JP2012173204A

JP2012173204A - キャップ溶着状態検査方法及びキャップ溶着状態検査装置

Info

Publication number: JP2012173204A
Application number: JP2011037167A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kikuchi; 信一菊池
Original assignee: Suntory Holdings Ltd
Current assignee: Suntory Holdings Ltd
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】キャップの溶着不良を精度良く判別できる検査方法を提供する。
【解決手段】包装用パッケージに対して収容品の取り出し口を形成するための樹脂キャップ３を溶着した後に、その溶着部を検査し、溶着直後に溶着部及びその周辺部の温度分布を、熱画像検出装置により撮像して画像表示し、その表示画像を第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、高温域の面積と低温域の面積を夫々算出し、高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断する。
【選択図】図５

Description

本発明は、包装用パッケージに対して収容品の取り出し口を形成するための樹脂キャップを溶着した後に、その溶着部を検査するキャップ溶着状態検査方法及びキャップ溶着状態検査装置に関する。

従来、前記樹脂キャップの溶着状態を検査するのに、溶着直後に溶着部を赤外線熱画像カメラで撮像し、その得られた赤外線画像の温度分布を見て判断していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３１８２１３号公報

上述した従来の検出方法では、樹脂キャップとパッケージとの接触部を赤外線画像で直接見る事ができるわけではなく、パッケージ又は樹脂キャップを介して間接的に見るだけで、しかも、赤外線画像における高温部のみの画像データに基づいて判断していたために、キャップの収容品の取り出し口周りでの偏った溶着不良を正確には判別できないという問題点があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、キャップの溶着不良を精度良く判別できる検査方法及び装置を提供するところにある。

本発明のキャップ溶着状態検査方法の第１の特徴構成は、包装用パッケージに対して収容品の取り出し口を形成するための樹脂キャップを溶着した後に、その溶着部を検査するキャップ溶着状態検査方法であって、前記溶着直後に前記溶着部及びその周辺部の温度分布を、熱画像検出装置により撮像して画像表示し、その表示画像を第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、前記高温域の面積と前記低温域の面積を夫々算出し、前記高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、前記低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断するところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、前記高温域のみの計測では、例え必要面積があっても、樹脂キャップの取り出し口周りの溶着状態が不均等である場合があり、また、低温域のみの計測では、面積が大でも、溶着しているか否かを判別することが難しい場合が多く、これに対して、本発明のように、表示画像を第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、前記高温域の面積と前記低温域の面積を夫々算出し、前記高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、前記低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断することにより、確実に溶着状態の良否の検査ができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記包装用パッケージが、液体を収容する紙パックであり、前記樹脂キャップが前記紙パック内に収容する液体取り出し用の口を形成する物であり、前記紙パックに前記樹脂キャップを溶着するのに、超音波溶着機により押付けて溶着するものであるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、前記包装用パッケージが、液体を収容する紙パックで、その紙キャップに液体取り出し用の口を形成する樹脂キャップを、超音波溶着機により押付けて溶着する場合に、特に、超音波溶着機による押付け時の片当たりによる液体取り出し用の口周りの不均等な溶着不良や、超音波溶着機による押付け時間の不足による溶着不良を、確実に判別できる。

本発明の第３の特徴構成は、前記包装用パッケージと前記樹脂キャップの溶着部において、前記第１設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの融点から差し引いた温度であり、前記第２設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの軟化点から差し引いた温度であるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの融点から差し引いた温度である第１設定温度以上の高温域の面積を算出することで、溶着状態を検出し易く、しかも、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの軟化点から差し引いた温度である第２設定温度〜第１設定温度までの低温域の面積を算出することで、高温域と低温域の夫々の面積の組み合わせにより、より確実に樹脂キャップの溶着状態の良否を検査できる。

本発明のキャップ溶着状態検査装置の第４の特徴構成は、包装用パッケージに対して収容品の取り出し口を形成するための樹脂キャップを溶着した後に、その溶着部を検査するために、前記溶着部及びその周辺部の温度分布を撮像して画像表示する熱画像検出装置を設け、
前記熱画像検出装置による表示画像を第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、前記高温域の面積と前記低温域の面積を夫々算出して前記高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、前記低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断する演算判別手段を設けてあるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、前記高温域のみの計測では、例え必要面積があっても、樹脂キャップの取り出し口周りの溶着状態が不均等である場合があり、また、低温域のみの計測では、面積が大でも、溶着しているか否かを判別することが難しい場合が多く、これに対して、本発明のように、熱画像検出装置による表示画像を、演算判別手段により第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、前記高温域の面積と前記低温域の面積を夫々算出し、前記高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、前記低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断することにより、確実に溶着状態の良否の検査ができる。

