JP2005009931A

JP2005009931A - シール不良検査装置

Info

Publication number: JP2005009931A
Application number: JP2003172191A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakanuma; 浩中沼; Hirotaka Shigehara; 宏隆重原
Original assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Current assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】カップ包装製品のシール不良を高精度で検出できるコンパクトで安価なシール不良検査装置の提供。
【解決手段】コンベア２上を所定方向に向けて搬送されるカップ包装製品３が所定の計測位置に達したことを検出するトリガセンサ４と、前記計測位置から搬送されるカップ包装製品の蓋高さを計測するレーザー変位センサ５と、該レーザー変位センサからの蓋高さデータを入力し、（１）中央部の蓋高さと外周部の蓋高さ又はカップの上端高さとの変位差を求め、変位差の発現しないものをシール不良とする；（２）搬送方向に沿って蓋の変位差を測定した結果から求めた変位の時間微分出力が予め設定した上限値より大きいものをシール不良とする；によってシール不良の有無を判断する制御部６と、シール不良品を排除するリジェクター７とを有するシール不良検査装置１。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内容物を充填したカップの開口部に箔状の蓋をヒートシールして密封してなるカップ包装製品のシール不良検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、食品、飲料、医薬品等を容器に充填し、密封包装した製品の包装不良を高速かつ正確に検出するための装置として種々の検出装置が提案されている。
例えば、内容物を充填したプラスチック容器の開口部を密封するために、プラスチック容器の開口部に蓋材を載置し、密封装置に連続搬送した後のプラスチック容器の開口部と蓋材との重畳状態のずれを検出するため、光源とその光軸に沿って対向配置された撮像手段との間の光照射領域に、第１の物質と、第２の物質とが光軸方向に重畳された物品を配置し、その物品を撮像したときの撮像手段の受光領域の中で所定の領域を検査領域に設定し、検査領域から受光した光の光量が所定の範囲に含まれる領域の面積が許容範囲に有るか否かによって、２物体の重畳状態を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、スナック菓子などの気体封入型包装体のシール不良を連続的に検出するため、筒状有底容器内に被包装物を気体と共に装填した後天蓋で密封被覆した気体封入型包装体を、天蓋を上位とした正立状態で、包装体の両側壁を設定圧力で挟持しつつ搬送し、この搬送過程で内圧で膨出した天蓋を１回または２回以上軽圧下した後の膨出量変化を検出することによりシール不良を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、ラミネートフィルム等の気密性の柔軟包装材料を袋状に形成し、その中に食品や医薬品などの商品を収容して端部をヒートシールして密封した柔軟包装品のピンホールやシール不良を検出するため、柔軟包装品を処理容器内に収容する工程と、柔軟包装品を収容した状態で処理容器内を大気圧を超える圧力に加圧し、その圧力を所定時間維持する工程と、その後に処理容器内の圧力を一時に減圧する工程とからなる柔軟包装品の不良品検出方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００５】
また、包装材ウエブを筒に成形し所定部分をシールしてなる、ジュース、牛乳等の液体食品を収容する容器のシール部の欠陥を検出するため、被検査シール部に探触子から所定レベルの超音波信号を送信し、シール部を通過した超音波信号を探触子で受信し、受信した超音波信号を処理してシール部の欠陥を検出する非破壊検査方法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００６】
