JP2023097574A - 樹脂製ボトルの検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でありながらも、樹脂製ボトルにおける欠陥の有無をより精度良く検出することが可能な、樹脂製ボトルの検査装置を提供すること。【解決手段】液体充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルＰを起立状態で搬送する搬送手段２と、樹脂製ボトルＰを上下方向に圧縮する圧縮手段３と、圧縮手段３による圧縮開始点以降の樹脂製ボトルＰにおける液面の位置を検出する検出手段Ｄ１、Ｄ２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製ボトル飲料の製造工程において、ピンホール等の欠陥がないかを検査する装置及び方法に関する。

現在、ペットボトル飲料においては、ボトルの成型不良が原因で発生したピンホールによる液漏れ等の欠陥のリスクを伴うため、製造時の検査でピンホールの検出を行っている。

従来の検査装置としては、例えば、以下の特許文献１に示されるようなペットボトルのリーク検査装置が知られている。この検査装置では、飲料等を充填する前のペットボトルをメインロータの容器台上に載置し、装置のヘッドを下降させてペットボトルの口部に当接させ、ヘッドのパッキンによりペットボトルの口部をシールし、この状態でヘッドを介して圧縮空気源から圧縮空気をペットボトル内に供給する。そして、ペットボトル内へ所定量の圧縮空気を供給した後にペットボトル内を密閉し、メインロータによりペットボトルを円形軌道に沿って搬送しつつ、所定時間経過後にヘッドに接続された圧力センサによりペットボトル内の圧力を測定し、ペットボトルからのリーク（漏れ）を検出するように構成されている。

特開２０１２－１０３０２０号公報

従来の検査装置は、少なくとも、圧縮空気供給手段、圧縮空気を入れた後の樹脂製ボトルを密封する手段、及び樹脂製ボトル内の圧力変化を検出する圧力センサなどを必要とするため装置構成が複雑となるだけでなく、専用の設置スペースを用意する必要があるため既存の製造ラインに組み込むことが難しい。

尚、樹脂製ボトルの胴部に穴が開いている場合、飲料等を充填した後であれば、その穴からの液漏れによる液量減少を既存の入味検査装置により検出することによって、樹脂製ボトルにおける欠陥を検出することができる。

しかしながら、入味検査装置によって検出する方法では、穴の大きさが非常に小さい場合や、飲料等が存在しないヘッドスペース部分に穴が形成されている場合には、液漏れが生じ難くなるため、欠陥を検出することが難しくなるという問題があり、より精度の高い検査方法が求められている。

本発明の目的は、簡易な構成でありながらも、樹脂製ボトルにおける欠陥の有無をより精度良く検出することが可能な、樹脂製ボトルの検査装置及び検査方法を提供することにある。

本発明に係る検査装置の特徴は、液体充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルを起立状態で搬送する搬送手段と、前記樹脂製ボトルを上下方向に圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段による圧縮開始点以降の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出する検出手段と、を備える点にある。

本構成によれば、樹脂製ボトルを上下方向に圧縮することにより、ボトル内部における液面の変化を検出することで、当該樹脂製ボトルにおける欠陥の有無をより精度良く検出することが可能となる。

例えば、樹脂製ボトルのヘッドスペース部分に穴が存在する場合、圧縮時における空気抜けによる液面上昇を検出することによって、樹脂製ボトルの欠陥を検出することができる。また、樹脂製ボトルのヘッドスペース部分以外の胴体部分に穴が存在する場合は、樹脂製ボトルを圧縮することによって当該穴からの飲料の漏れを促すことができるため、液漏れによる液量減少を検出し易くなり、結果として樹脂製ボトルの欠陥検出精度が向上する。

さらに、圧縮手段と検出手段を設けるだけで良いので、装置構成は複雑化せず、既存の製造ラインにも組み込み易く設備コストも低廉に抑えることができる。

本発明に係る検査装置においては、液面の位置に基づいて、前記樹脂製ボトルにおける穴の有無を判定する判定手段を備えると好適である。

本構成によれば、判定手段を別途備えることによって、穴の有無の判定をより正確且つ迅速に実施することが可能となる。

本発明に係る検査装置においては、前記検出手段が、前記圧縮手段による圧縮終了時及び圧縮解除後の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出すると好適である。

