JP2020143978A - 漏れ検査機能付圧空成形装置および圧空成形容器の漏れ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基準容器（穴のない容器）を用いることなく，検査される容器の漏れの有無を判定する。【解決手段】圧空成形装置は，加熱された熱可塑性シート１から成形されるべき容器本体11の形状を備える凹部27が形成された下型26，下型26の凹部形成面に対向して配置され，対向面に，圧縮空気が供給される圧縮空気供給空間が形成された上型23，および上型23の圧縮空気供給空間23ａ内に送気ライン25ａを通じて圧縮空気を送り込むコンプレッサ25を備える。下型26には，凹部27につながる排気ライン29が設けられ，排気ライン29に凹部27から排出される空気の流量を計測する流量計31が接続されている。流量計31によって計測される流量が漏れ判定閾値以上であるとき，判定装置32によって容器本体11に漏れがあると判定される。【選択図】図２

Description

この発明は漏れ検査機能付圧空成形装置に関する。この発明はまた，圧空成形容器の漏れ検査方法に関する。

内容物（液体等）が充填された容器に穴があいていると，その穴から内容物が漏れ出てしまう。内容物を充填する前に，容器に穴があいていないかどうかが検査される（いわゆる「漏れ検査」）。

穴のない基準容器と被検査容器とを１組にし，これらに空気を供給したときに生じる差圧に基づいて被検査容器の漏れを検査する装置が知られている（特許文献１）。差圧がないときに被検査容器には漏れがないと判断され，差圧があると被検査容器には漏れがあると判断される。

特許文献１において，被検査容器の漏れ（穴の存在）を正確に検査するには，基準容器に漏れ（穴）がないことが確実に保証されなければならない。基準容器に穴があいていると，漏れ（穴）のある被検査容器との間に差圧が生じなくなり，漏れのある被検査容器を正常と判断する誤りが生じる。

特開平８−３２７４８５号公報

この発明は，穴のない基準容器を用いることなく，被検査容器の漏れの有無を判定することを目的とする。

この発明はまた，圧縮空気を利用して熱可塑性シートから容器を成形する圧空成形装置に漏れ検査機能を付加し，漏れが生じるおそれのある容器の使用（そのような容器への内容物の充填）を防止することを目的とする。

この発明による漏れ検査機能付圧空成形装置は，加熱された熱可塑性シートから成形されるべき容器の形状を備える凹部が形成された下型，下型の凹部形成面に対向して配置され，対向面に，圧縮空気が供給される圧縮空気供給空間が形成された上型，上型の圧縮空気供給空間内に送気ラインを通じて圧縮空気を送り込む圧縮空気供給機構，下型の凹部につながる排気ラインに接続され，上記熱可塑性シートを挟んで重ねられた上型および下型の内部の上記圧縮空気供給空間内に圧縮空気が送り込まれたときに上記凹部から排出される空気の流量を計測する流量計，ならびに漏れ判定閾値が設定され，上記流量計によって計測される流量が上記漏れ判定閾値以上であるときに，上記容器に漏れ（穴あき）があると判定する判定装置を備えている。

この発明は圧空成形容器の漏れ検査方法も提供する。この発明による漏れ検査方法は，熱可塑性シートを加熱し，加熱された熱可塑性シートを，熱可塑性シートから成形されるべき容器の形状を備える凹部が形成された下型と，下型の凹部形成面に対向して配置され，対向面に，圧縮空気が供給される圧縮空気供給空間が形成された上型との間に挟み，上型の圧縮空気供給空間内に送気ラインを通じて送り込まれる圧縮空気によって上記熱可塑性シートを下型の凹部に密着させ，上記熱可塑性シートを下型の凹部に密着させるときに上記凹部から排出される空気の流量を，下型の凹部につながる排気ラインに接続される流量計によって計測し，計測される流量が漏れ判定閾値以上であるときに，上記容器に漏れ（穴あき）があると判定する。

圧空成形では，加熱されることで軟化した熱可塑性シートを，上型の圧縮空気供給空間内に供給される圧縮空気を利用して下型の凹部に押し付ける（密着させる）ことによって容器が成形される。成形される容器に漏れ（穴）がない場合，圧縮空気供給機構から圧縮空気が上型の圧縮空気供給空間内に送り込まれたときに下型の凹部につながる排気ラインを通じて排出される空気の流量は少ない。これに対し，熱可塑性シートから成形される容器に漏れ（穴，破れ）があると，下型の凹部につながる排気ラインを通じて排出される空気の流量が増加する。