また、ガム、キャンディ等を包装紙で包んだスティックパック製品の包装状態を検査するため、包装紙の特定位置に検査用マークを印刷し、製品包装後の該マークの基準表示位置のズレ量を検出することにより包装不良を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００７】
前述した各従来技術を含め、内容物を充填したカップの開口部に箔状の蓋をヒートシールして密封してなるカップ包装製品のシール不良検査方法としては、例えば次の（ａ）〜（ｅ）の方法がある。
（ａ）胴圧迫式：カップ包装製品のカップの胴を圧迫し、蓋の盛り上がり変位を計測し、シール不良を判断する方法。
（ｂ）吊り下げ式：蓋を吸盤で吊り下げ、ぶら下がった底面の高さ位置を計測し、シール不良を判断する方法。
（ｃ）画像処理方式：カメラにより蓋のずれを検知してシール不良を判断する方法。
（ｄ）加減圧差圧式：チャンバー内で加圧し差圧を計測してシール不良を判断する方法。
（ｅ）衝撃波形解析：打音や衝撃を与えた時の振動解析によりシール不良を判断する方法。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１２８０１６号公報
【特許文献２】
特開平８−４０４２３号公報
【特許文献３】
特開平１０−２１８１３５号公報
【特許文献４】
特開平８−３１０５１６号公報
【特許文献５】
特開平８−２６２２８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したカップ包装製品のシール不良検査をするための従来技術にあっては、次のような問題があった。
（ａ）の方法は、シール不良があっても蓋が盛り上がっているとパスしてしまう可能性があり、信頼性が低い問題がある。
（ｂ）の方法は、吊り下げ吸盤のメンテナンスが煩雑となり、また価格が高い問題がある。
（ｃ）の方法は、検出装置が高価となり、調整が煩雑となる問題がある。またこの方法では、検出精度がカップ、蓋のデザインの影響を受けやすい問題がある。さらにカップと蓋とに「ずれ」がないと検知できないため、信頼性が低い問題がある。
（ｄ）の方法は、検出装置が高価であり、且つ大型になってしまう問題がある。
（ｅ）の方法は、誤動作が多く、信頼性が低い問題がある。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、カップ包装製品のシール不良を高精度で検出できるコンパクトで安価なシール不良検査装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、内容物を充填したカップの開口部に箔状の蓋をヒートシールして密封してなるカップ包装製品のシール不良検査装置であって、
コンベア上を所定方向に向けて搬送されるカップ包装製品が所定の計測位置に達したことを検出するトリガセンサと、
前記計測位置から搬送されるカップ包装製品の蓋高さを計測するレーザー変位センサと、
該レーザー変位センサからの蓋高さデータを入力し、次の（１）及び（２）の判断基準：
（１）中央部の蓋高さと外周部の蓋高さ又はカップの上端高さとの変位差を求め、変位差の発現しないものをシール不良とする；
（２）搬送方向に沿って蓋の変位差を測定した結果から求めた変位の時間微分又は距離微分の出力が予め設定した上限値より大きいものをシール不良とする；
によってそのカップ包装製品のシール不良の有無を判断し、シール不良に対して排除命令を発する制御部と、
該制御部からの排除命令を受けて、シール不良と判断されたカップ包装製品を排除するリジェクターとを有することを特徴とするシール不良検査装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明のシール不良検査装置の一実施形態を示す図であり、このシール不良検査装置１は、コンベア２上を所定方向に向けて搬送されるカップ包装製品３が所定の計測位置に達したことを検出するトリガセンサ４と、前記計測位置から搬送されるカップ包装製品３の蓋高さを計測するレーザー変位センサ５と、該レーザー変位センサ５からの蓋高さデータを入力し、そのカップ包装製品３のシール不良の有無を判断し、シール不良品に対して排除命令を発する制御部６と、制御部６からの排除命令を受けて、シール不良と判断されたカップ包装製品３を排除するリジェクター７とを備えた構成になっている。このシール不良検査装置１は、カップ包装製品３の製造ラインにおいて、製品を冷却する工程の後段に設置されている。
【００１３】
この制御部６では、レーザー変位センサ５からの蓋高さデータを入力し、次の判断基準：