本構成によれば、圧縮終了時における液面の位置を検出することによって樹脂製ボトルのヘッドスペース部分の穴の有無を検出することができ、圧縮解除後の樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出することによってヘッドスペース部分以外の胴体部分における穴の有無を検出することができる。従って、樹脂製ボトルのどの部分に穴があいていたとしても確実に検出することができる。

本発明に係る検査装置においては、前記圧縮手段は、前記搬送手段の延伸方向に沿って該搬送手段の上方に設けられており、前記樹脂製ボトルの搬送方向の下流側に向かうほど、前記搬送手段との距離が小さくなるように傾斜しており、前記樹脂製ボトルが移動するにつれて、前記樹脂製ボトルのキャップの上面に対する前記圧縮手段による押さえ付けが強くなることで前記樹脂製ボトルが圧縮されるように構成されると好適である。

本構成に係る圧縮手段によれば、樹脂製ボトルを搬送しながらその移動を妨げることなく確実に圧縮することができるたため、より効率的に欠陥を検出することができる。また当該圧縮手段は、搬送手段の上方に配置されるため、専用の設置スペースなどを特に設ける必要もない。

本発明に係る検査装置においては、前記圧縮手段が、前記樹脂製ボトルの搬送速度に応じて動くベルトであると好適である。

本構成によれば、樹脂製ボトルをよりスムーズに搬送しながら確実に圧縮することができる。

本発明に係る検査装置においては、前記圧縮手段による圧縮前の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出する予備検出手段を備えると好適である。

本構成によれば、圧縮前の液面の位置を検出することで、基準となる液面の位置を樹脂製ボトル毎に正確に把握することができるため、欠陥検出精度がより一層向上する。

本発明に係る検査方法の特徴は、液体充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルを起立状態で搬送する搬送工程と、前記樹脂製ボトルを上下方向に圧縮する圧縮工程と、圧縮開始点以降の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出する検出工程と、を含む点にある。

本方法によれば、樹脂製ボトルを上下方向に圧縮することにより、ボトル内部における液面の変化を検出することで、当該樹脂製ボトルにおける欠陥の有無をより精度良く検出することが可能となる。

検査装置の概略側面図である。 樹脂製ボトル飲料のヘッドスペース部分に穴がある場合の液面の位置を説明する図であり、（ａ）は圧縮前、（ｂ）は圧縮終了時、（ｃ）は圧縮解除後の状態を示す。 樹脂製ボトル飲料のヘッドスペース部分以外の胴体部分に穴がある場合の液面の位置を説明する図であり、（ａ）は圧縮前、（ｂ）は圧縮終了時、（ｃ）は圧縮解除後の状態を示す。

〔実施形態〕
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書中の上流・下流とは、樹脂製ボトルＰの搬送方向に従うものとする。

（樹脂製ボトル飲料製造ライン）
本実施形態における樹脂製ボトル飲料製造ラインは、ブロー成型機、樹脂製ボトルの搬送手段、洗浄設備、飲料充填設備、キャップ装着装置、検査装置、ラベラー装置、入味検査装置等を備える。

ブロー成型機によって成型された樹脂製ボトルは、ベルトコンベアなどの搬送手段によって洗浄設備に搬送されて洗浄工程が実施される。次いで、洗浄された樹脂製ボトルは、飲料充填設備に搬送されて充填工程が実施された後、キャップ装着装置によるキャップ装着工程が実施されてボトルキャップが装着される。

充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルは、搬送手段２によって起立状態で搬送されて、検査装置による検査が実施される。欠陥が検出された樹脂製ボトルＰについては排除され、欠陥が検出されない樹脂製ボトルはラベラー装置に搬送されてラベルが貼付される。ラベルが貼付された樹脂製ボトルは、入味検査装置により充填量をチェックされ、基準を満たすものについては梱包処理などが施されて出荷される。

（検査装置）
図１に示すように、本実施形態における検査装置１は、液体充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルＰを起立状態で搬送する搬送手段２と、樹脂製ボトルＰを上下方向に圧縮する圧縮手段３と、圧縮手段３による圧縮開始点以降の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する検出手段と、圧縮手段３による圧縮前の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する予備検出手段Ｄ３と、樹脂製ボトルＰにおける穴Ｈの有無を判定する判定手段（図示せず）と、を備える。