この発明によると，下型の凹部につながる排気ラインを通じて排出され，流量計によって計測される空気の流量が判定装置に設定される漏れ判定閾値以上であるときに，成形している容器に漏れがあると判定される。比較的簡単な構成で，漏れのある（穴があいている）容器を見つけることができる。漏れ（穴）のない基準容器を用いる必要がないので，正確かつ安定した漏れ判定が実現される。また，漏れ（穴）のある容器に内容物を充填してしまうことを未然に防ぐことができる。

一実施態様では，上型に，熱可塑性シートを下型の凹部内に押し込む成形補助プラグが設けられている。熱可塑性シートの成形を成形補助プラグによってアシストすることができる。

流量計に代えて圧力計を用いてもよい。この発明は圧力計によって計測される圧力が上記漏れ判定閾値以上であるかどうかに基づいて圧空成形容器の漏れを検査する圧空成形容器の漏れ検査装置および方法も提供する。

蓋付き容器の正面図および縦断面図である。 蓋付き容器のインライン製造装置を模式的に示す。 圧空成形装置の断面図である。 判定装置による判定処理の流れを示すフローチャートである。 正常品および異常品のそれぞれについての流量変化を示すグラフである。

図１は蓋付き容器10の正面図および縦断面図を示す。中央の一点鎖線から左側に蓋付き容器10の正面図が，右側に蓋付き容器10の縦断面図が，それぞれ示されている。

蓋付き容器10は，上面以外の面（側面および底面）が閉鎖され，上面が開口する有底の容器本体11と，容器本体11の上面開口を閉じる蓋体13を備えている。容器本体11の側面（胴部）は上部の径がわずかに大きく，下にいくほど径が小さくなる円筒状または角筒状である。容器本体11の上面開口の周縁部に外向きにわずかに広がるフランジ部12が形成されており，フランジ部12の上面に蓋体13の外周部が接着されている。容器本体11内には液状の内容物14，たとえばガムシロップ，液体クリーマー（ミルクポーション），液体濃縮コーヒー（コーヒーポーション）等が充填される。

容器本体11は，熱可塑性シート，たとえばＰＰ（ポリプロピレン）シート，ＰＳ（ポリスチレン）シート等，内容物の特性に合わせた素材を含む熱可塑性を有するシートを，容器本体11の形状に成形し，成形部分およびその周囲（フランジ部分）を熱可塑性シートから打ち抜くことによって作られる。単層シートのみならず，ＰＰ／ＥＶＯＨ／ＰＰシート（ＥＶＯＨ：エチレン・ビニルアルコール共重合体）といった積層シートを用いてもよい。

蓋体13は，ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂，ナイロンなどのポリアミド系樹脂，その他の素材を含む樹脂シートを打ち抜くことによって作られる。

図２は蓋付き容器10のインライン製造装置を模式的に示している。図３は，図２に示す製造装置の一部を拡大して示すもので，熱可塑性シート１から容器本体11を成形する圧空成形装置の部分の断面図である。

図２を参照して，容器本体11を構成する熱可塑性シート１が供給ロール21に巻き回されている。供給ロール21から熱可塑性シート１が送り出される。熱可塑性シート１は幅方向（熱可塑性シート１の送り出し方向に直交する方向）に広がりを持っており，後述するように，熱可塑性シート１には複数（たとえば２４個）の容器本体11が一度に形付けられる。

供給ロール21から送り出された熱可塑性シート１は，はじめに加熱装置22において加熱される。加熱装置22による熱可塑性シート１の加熱は，輻射加熱であっても，接触加熱であっても，熱風加熱などであってもよい。加熱温度は熱可塑性シート１の素材に応じて適宜調整される。加熱されることで熱可塑性シート１は軟化する。

軟化した熱可塑性シート１は圧空成形装置に進み，ここで熱可塑性シート１に容器本体11が形付けられる。

圧空成形装置は，熱可塑性シート１の上側に配置される上型23と，熱可塑性シート１の下側に配置される下型26を含む。上型23および下型26はいずれも上下方向に駆動可能であり，軟化した熱可塑性シート１は上型23と下型26の間を通過する。