本発明の第５の特徴構成は、前記包装用パッケージが、液体を収容する紙パックであり、前記樹脂キャップが前記紙パック内に収容する液体取り出し用の口を形成する物であり、前記樹脂キャップは、超音波溶着機により前記紙パックに押付けて溶着されたものである。

本発明の第５の特徴構成によれば、前記包装用パッケージが、液体を収容する紙パックで、その紙キャップに液体取り出し用の口を形成する樹脂キャップを、超音波溶着機により押付けて溶着される場合に、特に、超音波溶着機による押付け時の片当たりによる液体取り出し用の口周りの不均等な溶着不良や、超音波溶着機による押付け時間の不足による溶着不良を、確実に判別できる。

本発明の第６の特徴構成は、前記包装用パッケージと前記樹脂キャップの溶着部において、前記第１設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの融点から差し引いた温度であり、前記第２設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの軟化点から差し引いた温度であるところにある。

本発明の第６の特徴構成によれば、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの融点から差し引いた温度である第１設定温度以上の高温域の面積を算出することで、溶着状態を検出し易く、しかも、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの軟化点から差し引いた温度である第２設定温度〜第１設定温度までの低温域の面積を算出することで、高温域と低温域の夫々の面積の組み合わせにより、より確実に樹脂キャップの溶着状態の良否を検査できる。

飲料用液体充填紙パックの製造設備の概略図である。樹脂キャップ装着装置の概略正面図である。超音波溶着機の一部縦断正面図である。（ａ）はキャップ装着前、（ｂ）はキャップ装着後を示す樹脂キャップの溶着工程を示す作用説明図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、サーモカメラによる画像表示状態と、高温域と低温域における画素数を示す図表である。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

飲料用液体充填紙パックの製造設備は、図１〜図４に示すように、飲料用液体などを包装用パッケージとしての紙パック１の上部に形成した丸孔２に、紙パック１の裏面側から収容品の取り出し口を形成するための鍔部５付き円筒形状の樹脂キャップ３バキューム装置１１により吸引をして装着し（図２）、圧着プレート４で鍔部５を背面からバックアップしながら超音波振動装置６を紙パック１の表側から押付けて（図４（ａ）→（ｂ））、４０ＫＨｚの超音波振動で圧着する際の摩擦熱（１１０℃〜１３０℃）により低密度ポリエチレン（ＰＥ−ＬＤ）から成る樹脂キャップ３と、紙パック内面に形成したポリエチレン樹脂層とが融解（融点１００℃〜１２０℃）して、双方が溶着する超音波溶着機７を設け（図３）、その超音波溶着機７の下手側に、キャップ溶着状態検査装置８を設け、そのキャップ溶着状態検査装置８で検査した紙パック１に、飲料用液体を充填する充填装置９を設けて構成してある。

前記飲料用液体充填紙パック１の製造設備において、紙パック１に対して、樹脂キャップ３を超音波溶着した後に、キャップ溶着状態検査装置８でその溶着部を検査するキャップ溶着状態検査方法は、超音波溶着直後に溶着部及びその周辺部の温度分布を、サーモカメラなどの熱画像検出装置により撮像して画像表示し、その表示画像を第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、高温域の面積と低温域の面積を夫々算出し、高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断する演算判別手段を設けてある。

尚、前記紙パック１と樹脂キャップ３の溶着部において、第１設定温度は、紙パック１の裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、樹脂キャップ３の融点から差し引いた温度であり、第２設定温度は、紙パック１の裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、樹脂キャップ３の軟化点から差し引いた温度に設定しておく。
つまり、紙パック１と樹脂キャップ３の互いの接触部が、超音波振動による摩擦熱により融点またはそれ以上に達しても、サーモカメラで撮像する紙パック表面では、裏面側から表面側に放熱を伴う伝熱が行われ、温度低下して検出される。
従って、例えば第１設定温度を６５〜８０℃、第２設定温度を５０〜６５℃に設定する。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、超音波溶着機７による樹脂キャップ３の溶着工程において、超音波溶着機７の先端ホーン１０を紙パック１に接当させて樹脂キャップ３周りに均等に押付けて溶着する場合（試験例１）と、片当たりして不均等に押付ける場合（試験例２）とを人為的に作り出して試験した。
つまり、ホーン１０を紙パック１の表面に片当たりさせるために、円筒状ホーン１０の先端部の周囲の一部にアルミホイールを当て付けて、段差を付けた。

