JP2018095263A - 割れ瓶検出装置、飲料製造装置及び割れ瓶検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】早期に割れ瓶を発見できると共に、簡易で且つ安価な割れ瓶検出装置、飲料製造装置及び割れ瓶検出方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる割れ瓶検出装置１１は、飲料入り瓶３を搬送する搬送コンベア９と、搬送コンベア９を挟んで配置された投光器１３及び受光器１５と、受光器１５が受けた赤外線の強度又は量が所定の閾値Ｆを越えて減衰したか否かを判定する制御部１７とを備え、制御部１７は、液体入り瓶３が投光器１３と受光器１５との間を通過中に、一回も閾値Ｆを越えて減衰していなかった場合には、割れ瓶３ｂであると判定し、搬送コンベア９及びフィラー７を停止する。【選択図】図１

Description

飲料等の液体入り瓶の割れ検知する割れ瓶検出装置、飲料製造装置及び割れ瓶検出方法に関する。

特許文献１には、瓶を赤外線カメラで撮影して、その撮影画像を画像信号に変換して画像処理し、予め登録した瓶の画像パターンと比較して、瓶の種類を仕分けする空き瓶仕分け装置が開示されている。
特許文献２には、瓶又は樹脂製ボトル等の飲料入り容器を赤外線カメラで撮影して、撮影した画像から表面温度分布を測定することで、液面高さを計測する計測装置が開示されている。
一方、飲料入り瓶を製造する飲料製造装置において、リターナブル瓶（回収瓶）を使用することがあり、リターナブル瓶に小さな傷や損傷がある場合に、飲料、特に炭酸飲料を充填した後、被せた王冠を残したまま瓶が割れることがある。

特開平９−２０６７００号公報 特開２００１−１１６６１１号公報

しかし、王冠を残したまま割れた瓶が搬送されると、飲料充填後の王冠検出装置では検出されずにそのまま次工程に搬送されてしまう場合がある。かかる場合には、割れ瓶を早期に発見しないと割れた破片等の捜索に手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、早期に割れ瓶を発見できると共に、簡易で且つ安価な割れ瓶検出装置、飲料製造装置及び割れ瓶検出方法の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、液体入り瓶を搬送する搬送コンベアと、搬送コンベアを挟んで配置された投光器及び受光器と、受光器が受けた光の強度又は量が所定の閾値を越えて減衰したか否かを判定する制御部とを備え、制御部は、液体入り瓶が投光器と受光器との間を通過中に、一回も所定の閾値を越えて減衰していなかった場合には割れ瓶であると判定することを特徴とする割れ瓶検出装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、投光器から受光器に投光する光は、瓶内の液面と胴部の印刷部又はラベルとの間であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、制御部は、光の強度が２回閾値を越えて減衰した場合には、割れ瓶でないと判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明おいて、投光器が投光し受光器が受ける光は、赤外線であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明において、液体入り瓶の液体は、炭酸飲料であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の割れ瓶検出装置と、瓶に飲料を充填すると共に充填後の瓶に王冠を被せるフィラーとを備え、割れ瓶検出装置の搬送コンベアは、王冠を被せた後の飲料入り瓶を搬送しており、制御部は、破損瓶を検出したときに搬送コンベア及びフィラーを停止することを特徴とする飲料製造装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、搬送コンベアは、投光器及び受光器からなる組を複数組備え、投光器が投光し受光器が受ける光の高さが各組ごとに異なることを特徴とする飲料製造装置である。

請求項８に記載の発明は、飲料入り瓶を搬送する搬送工程と、搬送されてくる飲料入り瓶に向けて投光器から投光した赤外線を受光器で受光する受光工程と、受光工程で受光した赤外線の強度又は量を測定する測定工程と、測定した光の強度又は量が所定の閾値を越えて減衰したか否かを判定する判定工程とを備え、判定工程は、飲料入り瓶が投光器と受光器との間を通過中に、一回も閾値を越えて減衰していなかった場合には割れ瓶であると判定することを特徴とする割れ瓶検出方法である。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、投光器から投光し受光器が受ける赤外線は、瓶内の液面と胴部の印刷部又はラベルとの間であることを特徴とする。