本実施形態における検出手段は、圧縮手段３による圧縮解除後の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する第１検出手段Ｄ１と、圧縮手段３による圧縮終了時の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する第２検出手段Ｄ２とを備える。

搬送手段２としては、樹脂製ボトルＰの底面を支持ながら搬送する公知のベルトコンベアなどを使用することができる。

予備検出手段Ｄ３は、第３撮像装置６と、コンピュータ等の画像処理装置（図示せず）とを備える。第３撮像装置６は、照明機器６ａとカメラ６ｂとを備えており、後述する圧縮手段３よりも上流側に配置される。樹脂製ボトルＰが撮像位置に到達したときに、照明機器６ａにより樹脂製ボトルＰを照明し、カメラ６ｂよって樹脂製ボトルＰからの透過光を撮像する。そして、図２（ａ）又は図３（ａ）に示すように、得られた画像を画像処理装置によって処理することにより、圧縮手段３による圧縮前の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する。

圧縮手段３は、搬送手段２の延伸方向に沿って搬送手段２の上方に設けられており、樹脂製ボトルＰの搬送方向の下流側に向かうほど搬送手段２との距離が小さくなるように傾斜している。即ち、圧縮手段３は、搬送中の樹脂製ボトルＰを上から徐々に押さえ付けてゆく押さえ手段として機能し、樹脂製ボトルＰが搬送されてゆくにつれて、樹脂製ボトルＰのキャップの上面に対する圧縮手段３による押さえ付けが強くなり、これにより樹脂製ボトルＰが圧縮されるように構成される。

圧縮手段３としては、例えば、公知のベルトなどを使用して構成することができる。圧縮手段３としてベルトを使用する場合、当該ベルトの速度は搬送手段２の搬送速度と連動していることが望ましい。

圧縮手段３の長手方向の長さは、例えば約１．５ｍとし、傾斜角度は、樹脂製ボトルＰの圧縮量Ｃが例えば３ｍｍ～５ｍｍ程度になるように設定すると良い。尚、樹脂製ボトルＰの圧縮量Ｃについては、圧縮手段３を通過した樹脂製ボトルＰにおいて圧縮による変形が残らない程度に設定することが望ましい。

第２検出手段Ｄ２は、第２撮像装置５と、コンピュータ等の画像処理装置（図示せず）とを備える。第２撮像装置５は、照明機器５ａとカメラ５ｂとを備えており、圧縮手段３の末端部分に配置される。尚、圧縮手段３の末端部分とは、圧縮手段３の両端部分のうち最も下流側に配置される部分を示し、最も上流側に配置される部分を先端部分と称する。樹脂製ボトルＰが撮像位置に到達したときに、照明機器により樹脂製ボトルＰを照明し、カメラによって樹脂製ボトルＰからの透過光を撮像する。そして、図２（ｂ）又は図３（ｂ）に示すように、得られた画像を画像処理装置によって処理することにより、圧縮手段３による圧縮終了時の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する。

第１検出手段Ｄ１は、第１撮像装置４と、コンピュータ等の画像処理装置（図示せず）とを備える。第１撮像装置４は、図示しない照明機器とカメラとを備えており、圧縮手段３よりも下流側に配置される。樹脂製ボトルＰが撮像位置に到達したときに、照明機器により樹脂製ボトルＰを照明し、カメラによって樹脂製ボトルＰからの透過光を撮像する。そして、図２（ｃ）又は図３（ｃ）に示すように、得られた画像を画像処理装置によって処理することにより、圧縮手段３による圧縮解除後の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する。尚、第１検出手段Ｄ１については、既設の入味検査装置を使用しても良い。

判定手段は、先ず、予備検出手段Ｄ３により検出された液面ＳとボトルキャップＢＣの下端との距離Ｔを測定する（図２（ａ）又は図３（ａ）参照）。そして、第１検出手段Ｄ１の第１撮像装置４により得られた画像において、ボトルキャップＢＣの下端から距離Ｔにある線を第１基準線Ｓ１として設定する（図２（ｃ）又は図３（ｃ）参照）。さらに、第２検出手段Ｄ２の第２撮像装置５により得られた画像において、ボトルキャップＢＣの下端から（距離Ｔ－圧縮量Ｃ）だけ離れた距離にある線を第２基準線Ｓ２として設定する（図２（ｂ）又は図３（ｂ）参照）。