結果としては、図５（ａ）〜（ｂ）に示すように、試験例１の場合に、熱画像検出装置による表示中の高温域の面積の画素数が（最大値６６００画素、最小値５４００画素）、に対し、低温域の面積の画素数が、（最大値６７００画素、最小値４７００画素）の場合に、良好に溶着し、試験例２の場合に、熱画像検出装置による表示中の高温域の面積の画素数が、平均値２３３０画素（最大値３１６４、最小値１４２１）に対し、低温域の面積の画素数が、平均値３００３画素（最大値３６５１画素、最小値２３６３画素）の場合に、不良品になった。結局、高温域では、１５００〜７０００画素で、低温域では、４０００〜１３０００画素が適切になる。

超音波溶着機７のホーン１０の先端部を周方向に均等に紙パック１に接当させ、試験例１に対して、より振動時間の短い試験例３を行った。
これによると、図５（ｃ）に示すように、熱画像検出装置による表示中の高温域での平均画素数が０で、低温域での平均画素数は２８４３画素（最大値３２６４画素、最小値２４３３画素）でやはり不良品になった。
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉前記包装用パッケージは、紙パックに限らず、樹脂パックであってもよい。
〈２〉包装用パッケージ内に収容する物は、液体に限らず、粉粒状体等の固体であってもよい。従って、樹脂キャップは、粉粒状体取出し用の口を形成する物である。
〈３〉前記第１設定温度及び第２設定温度は、キャップ溶着状態検査装置の周囲の環境温度及び季節により調整するのが望ましい。
〈４〉溶着合格品となる前記第１設定面積及び第２設定面積は、適宜最適となる面積範囲を設定しても良い。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

３樹脂キャップ
７超音波溶着機

Claims

包装用パッケージに対して収容品の取り出し口を形成するための樹脂キャップを溶着した後に、その溶着部を検査するキャップ溶着状態検査方法であって、
前記溶着直後に前記溶着部及びその周辺部の温度分布を、熱画像検出装置により撮像して画像表示し、
その表示画像を第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、前記高温域の面積と前記低温域の面積を夫々算出し、
前記高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、前記低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断するキャップ溶着状態検査方法。
前記包装用パッケージが、液体を収容する紙パックであり、前記樹脂キャップが前記紙パック内に収容する液体取り出し用の口を形成する物であり、
前記紙パックに前記樹脂キャップを溶着するのに、超音波溶着機により押付けて溶着するものである請求項１に記載のキャップ溶着状態検査方法。
前記包装用パッケージと前記樹脂キャップの溶着部において、前記第１設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの融点から差し引いた温度であり、前記第２設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの軟化点から差し引いた温度である請求項１又は２に記載のキャップ溶着状態検査方法。
包装用パッケージに対して収容品の取り出し口を形成するための樹脂キャップを溶着した後に、その溶着部を検査するために、前記溶着部及びその周辺部の温度分布を撮像して画像表示する熱画像検出装置を設け、
前記熱画像検出装置による表示画像を第１設定温度以上の高温域と第１設定温度より低い第２設定温度〜第１設定温度までの低温域とに分けて、前記高温域の面積と前記低温域の面積を夫々算出して前記高温域の面積が第１設定面積以上で、且つ、前記低温域の面積が第２設定面積以上になっている状態の時のみを、溶着合格品と判断する演算判別手段を設けてあるキャップ溶着状態検査装置。
前記包装用パッケージが、液体を収容する紙パックであり、前記樹脂キャップが前記紙パック内に収容する液体取り出し用の口を形成する物であり、
前記樹脂キャップは、超音波溶着機により前記紙パックに押付けて溶着されたものである請求項４に記載のキャップ溶着状態検査装置。
前記包装用パッケージと前記樹脂キャップの溶着部において、前記第１設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの融点から差し引いた温度であり、前記第２設定温度は、パッケージの裏面側から表面側に伝熱する時の放熱度を、前記樹脂キャップの軟化点から差し引いた温度である請求項４又は５に記載のキャップ溶着状態検査装置。