（１）中央部の蓋高さと外周部の蓋高さ又はカップの上端高さとの変位差を求め、変位差の発現しないものをシール不良とする；
（２）搬送方向に沿って蓋の変位差を測定した結果から求めた変位の時間微分出力が予め設定した上限値より大きいものをシール不良とする；
によってそのカップ包装製品３のシール不良の有無を判断するように構成されている。
【００１４】
前記カップ包装製品３は、ゼリーやプリン等の内容物３ａが充填されたプラスチック製のカップ８の開口部に、アルミ箔の蓋９をヒートシールし、密封して製造される。このカップ包装製品３は、通常、高温の内容物３ａをカップ８に充填し、直ちに蓋９をヒートシールして開口部を塞いで密封し、その後冷却して内容物３ａを固めることによって製造される。蓋９は、ヒートシール時には内容物３ａが高温を維持しているため、ほぼ水平になっているが、冷却後は内容物３ａと蓋９との隙間の気圧が低下することで、蓋９の中央部が下方に凹んだ状態となる。
【００１５】
前記トリガセンサ４、レーザー変位センサ５および制御部６は、各種の市販品の中から選択して用いることができる。
またリジェクター７は、カップ包装製品３をエアー圧でコンベア２外に排出するエアノズルを用いることができる。
【００１６】
このシール不良検査装置１は、トリガセンサ４による計測位置をカップ包装製品３が通過すると、トリガセンサ４からの信号が制御部に入力（検査タイミング入力）され、制御部６でデータの記録を開始する。レーザー変位センサ５からの信号は制御部６に入力（変位データ入力）される。サンプリング周期については、最低周期が搬送距離として１ｍｍ以下となるように制御部６を設定する。制御部６では、カップ中央部の蓋高さ変位、及び変位の微分値の最大値を算出する。これらの２つの値を予め設定し制御部６に記憶させておいた閾値と比較し、どちらか一方でも閾値を超えた場合、その製品をシール不良品と認識し、リジェクター７に対して排除命令を発する。リジェクター７は、排除命令を受けた場合、対象製品のカップに向けてエアーを噴射し、その製品をコンベア２上から排除する。
【００１７】
このシール不良検査において、冷却後のカップ包装製品３は、シール正常品であれば蓋９がピンと張って内側にたわんだ状態となる。一方、シール不良品は、蓋９が内側にたわまないか、またはピンと張らず表面に凹凸が残る。本発明では、レーザー変位センサ５を用い、▲１▼中央部の蓋高さを計測すること、▲２▼変位の時間微分値から蓋９の凹凸状態を推測することにより、以下の判断基準：
（１）中央部の蓋高さと外周部の蓋高さ又はカップの上端高さとの変位差を求め、変位差の発現しないものをシール不良とする；
（２）搬送方向に沿って蓋の変位差を測定した結果から求めた変位の時間微分出力が予め設定した上限値より大きいものをシール不良とする；
によってそのカップ包装製品３のシール不良の有無を判断する。
【００１８】
図２は、本発明のシール不良検査装置によるシール不良検出原理を説明するための概略図及びグラフである。
図２中の符号（Ａ）で示すカップ包装製品３は、高温の内容物３ａをカップ８に充填し、直ちに蓋９をヒートシールして開口部を塞いで密封した充填直後の状態を示している。充填直後は、内容物３ａの温度が高く、蓋９と内容物３ａとの隙間が減圧状態とならず、蓋９はカップ８上端に沿って水平であり、内側にたわんでいない。
【００１９】
図２中の（Ｂ）は、（Ａ）のカップ包装製品３を冷却した後のシール正常品を示す。このカップ包装製品３は、カップ８の開口部が蓋９で完全に密封され、内容物３ａの冷却に伴って、蓋９と内容物３ａとの間の隙間が減圧状態となり、蓋９はピンと張って内側にたわんだ状態となる。このシール正常品（Ｂ）について、レーザー変位センサ５を用い、▲１▼中央部の蓋高さを計測すると、蓋９の中央部が周縁よりも内側に凹んでいることから変位差が発現する。さらに▲２▼変位の時間微分値から蓋９の凹凸状態を推測すると、この（Ｂ）の右上部に符号▲２▼を付したグラフに示すように、微分出力が小さい。このシール正常品（Ｂ）は、前記判断基準（１）、（２）に照らしてシール不良はないものと認識される。
【００２０】
図２中の（Ｃ）は、シール不良品の一例を示す。このシール不良品（Ｃ）は、蓋９がずれ、カップ８の開口部が一部開いた状態でシールされている。このシール不良品（Ｃ）は、蓋９がずれて開口部が密封されていないので、内容物３ａが冷却されても蓋９が内側にたわむことがなく、水平となる。このシール不良品（Ｃ）について、レーザー変位センサ５を用い、▲１▼中央部の蓋高さを計測すると、蓋９は中央部と周縁とがほぼ同じ高さであるので、変位差が発現しない。さらに▲２▼変位の時間微分値から蓋９の凹凸状態を推測すると、この（Ｃ）の右上部に符号▲２▼を付したグラフに示すように、微分出力が小さい。このシール不良品（Ｃ）は、前記判断基準（１）に照らしてシール不良品と認識される。