次いで判定手段は、第１検出手段Ｄ１及び第２検出手段Ｄ２のそれぞれにおいて検出された液面Ｓが、予備検出手段Ｄ３により検出された液面ＳとボトルキャップＢＣの下端との距離Ｔの変化がない場合は、樹脂製ボトルＰに穴Ｈ（欠陥）がないとして判定する。

一方、判定手段は、第１検出手段Ｄ１において検出された液面Ｓが第１基準線Ｓ１よりも下にある場合、及び／又は第２検出手段Ｄ２において検出された液面Ｓが第２基準線Ｓ２よりも上にある場合に樹脂製ボトルＰに穴Ｈ（欠陥）がある判定する。

樹脂製ボトルＰのヘッドスペース部分ＨＳに穴Ｈが存在する場合、図２（ｂ）に示すように、樹脂製ボトルＰが圧縮を受けた際に、その穴Ｈから空気が抜け出ることで液面Ｓが第２基準線Ｓ２よりも上昇する。そして、図２（Ｃ）に示すように、圧縮手段３による圧縮がなくなると、抜け出た空気の量に相当する空気が穴Ｈから入ることによって、液面Ｓは予備検出手段Ｄ３により検出された液面Ｓと同じ位置（図２（ａ）参照）、即ち第１基準線Ｓ１の位置に戻る。従って、第２検出手段Ｄ２において検出された液面Ｓが第２基準線Ｓ２よりも上にある場合は、樹脂製ボトルＰのヘッドスペース部分ＨＳに穴Ｈが存在すると判定される。

また、樹脂製ボトルＰのヘッドスペース部分ＨＳ以外の胴体部分に穴Ｈが存在する場合、図３（ｂ）に示すように、樹脂製ボトルＰが圧縮を受けた際、液面Ｓは第２基準線Ｓ２と同じ位置にあるが、圧縮されたことによって樹脂製ボトルＰ内の飲料Ｌが穴Ｈから漏れ易くなる。そのため、図３（Ｃ）に示すように、圧縮手段３による圧縮がなくなると、漏れ出た飲料Ｌに相当する量の空気が穴Ｈから入り、その結果、液面Ｓが第１基準線Ｓ１よりも下がることになる。従って、第１検出手段Ｄ１において検出された液面Ｓが第１基準線Ｓ１よりも下にある場合は、樹脂製ボトルＰのヘッドスペース部分ＨＳ以外の胴体部分に穴Ｈが存在すると判定される。

尚、樹脂製ボトルＰに穴Ｈが存在しない場合は、樹脂製ボトルＰが圧縮を受けた際に空気も飲料Ｌも漏れ出すことがないため、液面Ｓは、第１基準線Ｓ１及び第２基準線Ｓ２のいずれとも同じ位置にある。

（検査方法）
本実施形態における樹脂製ボトルＰの検査方法は、
液体充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルＰを起立状態で搬送する搬送工程と、圧縮前の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する予備検出工程と、樹脂製ボトルＰを上下方向に圧縮する圧縮工程と、圧縮開始点以降の樹脂製ボトルＰにおける液面Sの位置を検出する検出工程と、樹脂製ボトルＰにおける穴Ｈの有無を判定する判定工程と、を含む。尚、本実施形態における検出工程は、圧縮解除後の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する第１検出工程と、圧縮終了時の樹脂製ボトルＰにおける液面Ｓの位置を検出する第２検出工程とを含む。

判定工程においては、先ず、予備検出工程により検出された液面ＳとボトルキャップＢＣの下端との距離Ｔが設定される（図２（ａ）又は図３（ａ）参照）。そして、第２検出工程における、樹脂製ボトルＰが圧縮されたときの、そのボトルキャップＢＣの下端から（距離Ｔ－圧縮量Ｃ）だけ離れた距離にある線を第２基準線Ｓ２として設定する（図２（ｂ）又は図３（ｂ）参照）。また、圧縮解除後の樹脂製ボトルＰにおけるボトルキャップＢＣの下端から距離Ｔにある線を第１基準線Ｓ１として設定する（図２（ｃ）又は図３（ｃ）参照）。