上型23には，容器本体11に対応する外形を有する先端部24ａを備える成形補助プラグ24が，その先端部24ａを下向きに突出させて固定されている。下型26には，その上面に容器本体11に対応する形状を有する凹部27が形成されている。簡単にするために，図２および図３においては，熱可塑性シート１の送り出し方向（進行方向）に並ぶ２つの成形補助プラグ24が設けられた上型23が示されているが，多数の成形補助プラグ24，たとえば，熱可塑性シート１の送り出し方向に４つ，幅方向に６つ，合計２４個の成形補助プラグ24が，上型23に設けられる。同様に，図２および図３には，熱可塑性シート１の送り出し方向に並ぶ２つの凹部27が形成された下型26が示されているが，成形補助プラグ24と同数，上述の場合，２４個の凹部27が下型26には形成される。

図３を参照して，上方から上型23が，下方から下型26が，それぞれ熱可塑性シート１に向けて近づけられ，熱可塑性シート１を挟んで上下から重ねられる。上型23と下型26が近づくとき，成形補助プラグ24の先端部24ａが凹部27内に入り込む。成形補助プラグ24の先端部24ａによって熱可塑性シート１は凹部27内に押し込まれ，先端部24ａおよび凹部27に沿って変形する。

成形補助プラグ24の先端部24ａによって熱可塑性シート１は容器本体11に近い形にまで変形するが，上型23と下型26が重ねられたとき，成形補助プラグの先端部24ａは熱可塑性シート１を下型26の凹部27の内壁に完全には押し付けない。熱可塑性シート１は，次に説明する圧縮空気によって，下型26の凹部27の内壁に押し付けられる。

上型23の下面には周縁部を除いて凹部が形成されており，熱可塑性シート１を挟んで上下重ねられた上型23と下型26の内部には，下型26の凹部27につながる圧縮空気供給空間23ａが形成される。この圧縮空気供給空間23ａ内に，上型23に設けられた送気ライン（パイプまたは通路）25ａを通じてコンプレッサ25から圧縮空気が送り込まれる（噴射される）。圧縮空気供給空間23ａに送り込まれた圧縮空気は圧縮空気供給空間23ａ内で膨張する。この膨張力によって熱可塑性シート１が下型26の凹部27の内壁に押し付けられて密着し，これによって熱可塑性シート１に容器本体11が形付けられる。なお，上型23の周縁部と下型26との間には熱可塑性シート１が挟まれているので，これらの間にはわずかな隙間が存在し，圧縮空気供給空間23ａ内の圧縮空気はこの隙間からわずかに外に漏れる。

下型26に形成された複数の凹部27のそれぞれに，凹部27につながる排気ライン（パイプまたは通路）29が接続されており，上述したように凹部27の内壁に熱可塑性シート１が押し付けられるときに，熱可塑性シート１と凹部27との間の空気が排気ライン29を通じて排出される。排気ライン29は１本に集約され，下型26の外部に設けられる空気の流量を計測するための流量計31に接続されている。図２を参照して，流量計31にはさらに漏れ判定ための判定装置32が信号線によって接続されている。流量計31および判定装置32の詳細は後述する。

複数の容器本体11が成形された熱可塑性シート１は充填装置28の下に送られ，ここで容器本体11のそれぞれに内容物14が充填される。

内容物14の充填を終えると，容器本体11の上部開口を閉じる工程に進む。ロール41から蓋体13となる蓋材フィルム２が送り出され，容器本体11が形成された熱可塑性シート１の上面に被せられる。容器本体11の形状を備える凹部44が形成された支持台43が熱可塑性シート１の下方に，シール装置42が熱可塑性シート１の上方に，それぞれ設置されている。支持台43およびシール装置42はいずれも上下方向に駆動可能であり，支持台43によって容器本体11を支えた状態で，シール装置42によって蓋材フィルム２が熱可塑性シート１に接着（ヒートシール）される。

最後にカッター45が用いられて，蓋材フィルム２から蓋体13が，熱可塑性シート１から容器本体11が，それぞれ打ち抜かれる。蓋付き容器10が完成する。

図４は，上述した判定装置32による判定処理を示すフローチャートである。図５は，横軸を経過時間，縦軸を上述した流量計31によって測定される排気流量とするグラフである。図５には正常品（漏れのない容器本体11）の流量変化グラフ61と，不良品（漏れのある容器本体11）の流量変化グラフ62とが示されている。

流量計31が測定する排気ライン29からの排気の流量（測定値）は，信号線を通じて判定装置32に与えられる。判定装置32は，ＣＰＵ，メモリ（ハードディスク等を含む）33，通信装置等を備えるコンピュータ装置であり，次に説明する漏れ判定処理を実行するためのプログラム，閾値等がメモリ33に記憶されている。流量計31には，容積流量計，コリオリ式流量計，渦流量計，差圧式流量計，熱式流量計その他の流量計を用いることができる。