請求項１及び８に記載の発明によれば、液体入り瓶に液体が充填されている場合には、投光した光が透過すると瓶の厚みと液体による光の吸収と反射を受けて、受光器で受ける光の強度又は量が減衰して所定の閾値を越えて小さくなる。
一方、液体入り瓶が割れて、瓶内の液体の水位が下がったり、無くなった場合には、投光した光は瓶の厚み部分のみを透過するので、受光器で受ける光の強度又は量は、液体があるときよりも高くなり、所定の閾値を越えて減衰しない（閾値以上の値になる）。
したがって、液体入り瓶を透過した光を受光したときに、受光した光の強度又は量が閾値を一度も越えて減衰しなかった場合には、割れ瓶であると判定する。
本発明の割れ瓶検出装置によれば、投光器と受光器との間を通過している液体入り瓶について、透過した光の強度又は量が所定の閾値を越えたか否かを判定するだけで、液体入り瓶の割れを判定できるので、早期に割れ瓶を発見できると共に、簡易で且つ安価である。

請求項２及び９に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、瓶の胴部に印刷されている模様や文字等の印刷部や瓶に添付されているラベルが投光器から投光された光の透過を阻害するおそれがあるが、係る部分を避けて投光器から投光する光を透過して測定することにより、検出精度を高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、瓶の種類や瓶の揺れ等の状態によって、液体入り瓶を透過した光の検出精度に誤差やばらつきが生じる場合があるので、閾値を２回越えて透過光の減衰があった場合に割れ瓶でないと判定することにより、かかる誤差やばらつきによる誤検知を防止できる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、赤外線は赤色等の他の色の光に比較して、波長が長く、光の散乱がし難いので、瓶や液体に対する透過性に優れ、透過した光の強度や量の変化を容易に測定できる。また、赤外線用の投光器や受光器は汎用性が高いので、入手し易い。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、液体入り瓶の割れは、内部圧力が高まる炭酸飲料で生じ易いので、割れ瓶の検出に有効である。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、飲料製造装置において、割れ瓶を検出したときに、直ぐに搬送コンベア及びフィラーを停止することで、割れ瓶の特定や、割れ瓶により飛散した破片の除去やメンテナンスをスムーズに行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明と同様の作用効果を奏すると共に、瓶の種類やサイズがかわった場合でも、製造ラインがそのままの状態で対応でき、利便性が高い。

割れた液体入り瓶が投光器と受光器の間を通過するタイミングと受光強度との関係を示す図であり、（ａ）は割れた液体入り瓶が投光器と受光器の間を通過する状態を概略的に示す水平断面図であり、（ｂ）は経過時間ごとの受光強度を示すグラフである。 正常な液体入り瓶が投光器と受光器の間を通過するタイミングと受光強度との関係を示す図であり、（ａ）は正常な液体入り瓶が投光器と受光器の間を通過する状態を概略的に示す水平断面図であり、（ｂ）は経過時間ごとの受光強度を示すグラフである。 別の正常な液体入り瓶が投光器と受光器の間を通過するタイミングと受光強度との関係を示す図であり、（ａ）は正常な液体入り瓶が投光器と受光器の間を通過する状態を概略的に示す水平断面図であり、（ｂ）は経過時間ごとの受光強度を示すグラフである。 正常な液体入り瓶と割れた液体入りと、各瓶の測定位置を示す図であり、（ａ）は正常な液体入り瓶の図であり、（ｂ）は割れた液体入りの図である。 飲料製造装置の構成を示すブロック図である。 制御部のフローチャートである。 投光器と受光器とを設けた搬送コンベアの図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は平面図である。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図７に示すように、本実施の形態にかかる飲料製造装置１は、瓶２に飲料（液体）を充填して王冠５を被せるフィラー７と、フィラー７から排出された飲料入り瓶３を次工程に搬送する搬送コンベア９とを備えている。
搬送コンベア９には、連続的に搬送されてくる飲料入り瓶３が割れ瓶でないか否かを検出する割れ瓶検出装置１１が設けてある。割れ瓶検出装置１１は、フィラー７の出口側近くに設けてある。
飲料入り瓶３に充填される飲料は、透明無色の炭酸飲料である。瓶２は、透明無色のリターナブル瓶である。
尚、以下の説明において、瓶２内に液体（飲料）４が充填されているものを総称して用いる場合には飲料入り瓶３とし、図４に示すように、飲料入り瓶３を正常瓶（正常な飲料入り瓶）３ａと割れ瓶（割れた飲料入り瓶）３ｂと区別して用いる場合にはそのような名称及び符号を付する。

