JP2008519274A - 容器中の製品の完全性検出方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、容器中の製品の完全性を検出するために、製品の第１の物理的特性を測定する第１の測定方法を用いて、容器中の製品の所定の特徴を測定し、製品の特徴はさらに、少なくとも直接的な方法、または、第１の物理的特性とは異なる製品の特性を測定する第２の測定方法を用いて測定し、両測定方法で得られた測定値を比較する。製品がボトル内の飲料であって、その特徴が充填レベルの場合、第１の測定方法はX線吸収を用いた充填レベルの測定方法であり、第２の測定方法は高周波発振回路の共振周波数のボトルによる変化の測定でありうる。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器中の製品の完全性検出方法に関するものである。この場合、製品の第１の物理的特性に基づく第１の測定方法を用いることで、容器中の製品の一つの特定の特徴が決定される。
容器中の製品（例えば、ボトルに入った液体または缶に入った粉末製品）の場合、複数の特徴が測定の対象となり得る。ボトルに入った液体の場合、充填高さまたは内圧の測定方法が知られている。充填高さは、幅広の光線または上下方向に高さを違えて配置された複数の光学センサーを用いて直接的に測定可能である。その他、例えば、X線もしくはガンマ線吸収、または高周波発振回路の減衰を用いた間接的な測定方法もある。X線またはガンマ線吸収を用いた充填レベル測定の際、測定対象物の進路上に測定ブリッジを配置し、測定ブリッジの開口部の一方側に光源を配置し、他方側に検出器を配置して、光源からのビーム直径のほぼ中心に測定対象の基準充填高さがくるようにする。ビーム幅は、例えば２センチメートルである。充填レベル高さが高ければ高いほど、容器内の製品（例えばボトル中の液体など）に吸収されるビーム断面の比率がより高くなるため、X線またはガンマ線吸収の程度は充填レベル高さに依存する。このように、充填レベルが低ければ低いほど、検出装置で測定されるビーム出力は高くなる。
X線吸収は実質的に製品の分子に含まれる元素の原子量に依存するため、この測定中にかなりの測定値の変動が生じる。結果として、二つの異なる製品が、同一の条件（同一の容器、同一の温度など）のもとで同じ充填レベルであっても、異なる吸収率を示す。例えば、ダイエットコーラと標準的なコーラは約４パーセントの異なる吸収率を示す。このことは、一定の結果が得られるように充填高さを測定するには、異なる閾値を入力しなければならないということを意味している。
高周波測定方法の場合、充填レベルによる減衰を高周波発振回路を用いて測定する。充填レベルは実質的に発振回路の容量性部分、すなわち、伝導率または誘電率ならびに損失抵抗を変える。内容物または製品の性質も、充填レベルと並んで測定結果に大きな影響を及ぼす。異なる塩分を含有する二種のミネラルウォーターのように異なる製品の場合もまた、同じ充填レベルの結果を得るためには異なる閾値を入力しなければならない。
さらに、ＷＯ９８／２１５５７では測定結果が特にボトル内圧に依存するボトル中の液体の充填レベルの測定方法を開示している。
ＷＯ９９／５６０９４は、容器の壁のパルス状振動を介して壁内に機械的振動を起こし、その振動を分析して容器内の充填レベルを測定する方法を開示している。この方法においては、減衰時間、振動数、強度または強度の時間積分もしくは最大強度の生じる位置が記録される。
さらに、ＷＯ９９／０１７２２では、測定結果が容器からの熱放射を用いて決定される、容器中の製品の充填高さの測定方法を開示している。
満たされた容器の質量は、容器の重さを測定する直接的方法または容器の容積を考慮して、Ｘ線の吸収量を測定する間接的方法のような、別の方法でも確定することができる。
容器内の製品の完全性は通常、化学分析によって検査されている。製品（特に食べ物）の完全性は、製造工程において誤って無意識に、または故意もしくは不当に壊されうる。
本発明の目的は、製品の完全性を検査する方法を提供することである。
本発明によれば、この目的は、最初に述べた方法の場合、製品の所定の特徴を２つの測定方法で測定し、第１または第２の測定方法で得た特徴を比較することによって、達成することができる。
典型的には、製品の特徴としては容器内の製品の充填高さがある。第１の測定方法としては、前述したようにＸ線を用いた充填レベル測定方法を用いることができる。Ｘ線吸収は原則的に製品の分子中に存在する元素の原子量に依存する。検査した製品中の原子量は、当該測定方法の校正に用いた基準製品における原子量とは異なっているため、測定結果には誤差が生じうる。基準製品とは、安全で混じり物のない製品のことを意味する。第２の測定方法としては、例えば、光ビームまたは光学センサーもしくは光学カメラを用いた方法などの充填高さの直接的な測定方法を用いることができる。この方法を用いて測定した充填高さ値は、製品元素の原子量に依存しない。両測定方法で得た充填高さ値を比較し、差異が生じた場合、製品内の原子量配分が混じり物のない製品のそれと一致しなかったことになり、検査された製品は完全でないということになる。第２の測定方法としては、例えば、前述した高周波を用いた充填高さ測定などの間接的な方法を用いることもできる。この方法でも同様に、基準製品を用いて値の校正を行わなければならない。検査された製品が基準製品と異なる伝導率または誘電率を有していた場合、測定された充填高さ値は正常値ではないものとなりうる。製品の損傷によって製品の塩分含有量が変化するような場合、この方法で測定した充填高さ値とＸ線を用いた測定方法による値とを比較することによって、製品の完全性が損なわれていることを認識できる。
