項5に記載
の発明によれば、圧力測定手段による測定圧力のピーク
値が基準範囲内か否かを判定するようにしたので、スペ
ースの容積のばらつきに正確に対応させることができ
る。請求項6に記載の発明によれば、判定手段によって
リーク判定を行うようにしたので、充填量の判定とリー
クの判定を自動的に行うことができる。請求項7に記載
の発明によれば、容器の外周を保持して加圧時の容器の
膨張を押さえる容器固定治具を備えることにより、容器
の膨張による圧力低下の影響を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)乃至(C)は本発明の実施の形態に
係る容器の検査方法の原理図、同図(D)は(A)乃至
(C)の圧力変化を示すグラフである。
【図2】図2は図1のリーク不良判定の圧力変化の一例
を示すグラフである。
【図3】図3は本発明の実施の形態に係る液量検査装置
の空気圧回路図である。
【図4】図4は図3の検査装置の制御ブロック図であ
る。
【図5】図5は検査手順を示す図である。
【図6】図6は不良要因を表示するようにした検査手順
を示す図である。
【図7】図7(A)は不良要因をさらに細かく表示する
説明図、同図(B)は同図(A)の表示を行うための判
定手順例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 検査ヘッド、2 蓄圧室、 3 容器加圧機構(容器加圧手段)、31 加圧シリン
ダ、32 駆動シリンダ 31a,32a ロッド、32d ストッパ 4 圧力供給部(圧力供給手段)、 40 圧力源、 41,42 第1,第2調圧弁,43,44 第1,第
2定圧供給ライン 5 圧力センサ(圧力測定手段)、 6 第1電磁切換弁、 6A 圧力補給位置、6B 容器加圧位置、N 中立位
置 7 容器固定治具 10 容器,10a ヘッドスペース 11 ノズル部 12 ヘッド昇降シリンダ 12a,12b ロッド押し室,ロッド戻し室 13 第3電磁切換弁 14 第2電磁切換弁 100 シーケンサ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内容液が充填された内容積が一定の容器内
    に一定圧で一定量の気体を供給し、加圧されたヘッドス
    ペースの圧力を測定し、測定された圧力に基づいて内容
    液の充填量を判定することを特徴とする容器の検査方
    法。
  2. 【請求項2】ヘッドスペース加圧後、加圧完了直後の圧
    力及び所定時間経過した後の圧力低下量を測定し、該圧
    力及び圧力低下量に基づいて容器のリークの有無を判定
    することを特徴とする請求項1に記載の容器の検査方
    法。
  3. 【請求項3】容器の開口部に接離可能の検査ヘッドと、
    一定圧の気体を蓄える蓄圧室を有し該蓄圧室に蓄えられ
    た一定圧一定量の気体を前記検査ヘッドを通じて前記容
    器内に供給して加圧する容器加圧手段と、前記容器加圧
    手段の蓄圧室に一定圧の気体を補給する圧力供給手段
    と、容器加圧手段によって加圧された容器内の圧力を測
    定する圧力測定手段と、前記容器加圧手段と圧力供給手
    段および検査ヘッド間の接続を選択的に切り換える電磁
    切換弁と、を備えてなることを特徴とする容器の検査装
    置。
  4. 【請求項4】前記容器加圧手段による加圧後、前記圧力
    測定手段によって測定された容器内の圧力が基準範囲内
    の場合には充填量が適正、基準範囲外の場合には充填量
    が不適と判定する判定手段を備えている請求項3に記載
    の容器の検査装置。
  5. 【請求項5】判定手段は、圧力測定手段による測定圧力
    のピーク値が基準範囲内か否かを判定する請求項4に記
    載の容器の検査装置。
  6. 【請求項6】判定手段は、加圧直後の圧力及び所定時間
    経過した後の圧力低下量が一定のしきい値内か否かを判
    断し、しきい値内であればリーク無し、しきい値を超え
    ている場合にはリーク有りとするリークの判定を行うこ
    とを特徴とする請求項4または5に記載の容器の検査装
    置。
  7. 【請求項7】容器の外周を保持して加圧時の容器の膨張
    を押さえる容器固定治具を備えていることを特徴とする
    請求項3乃至6のいずれかの項に記載の容器の検査装
    置。
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