割れ瓶検出装置１１は、図５に示すように、上述した搬送コンベア９と、搬送コンベア９を挟んで配置された投光器１３及び受光器１５と、受光器１５が受けた光の強度又は量が所定の閾値を越えて減衰したか否かを判定する制御部１７とから構成されている。
図７に示すように、搬送コンベア９において、投光器１３及び受光器１５がある位置には対応して、搬送されてくる飲料入り瓶３の検知器１９が設けてあり、この検知器１９で検知された飲料入り瓶３の検知信号を制御部１７が受けて、投光器１３と受光器１５との間を通過する時間をタイミング制御２１（図５参照）で演算している。
投光器１３から投光される光は、赤外線であり、ピーク波長は８７０ｎｍである。光源にはＬＥＤ（Light Emitting Device）を用いている。
受光器１５は、赤外線の強度を検知する赤外線センサである。
投光器１３及び受光器１５の組は、図７に示すように、複数組、本実施の形態では３組設けており、それぞれ飲料入り瓶３を透過する赤外線の高さを変えている。高さの異なる投光器１３及び受光器１５の組を複数設けているのは、搬送されてくる飲料入り瓶３の種類で高さやラベルの位置が異なる為、各種の飲料入り瓶３に対応するためであり、使用されるのはいずれかの一組である。
即ち、図４に示すように、飲料入り瓶３を透過する赤外線の高さは、瓶２内に充填されている飲料４の液面Ｇと模様等の印刷部Ｈとの間である。

図５に示すように、制御部１７は、上述のタイミング制御部２１の他に、比較部２３、判定部２５を備えていると共に、表示部２７及び警報器２９に接続してある。
比較部２３では、飲料入り瓶３についての正常瓶３ａと割れ瓶３ｂとのサンプルで行った実験に基づいて得た閾値Ｆが格納されている。この閾値Ｆは、瓶２の種類や充填する飲料の種類に応じて予めおこなった実験に基づいて定めた値である。
判定部２５は、受光器１５から受けた光の強度値が比較部２３に格納されている閾値を越えて減衰（閾値よりも小さい）しているかいないかを判定する。判定部２５では、光強度の判定において、検知器１９で検知した飲料入り瓶３がタイミング制御部２１で演算した投光器１３及び受光器１５間を通過する時間内に閾値Ｆを何回越えて減衰したかを判定する。
制御部１７では、１つの飲料入り瓶３が投光器１３及び受光器１５間を通過している時間内に閾値Ｆを越えて減衰した回数を、表示部２７に表示すると共に、飲料入り瓶３を透過した赤外線が一回も閾値Ｆを越えて減衰していない場合には、警報器２９に警報発生信号を送ると共にフィラー７及び搬送コンベア９に駆動停止信号を送る。

ここで、図４に示すような正常な飲料入り瓶３ａと割れた飲料入り瓶３ｂとについて、赤外線の透過位置と、受光器１５で受光した受光強度との関係について説明する。
図１に割れ瓶３ｂ（図４（ｂ）参照）の場合について説明する。（ア）に示すように、測定開始時には、瓶２の肉厚部分を赤外線Ｓが透過し、その透過光を受光器１５で受ける。その時の受光強度は、瓶２の肉厚部分の為に減衰された強度になるが、瓶２内に飲料（液体）がない為、飲料の影響を受けないので減衰される強度が小さく、閾値Ｆを越えるほど減衰されない。
（イ）では、赤外線Ｓが瓶２の肉厚及び瓶２の内部を透過するが、瓶２の内部に飲料がない為、減衰される強度は小さい、このため受光強度は閾値Ｆよりも大きい。
（ウ）では、瓶２の割れ部分を赤外線Ｓが透過しているため、受光強度は更に大きくなり、閾値Ｆよりも大きい。
このように、図４に示す割れ瓶３ｂでは、赤外線Ｓの透過している間では、閾値Ｆを越えることが一度もない。

図２に正常瓶３ａ（図４（ａ）参照）の場合について説明する。（ア）に示すように、測定開始時には、瓶２の肉厚部分を赤外線Ｓが透過し、その透過光を受光器１５で受ける。その時の受光強度は、瓶２の肉厚部分の為に減衰された強度になると共に飲料４の影響を受けた減衰も加わった受光強度になり、図１に示す割れ瓶３ｂに比較して大きく減衰され、閾値Ｆを越えた減衰となる。
（イ）では、赤外線Ｓが瓶２の肉厚及び飲料４を透過するが、赤外線が透過する肉厚部分が（ア）の場合よりも小さく且つ飲料による減衰の影響は小さい。したがって、（ア）の場合よりも、減衰される強度は小さく、受光強度は閾値Ｆよりも大きい。
（ウ）では、（ア）と同様に赤外線が透過しており、（ア）と同様に、閾値Ｆを越えた減衰となる。
このように、図４に示す正常瓶３ａでは、赤外線の透過している間では、閾値Ｆを越えた減衰が２回生じている。