【００２１】
図２中の（Ｄ）は、シール不良品の他の例を示す。このシール不良品（Ｄ）は、蓋９がずれ、カップ８の開口部が一部開いた状態でシールされ、さらに蓋９表面に凹凸が形成されている。このシール不良品（Ｄ）は、蓋９がずれて開口部が密封されていないので、内容物３ａが冷却されても蓋９が内側にたわむことがないが、表面の凹凸によって蓋９の中央部と周縁とが異なる高さになっている。このシール不良品（Ｄ）について、レーザー変位センサ５を用い、▲１▼中央部の蓋高さを計測すると、蓋９は表面の凹凸によって変位差が発現してしまう。さらに▲２▼変位の時間微分値から蓋９の凹凸状態を推測すると、この（Ｄ）の右上部に符号▲２▼を付したグラフに示すように、微分出力は大きく変動する。このシール不良品（Ｄ）は、前記判断基準（２）に照らしてシール不良品と認識される。
なお、以上の実施形態においては、変位の時間微分出力を判断の基準とする例を示しているが、これは、レーザー変位センサ５の計測位置と蓋９との相対的な距離関係に基づいた距離の微分出力（変位の距離微分出力）であっても、同様に適用することが可能である。
【００２２】
このように本発明によれば、カップ包装製品のシール不良を高精度で検出できるコンパクトで安価なシール不良検査装置を提供することができる。
【００２３】
【実施例】
図１に示す装置を作製し、カップゼリー製造ラインの冷却工程後のワーク搬送部カップ中心線上に設置した。
レーザー変位センサとしては、キーエンス社製、ＬＢＢ０４０レーザー変位計を用いた。
トリガセンサとしては、キーエンス社製、ＦＵ７７ファイバセンサを用いた。
制御部としては、メルセック社製、ＦＸシリーズなどのＡＤ変換付ＰＬＣを用いた。
リジェクターとしては、エアノズルを用いた。
またコンベアの最大速度は、５０ｍ／分程度に設定した。
【００２４】
９０ｍｍ口径のプラスチック製カップに、６０℃でゼリーをホット充填し、アルミ箔製の蓋をカップ開口部にヒートシールして密封し、得られたカップ包装製品を５℃の冷蔵庫で３０分間冷却した後、前記装置によりシール不良の検出を行った。
【００２５】
中央部蓋高さ閾値を「正常値より−２ｍｍでシール不良」、また微分閾値を「凹凸のｔａｎθが０．１以上でシール不良」となるように設定し、検査を行ったところ、製品５０００００個あたり４個発生したシール不良品（シールずれ不良品）を全て排除することができた。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、カップ包装製品のシール不良を高精度で検出できるコンパクトで安価なシール不良検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシール不良検査装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明のシール不良検査装置によるシール不良検出原理を説明するための概略図及びグラフである。
【符号の説明】
１…シール不良検査装置、２…コンベア、３…カップ包装製品、３ａ…内容物、４…トリガセンサ、５…レーザー変位センサ、６…制御部、７…リジェクター、８…カップ、９…蓋。

Claims

内容物を充填したカップの開口部に箔状の蓋をヒートシールして密封してなるカップ包装製品のシール不良検査装置であって、
コンベア上を所定方向に向けて搬送されるカップ包装製品が所定の計測位置に達したことを検出するトリガセンサと、
前記計測位置から搬送されるカップ包装製品の蓋高さを計測するレーザー変位センサと、
該レーザー変位センサからの蓋高さデータを入力し、次の（１）及び（２）の判断基準：
（１）中央部の蓋高さと外周部の蓋高さ又はカップの上端高さとの変位差を求め、変位差の発現しないものをシール不良とする；
（２）搬送方向に沿って蓋の変位差を測定した結果から求めた変位の時間微分又は距離微分の出力が予め設定した上限値より大きいものをシール不良とする；
によってそのカップ包装製品のシール不良の有無を判断し、シール不良に対して排除命令を発する制御部と、
該制御部からの排除命令を受けて、シール不良と判断されたカップ包装製品を排除するリジェクターとを有することを特徴とするシール不良検査装置。