また図５のグラフには閾値ＴＨが破線で示されている。以下に詳細に説明するように，閾値ＴＨは容器本体11の不良（漏れ）を判定するために用いられる値であり，判定装置32のメモリ33にあらかじめ設定（記憶）される。

上述したように，熱可塑性シート１に容器本体11を形成するときに，上型23と下型26の間の圧縮空気供給空間23ａに圧縮空気が供給される（図３参照）。圧縮空気が圧縮空気供給空間23ａにおいて膨張することで，熱可塑性シート１が下型26の凹部27の内壁に密着する。

圧縮空気によって熱可塑性シート１が凹部27の内壁に押し付けられるときに，熱可塑性シート１と凹部27との間の空気が排気ライン29を通じて排出され，流量計31を通過する。流量計31によって測定される排気流量を表すデータが判定装置32に与えられる。

図５のグラフを参照して，正常品においても（グラフ61），異常品においても（グラフ62），圧縮空気によって熱可塑性シート１が下型26の凹部27の内壁に押し付けられるときに熱可塑性シート１と凹部27との間の空気が排出されるので，排気が検知される。圧縮空気の供給（圧縮空気を利用したシート成形）は瞬間的に行われ，かつ圧縮空気供給空間23ａは上述したように完全には密閉されてはいないので，時間が経過すると，圧縮空気供給空間23ａにおける圧縮空気は外に漏れ，あるいは成形が完了して上型と下型が離間するので，正常品においても，異常品においても，排気ライン29を通じた排気は終了（停止）する。

図４を参照して，圧縮空気の供給開始のタイミングから，判定装置32は，所定時間の間，流量計31から出力される計測値を取得（メモリ33に記憶）し（ステップ51），漏れ判定閾値ＴＨ以上の流量があるかどうかを判定する（ステップ52）。

図５に示す正常品の流量変化グラフ61と異常品の流量変化グラフ62を対比する。正常品の流量変化グラフ61を参照して，正常品であれば排気流量は閾値ＴＨ未満である。この場合，判定装置32は容器本体11（一度に成形される２４個の容器本体11のすべて）を正常と判定する（ステップ52でNO，ステップ54）。他方，図５に示す異常品の流量変化グラフ62を参照して，異常品であると閾値ＴＨを超える圧縮空気の流量が計測される。容器本体11の底面または側面に穴（ピンホール）が存在する場合に，その穴を通じて漏れ出す圧縮空気が排気ライン29に流れ込み，これが流量計31によって計測されたものである。閾値ＴＨを超える流量が計測されると，判定装置32は容器本体11（一度に成形される２４個の容器本体11のすべて）を不良品と判定する（ステップ52でYES，ステップ53）。

不良判定された容器本体11（２４個の容器本体11のすべて）は内容物14の充填が停止され，正常判定された容器本体11のみに内容物14が充填される。漏れ（穴）のある容器本体11に内容物が充填されてしまうことが防止される。なお，充填されない容器本体11は，たとえば後工程に設置される重量選別機にて排出させることもできる。

流量変化グラフ61および流量変化グラフ62の波形データを微分し，ピークとなるタイミングＴ_１を，すなわち微分値がゼロとなるタイミングＴ_１を求め，タイミングＴ_１における流量値を用いて正常判定または不良判定を実行してもよい。

容器本体11が正常（穴があいていない）か，不良（穴があいている）かを判定するために用いられる閾値ＴＨは，穴をあけた容器本体11（検体）を意図的に作成し，その検体について計測される流量変化グラフに基づいて決定すればよい。

上述した実施例では，１本にまとめられた排気ライン29に１つの流量計31が接続されている。これに代えて，下型26に形成された複数の凹部27につながる排気ライン29のそれぞれに別個の流量計31を接続してもよい。１度に複数成形される複数の容器本体11のそれぞれについて，個々に漏れ検査をすることができる。この場合，漏れ（穴）のある容器本体11のみが充填されずに，漏れ（穴）のない容器本体11は充填されて，正規の蓋付き容器10となるため，不良品数を削減することができる。

上述した蓋付き容器10の製造装置（図２）の少なくとも一部，たとえば圧空成形装置，内容物14の充填装置，および蓋材フィルム２の接着装置の部分は，無菌チャンバ内に収納してもよい。内容物14を蓋付き容器10内に無菌充填することができる。