図３に他の正常瓶３ａ（図４（ａ）参照）の場合について説明する。この例では、正常瓶３ａにもかかわらず、測定誤差や瓶の状況（揺れ等）により図２に示すように２回閾値を越えた減衰がない例である。
（ア）に示すように、測定開始時には、瓶２の肉厚部分を赤外線Ｓが透過し、その透過光を受光器１５で受ける。その時の受光強度は、瓶２の肉厚の為に減衰された強度になるが及び飲料による減衰も加わった受光強度になり、図１に示す割れ瓶３ｂに比較して大きく減衰され、図２と同様に閾値Ｆを越えた減衰となる。
（イ）では、赤外線が瓶２の肉厚及び飲料を透過するが、飲料による減衰は小さく、（ア）の場合よりも、減衰される強度は小さい、このため受光強度は閾値Ｆよりも大きい。
（ウ）では、上述した測定誤差や瓶の移動状況等のなんらかの理由により、（ア）と同様に赤外線が透過しているにもかかわらず、受光強度は閾値Ｆを越えた減衰とならずに、閾値Ｆよりも高い値となった。

図２及び図３に示す実験結果から明らかなように、正常瓶３ａであっても、閾値Ｆを１回だけ越えて減衰する場合と、２回越えて減衰する場合があることがわかる。
したがって、閾値Ｆに対して１回も越える減衰がない場合には、割れ瓶３ｂと判定することで、確実に割れ瓶であると判定できる。さらに、閾値Ｆに対して２回越える減衰があった場合には、正常瓶３ａと判定することで、確実に正常瓶であると判定できる。

次に、制御部１７における制御フローについて説明する。
ステップＳ１でタイミング制御部２１による計測開始信号を受けると、比較部２３では、受光器１５で受光した赤外線強度を、格納している閾値Ｆと比較し、赤外線強度が閾値Ｆを越えて減衰したか否かを比較する。
ステップＳ２では、判定部２５では、比較部で赤外線強度が閾値Ｆを越えて減衰した回数をカウントし、１回でも閾値Ｆを越えた減衰があれば、ＯＫ（正常瓶）であると判定する。
ステップＳ３では、計測時間が終了したか否かを判定し、計測時間が終了した時点で、閾値Ｆを越えた受光強度の減衰がない場合には、ＮＧ（割れ瓶）であると判定する。

制御部１７で割れ瓶３ｂであると判定した場合には、図５に示すように、制御部１７は、警報器２９に警報信号を発し、フィラー７及び搬送コンベア９に停止信号を発する。
これにより、飲料製造装置の作業員は、直ぐに停止した搬送コンベア９から割れ瓶３ｂを探し、搬送コンベア９及びフィラー７に残っている割れた破片を除去する。また、必要に応じて搬送コンベア９及びフィラー７のメンテナンスをする。

本実施の形態によれば、上述した作用効果の他に以下の作用効果をも奏することができる。
制御部１７では、飲料入り瓶３を透過した光を受光したときに、受光した光の強度が閾値Ｆを一度も越えて減衰しなかった場合には、割れ瓶３ｂであると判定するから、投光器１３と受光器１５との間を通過している飲料入り瓶３について、透過した光の強度を測定するだけで、飲料入り瓶３の割れを判定できるので、早期に割れ瓶３ｂを発見できると共に、光の強度を検出するだけであるから、簡易で且つ安価である。