他の実施例としては、製品の質量を測定する方法もある。質量は、充填高さの光学的測定としてＸ線吸収測定をし、ボトルの形状を考慮することで、簡単に測定できる。第２の測定方法は、製品の重さを実測することからなる。二つの測定方法における製品質量の値が異なる場合、製品の完全性が損なわれていることを示す。
二つの異なる測定方法を用いて、製品の一つの同じ特徴を測定し、その測定結果を比較もしくは相関させることによって、製品の完全性に対する損傷を測定することができる。上述のＸ線または高周波を用いた充填レベル測定において、測定結果を相関させるに際し、伝導率、誘電率、密度、または化学組成が、元の製品組成からの偏差の検出に有意義に用いられうる。これらの物理的特性は、これまで、単なる値の変動を生じさせるものと見なされてきた。測定した二つの充填レベルは同一でなければならないという事実に基づくと、製品固有のパラメータの偏差は、この同時測定によって非常に高度に検出できる。閾値を適切に決定することにより、実質的に逸脱した製品を有する個々の容器が認識され、排除される。平均化を用いることで、大量の生産数（今日における最新のボトル充填生産能力は1時間に６万本）に基づく顕著な統計精度を、非常に素早く確立できる。このため、本発明の重要な基本的特徴は、密封または既に安全性が保証された容器に充填された製品の変化を、それが製品欠陥によるものであれ、また故意によるものであれ、多くの購入者に対する潜在的な脅威として検知することである。
本発明の特に有用な点は、密封された容器内の製品の完全性を検査することができることである。飲料用ボトルの中身の完全性は、閉栓したままで検査することができる。従って、その検査を製造工程の最後に行なうことができる。
なお、Ｘ線測定方法における動作エネルギー範囲である、エネルギー範囲６０ＫｅＶの放射能汚染は、平均値の増加を通じて、十分に認識されうる。
他の実施形態では、容器の下方部分におけるＸ線吸収測定が付加的に含まれている。その結果、化学組成の相違が、原子の質量数により、充填レベルに影響を受けることなく、認識されうる。このようにして、原因パラメータを明瞭に判定することが可能である。この付加的な測定は、必然的に装置全体の測定精度を増すことにもなる。同様に、容器の下方部分において、高周波伝送装置または受信装置を用いて製品の伝導率を再び判定することも可能であり、それによって精度を確立することができる。
本発明の別の実施例では、二つの異なる測定方法を用いて容器内の内圧を測定している。一つの方法では、ＷＯ９８／２１５５７で開示された超音波方法が用いられ、もう一方の方法では、機械的圧力テストが用いられる。機械的圧力テストでは、二つのグリッピングベルトコンベヤで側方からペットボトルを押圧し、押圧前と押圧後それぞれにおけるペットボトルの充填レベルを検査することによって、測定が行なわれる。この場合、ベルトコンベヤの出口においてペットボトルの内圧を圧力計を用いて測定する。充填レベルの変化がボトル内圧力の指標となる。超音波方法で測定した圧力値は、容器の頭部空間におけるガスの組成に影響されるが、機械的方法によって確定された圧力値はそれに影響されない。
機械的圧力テストを行うことで、ペットボトルに漏れがないかを同時に確認することができる。さらに完全性検査に磨きをかけるために、特に、容器に充填または密封した後の製品、例えばＣＯ２含有量に依存して異なるスピードで圧力を生成する製品において、機械的圧力テストと充填高さ測定とを組み合わせることもできる。
更に、カメラ（例えばＣＣＤカメラ）または前述の超音波方法を用いることで、充填後に製品が泡立つ性質を認識し、数値化できる。その結果は他の測定方法と相関させ、全体像に組み込むことができる。
好ましい実施例を図面を参照して下記に示す。
図１は、充填レベル高さ測定によって完全性を検査するための装置の配置図である。
図２は、Ｘ線を用いた充填レベル高さ測定のための装置である。
図３は、高周波を用いた充填レベル高さ測定のための装置である。
本発明にかかる方法を実行するための装置が、図面に示されている。この装置において、飲料用ボトル１０の充填高さをＸ線または高周波を用いて測定し、その値を互いに比較する。
飲料用ボトル１０は、コンベヤ１２（例えばリンクチェーンベルトなど）上を移動し、最初に第１の検査ステーション２０を通過する。検査ステーション２０では、Ｘ線を用いて充填高さが測定される。その後、それらの飲料用ボトルは第２の検査ステーション３０を通過する。検査ステーション３０は、最初の検査ステーション２０の後方に短い距離をあけて配置され、そこで高周波を用いて充填高さを測定する。この二つの異なる充填高さ測定方法によって測定した値を、制御装置４０で互いに比較する。二つの測定値の間に生じた差異が特定の閾値を超えた場合、製品（例えば飲料用ボトル１０の中の飲料）の完全性が損なわれていることを示す。完全性が損なわれたボトルは、さらなる製造工程から除外されるか、または装置全体が飲料用ボトル１０内の飲料に対して起こりうる損傷を調査するために停止させられる。