上述した実施例では，排気ライン29からの排気の流量を流量計31によって計測し，計測された流量値に基づいて容器本体11の正常および異常を判定している。流量計31に変えて，圧力計を排気ライン29に接続してもよい。容器本体11に穴があいていると，排気ライン29を流れる空気量が増え，圧力計によって計測される排気ライン29内の圧力が高くなる。圧力計から出力される圧力値に基づいても上述と同様に閾値と比較することで容器本体11の正常および異常を判定することができる。圧力計にはたとえば静電容量式圧力センサを用いることができる。

１ 熱可塑性シート
２ 蓋材フィルム
10 蓋付き容器
11 容器本体
12 フランジ部
13 蓋体
14 内容物
22 加熱装置
23 上型
23ａ 圧縮空気供給空間
24 成形補助プラグ
25 コンプレッサ
25ａ 送気ライン
26 下型
27 凹部
28 充填装置
29 排気ライン
31 流量計
32 判定装置
33 メモリ

Claims (5)

1. 加熱された熱可塑性シートから成形されるべき容器の形状を備える凹部が形成された下型，
   下型の凹部形成面に対向して配置され，対向面に，圧縮空気が供給される圧縮空気供給空間が形成された上型，
   上型の圧縮空気供給空間内に送気ラインを通じて圧縮空気を送り込む圧縮空気供給機構，
   下型の凹部につながる排気ラインに接続され，上記熱可塑性シートを挟んで重ねられた上型および下型の内部の上記圧縮空気供給空間内に圧縮空気が送り込まれたときに凹部から排出される空気の流量を計測する流量計，ならびに
   漏れ判定閾値が設定され，上記流量計によって計測される流量が上記漏れ判定閾値以上であるときに，上記容器に漏れがあると判定する判定装置を備えている，
   漏れ検査機能付圧空成形装置。
2. 上型に，熱可塑性シートを下型の凹部内に押し込む成形補助プラグが設けられている，
   請求項１に記載の漏れ検査機能付圧空成形装置。
3. 熱可塑性シートを加熱し，
   加熱された熱可塑性シートを，熱可塑性シートから成形されるべき容器の形状を備える凹部が形成された下型と，下型の凹部形成面に対向して配置され，対向面に，圧縮空気が供給される圧縮空気供給空間が形成された上型との間に挟み，
   上型の圧縮空気供給空間内に送気ラインを通じて送り込まれる圧縮空気によって上記熱可塑性シートを下型の凹部に密着させ，
   上記熱可塑性シートを下型の凹部に密着させるときに上記凹部から排出される空気の流量を，下型の凹部につながる排気ラインに接続される流量計によって計測し，
   計測される流量が漏れ判定閾値以上であるときに，上記容器に漏れがあると判定する，
   圧空成形容器の漏れ検査方法。
4. 加熱された熱可塑性シートから成形されるべき容器の形状を備える凹部が形成された下型，
   下型の凹部形成面に対向して配置され，対向面に，圧縮空気が供給される圧縮空気供給空間が形成された上型，
   上型の圧縮空気供給空間内に送気ラインを通じて圧縮空気を送り込む圧縮空気供給機構，
   下型の凹部につながる排気ラインに接続され，上記熱可塑性シートを挟んで重ねられた上型および下型の内部の上記圧縮空気供給空間内に圧縮空気が送り込まれたときの排気ライン内の空気の圧力を計測する圧力計，ならびに
   漏れ判定閾値が設定され，上記圧力計によって計測される圧力が上記漏れ判定閾値以上であるときに，上記容器に漏れがあると判定する判定装置を備えている，
   漏れ検査機能付圧空成形装置。
5. 熱可塑性シートを加熱し，
   加熱された熱可塑性シートを，熱可塑性シートから成形されるべき容器の形状を備える凹部が形成された下型と，下型の凹部形成面に対向して配置され，対向面に，圧縮空気が供給される圧縮空気供給空間が形成された上型との間に挟み，
   上型の圧縮空気供給空間内に送気ラインを通じて送り込まれる圧縮空気によって上記熱可塑性シートを下型の凹部に密着させ，
   上記熱可塑性シートを下型の凹部に密着させるときに，下型の凹部につながる排気ラインに接続される圧力計によって排気ライン内の圧力を計測し，
   計測される圧力が漏れ判定閾値以上であるときに，上記容器に漏れがあると判定する，
   圧空成形容器の漏れ検査方法。

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