飲料入り瓶３の胴部に印刷されている印刷部Ｈと液面Ｇとの間で飲料入り瓶３に赤外線光を透過して測定しているので、検出精度を高めることができる。

赤外線Ｓは赤色等の他の色の光に比較して、波長が長く、光の散乱がし難いので、瓶２や液体４に対する透過性に優れ、透過した光の強度や量の変化を容易に側的できる。また、赤外線用の投光器１３や受光器１５は汎用性が高いので、汎用品を用いることができる。
内部圧力により割れが生じ易い炭酸飲料入り瓶３の割れを検知しているので、割れ瓶３ｂの検出に有効である。
制御部１７は、割れ瓶３ｂを検出したときに、直ぐに搬送コンベア９及びフィラー７を停止することで、割れ瓶３ｂの特定や、割れ瓶３ｂにより飛散した破片の除去をスムーズに行うことができる。
搬送コンベア９には、高さが異なる複数組の投光器１３及び受光器１５を配置しているので、飲料入り瓶３の種類やサイズがかわった場合でも、製造ラインがそのままの状態で対応でき、利便性が高い。

本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、受光器１５は赤外線の強度を検知することに限らず、赤外線の量を検知するものであっても良い。
印刷部Ｈはラベルであっても良い。
制御部１７は、閾値を２回越えて透過光の減衰があった場合にのみ割れ瓶３ｂでないと判定しても良い。上述した図２及び図３の結果から明らかなように、正常瓶３ａでも飲料入り瓶３の種類や瓶の状態等によって、液体入り瓶３を透過した光の検出精度に誤差やばらつきが生じる場合があるので、閾値を２回越えて透過光の減衰があった場合にのみ割れ瓶３ｂでない（正常瓶３ａ）と判定することで、かかる誤差やばらつきによる誤検知を防止できる。
液体入り瓶３に充填されている液体４は、無色透明に限らず、色付きの透明飲料であっても良いし、ジュースや乳飲料等であっても良い。
瓶２は、無色透明であることに限らず、青色透明等の色付き透明であっても良い。
投光器１３及び受光器１５間で飲料入り瓶３に透過する光は、赤外線に限らず、赤色等の他の波長の光であっても良い。
投光器１３及び受光器１５の組は、１組のみを設けるものであっても良い。

１ 飲料製造装置
２ 瓶
３ 飲料入り瓶
３ａ 正常な飲料入り瓶
３ｂ 割れた飲料入り瓶
７ フィラー
９ 搬送コンベア
１１ 割れ瓶検出装置
１３ 投光器
１５ 受光器
１７ 制御部
Ｆ 閾値
Ｇ 液面
Ｈ 印刷部

Claims (9)

1. 液体入り瓶を搬送する搬送コンベアと、搬送コンベアを挟んで配置された投光器及び受光器と、受光器が受けた光の強度又は量が所定の閾値を越えて減衰したか否かを判定する制御部とを備え、
   制御部は、液体入り瓶が投光器と受光器との間を通過中に、一回も所定の閾値を越えて減衰していなかった場合には割れ瓶であると判定することを特徴とする割れ瓶検出装置。
2. 投光器から受光器に投光する光は、瓶内の液面と胴部の印刷部又はラベルとの間であることを特徴とする請求項１に記載の割れ瓶検出装置。
3. 制御部は、光の強度が２回閾値を越えて減衰した場合には、割れ瓶でないと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の割れ瓶検出装置。
4. 投光器が投光し受光器が受ける光は、赤外線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の割れ瓶検出装置。
5. 液体入り瓶の液体は、炭酸飲料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の割れ瓶検出装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の割れ瓶検出装置と、瓶に飲料を充填すると共に充填後の瓶に王冠を被せるフィラーとを備え、
   割れ瓶検出装置の搬送コンベアは、王冠を被せた後の飲料入り瓶を搬送しており、制御部は、破損瓶を検出したときに搬送コンベア及びフィラーを停止することを特徴とする飲料製造装置。
7. 搬送コンベアは、投光器及び受光器からなる組を複数組備え、投光器が投光し受光器が受ける光の高さが各組ごとに異なることを特徴とする請求項６に記載の飲料製造装置。
8. 飲料入り瓶を搬送する搬送工程と、搬送されてくる飲料入り瓶に向けて投光器から投光した赤外線を受光器で受光する受光工程と、受光工程で受光した赤外線の強度又は量を測定する測定工程と、測定した光の強度又は量が所定の閾値を越えて減衰したか否かを判定する判定工程とを備え、
   判定工程は、飲料入り瓶が投光器と受光器との間を通過中に、一回も閾値を越えて減衰していなかった場合には割れ瓶であると判定することを特徴とする割れ瓶検出方法。
9. 投光器から投光し受光器が受ける赤外線は、瓶内の液面と胴部の印刷部又はラベルとの間であることを特徴とする請求項８に記載の割れ瓶検出方法。

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