図２はコンベヤ１２の方向からみた検査装置２０の断面図であり、Ｘ線吸収を用いてボトル１０内の製品の充填高さを測定するための検査ステーション２０の必須の構成要素を示している。検査ステーション２０は、全体として飲料用ボトル１０の上部分およそ４分の１を収容する開口部２２を備えたブリッジ形状を有している。Ｘ線管２４または可動シャッター２６が開口部２２の一方側に配置される。Ｘ線検出器２８は、開口部の他方側に配置される。Ｘ線管２４により出力されたX線はＸ線検出器２８に向かって放たれる。この測定ブリッジは、コンベヤ１２の上方であって、基準充填レベルがＸ線の幅の略中心にくる高さに配置される。
本測定の原理は、充填レベルが基準充填レベルを上回る場合、より高い比率でＸ線が製品（例えば飲料）を通過し、吸収される結果、Ｘ線検出器２８でより低い線強度が測定されることにある。反対に言うと、充填レベルが低い場合、より高い線強度が測定される。
図３もまた、コンベヤ１２の方向から見た検査装置３０の断面図であり、第２の検査ステーション３０において高周波を用いて充填高さを測定する方法を示している。この装置の測定ヘッドもまた、開口部３２を有するブリッジ形状である。開口部３２の両側には、発振回路３６の一部である平板コンデンサ３４が配置される。
本測定の原理は、発振回路３６の共振周波数が、二つの平板コンデンサ３４の間に生じる物質の誘電率に依存することにある。ボトルが装置を通過するときに、二つの平板コンデンサ３４によって蓄えられた容量が、異なる物質比率またはその誘電率に関して測定される。液体は空気より高い誘電率を有するので、発振回路３６の共振周波数は、ボトル１０中の液体の充填高さによって影響を受ける。充填レベルが高ければ高いほど、二つの平板コンデンサ３４間の空間により高い実効誘電率が生じ、それによってコンデンサの容量が増え、結果として発振周波数が減少する。
間接的、すなわち、Ｘ線吸収または共振周波数の変化により、充填高さを測定する二つの測定方法では、完全性検査をする前に、所定の正しい充填高さまたは純粋な内容物を有する一つまたはそれ以上の数のボトルを用いて、検査ステーション２０または３０の校正をしなければならない。
物質のＸ線吸収は、元素の原子量に依存する。それゆえ、Ｘ線検出器２８で測定された線強度が正しい充填高さを示すのは、検査対象のボトル１０内の飲料が、その元素の組成に関して、検査ステーション２０を校正するのに用いた基準ボトル内の飲料と一致した場合のみである。同じことが、ボトル１０内の飲料の誘電率に関して、第２の検査ステーション３０にも当てはまる。飲料用ボトル１０内の製品（すなわち飲料）の完全性は、制御装置４０で検査ステーション２０または３０双方の測定結果を比較することで検査することができる。検査ステーション２０と３０とが明らかに異なる充填高さを示した場合、製品（すなわち飲料）の元素の原子量もしくは誘電率のどちらか一方、または両方のパラメータが、基準値から逸脱していることを意味し、従って、ボトル１０内の製品は要求を満たしていないと見なされる。
充填レベル高さ測定によって完全性を検査するための装置の配置図である。 Ｘ線を用いた充填レベル高さ測定のための装置である。 高周波を用いた充填レベル高さ測定のための装置である。
符号の説明
１０ 飲料用ボトル
１２ コンベヤ
２０ 検査ステーション
２２ 開口部
２４ Ｘ線管
２６ シャッター
２８ Ｘ線検出器
３０ 検査ステーション
３２ 開口部
３４ 平板コンデンサ
３６ 発振回路
４０ 制御装置

Claims (4)

  1. 容器中の製品の所定の特徴を、前記製品の第１の物理的特性を測定する第１の測定方法で測定し、これに加えて、前記製品の所定の特徴を少なくとも直接的な方法または前記第１の物理的特性と異なる第２の物理的特性を測定する第２の測定方法で測定し、両測定方法によって得た値を比較することを特徴とする容器中の製品の完全性検出方法。
  2. 前記製品がボトル中の飲料であり、前記製品の特徴が充填レベルであり、前記第１の測定方法がX線吸収測定による充填高さ測定からなり、前記第２の測定方法が高周波発振回路の共振周波数のボトルによる変化を測定する方法からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記ボトルの充填高さの下方部分で、付加的に、X線を用いた前記製品のX線吸収量測定または高周波を用いた前記製品の誘電率測定を行うことを特徴とする請求項２に記載の方法。
  4. 前記第１の測定方法で測定された前記所定の特徴の前記製品の多数に関する平均値と、前記第２の測定方法で測定された前記所定の特徴の平均値とを互いに比較することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
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