次いで、第１検出工程及び第２検出工程のそれぞれにおいて検出された液面Ｓが、第１基準線Ｓ１及び第２基準線Ｓ２のいずれとも同じ位置にある場合は、樹脂製ボトルＰに穴Ｈ（欠陥）がないとして判定する。

一方、第１検出工程において圧縮解除後に検出された液面Ｓが第１基準面Ｓ１より下にある場合、及び／又は第２検出工程において圧縮終了時に検出された液面Ｓが第２基準面Ｓ２より上にある場合は、樹脂製ボトルＰに穴Ｈ（欠陥）があるとして判定する。

〔その他の実施形態〕
１．上述の実施形態における予備検出手段Ｄ３又は予備検出工程については、第１基準線Ｓ１及び第２基準線Ｓ２が予め定められている場合、例えば、充填工程後の液面Ｓの位置が過去の充填結果からすでに判明している場合などには、必ずしも設けなくとも良い。

２．上述の実施形態における第１検出手段Ｄ１又は第１検出工程については必ずしも設けなくとも良く、第２検出手段Ｄ２又は第２検出工程のみを含む構成としても良い。

３．樹脂製ボトルＰ全体におけるヘッドスペース部分ＨＳが占める割合はヘッドスペース以外の部分と比べてかなり小さいため、穴が生じる可能性もかなり低いか、もしくはほぼ生じないと考えられる場合には、上述の実施形態における第２検出手段Ｄ２又は第２検出工程については必ずしも設けなくとも良く、第１検出手段Ｄ１又は第１検出工程のみを含む構成としても良い。

４．上述の実施形態における判定手段又は判定工程については、例えば検査員が直接判定をするような場合においては、必ずしも設けなくとも良い。

尚、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、樹脂製ボトル飲料の製造に関する技術の分野において好適に利用することができる。

１ 検査装置
２ 搬送手段
３ 圧縮手段
４ 第１撮像装置
５ 第２撮像装置
５ａ 照明機器
５ｂ カメラ
６ 第３撮像装置
６ａ 照明機器
６ｂ カメラ
Ｄ１ 第１検出手段（検出手段）
Ｄ２ 第２検出手段（検出手段）
Ｄ３ 予備検出手段
Ｔ 距離
Ｃ 圧縮量
Ｓ 液面
Ｓ１ 第１基準線
Ｓ２ 第２基準線
Ｐ 樹脂製ボトル
ＢＣ ボトルキャップ
ＨＳ ヘッドスペース部分
Ｈ 穴
Ｌ 飲料

Claims (7)

1. 液体充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルを起立状態で搬送する搬送手段と、
   前記樹脂製ボトルを上下方向に圧縮する圧縮手段と、
   前記圧縮手段による圧縮開始点以降の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出する検出手段と、を備える樹脂製ボトルの検査装置。
2. 液面の位置に基づいて、前記樹脂製ボトルにおける穴の有無を判定する判定手段を備える、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記検出手段が、前記圧縮手段による圧縮終了時及び圧縮解除後の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出する請求項１又は２に記載の検査装置。
4. 前記圧縮手段による圧縮前の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出する予備検出手段を備える請求項１～３のいずれか一項に記載の検査装置。
5. 前記圧縮手段は、前記搬送手段の延伸方向に沿って該搬送手段の上方に設けられており、前記樹脂製ボトルの搬送方向の下流側に向かうほど、前記搬送手段との距離が小さくなるように傾斜しており、前記樹脂製ボトルが移動するにつれて、前記樹脂製ボトルのキャップの上面に対する前記圧縮手段による押さえ付けが強くなることで前記樹脂製ボトルが圧縮されるように構成される請求項１～４のいずれか一項に記載の検査装置。
6. 前記圧縮手段が、前記樹脂製ボトルの搬送速度に応じて動くベルトである請求項５に記載の検査装置。
7. 液体充填工程とキャップ装着工程とを経た後の樹脂製ボトルを起立状態で搬送する搬送工程と、
   前記樹脂製ボトルを上下方向に圧縮する圧縮工程と、
   圧縮開始点以降の前記樹脂製ボトルにおける液面の位置を検出する検出工程と、を含む、樹脂製ボトルの検査方法。

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