JP4057139B2

JP4057139B2 - 損傷検出装置

Info

Publication number: JP4057139B2
Application number: JP10634298A
Authority: JP
Inventors: 敏郎石田
Original assignee: 日本テトラパック株式会社
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2018-04-16
Also published as: JPH11304767A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、損傷検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、牛乳、清涼飲料水等の液体食品が充填（てん）されたブリック型、多角形型等の包装容器を製造する場合、包装機において可撓（とう）性の積層体から成るウェブ状の包材を搬送しながら連続的にチューブ状にし、該チューブ状の包材内に液体食品を充填することによって包装容器を製造するようになっている。
【０００３】
そして、包材製造機によって製造されたウェブ状の包材は、リールの状態で包装機にセットされ、繰出機によって繰り出されて包装機内を搬送され、縦方向にシールされてチューブ状になる。
また、チューブ状の包材が下方に搬送される間に、上方から液体食品が包材内に充填される。次に、該包材は両側から密封用ジョーに挟持され、所定の間隔ごとに横方向にシールされ、枕（まくら）状、袋状等の原型容器が形成される。続いて、横方向にシールされた部分が切断され、各原型容器はあらかじめ形成された折り目に沿って所定の形状に成形され、一定量の液体食品を収容する複数の包装容器が完成する。
【０００４】
ところで、小型の包装容器においては、収容された液体食品を注出するために、包装容器の頂壁の所定位置に注出口が形成され、該注出口にプルタブが貼（ちょう）着されるようになっている。したがって、飲用時に該プルタブを引き剥（は）がすことによって前記注出口を開放することができる。
そのために、注出口形成装置が配設され、該注出口形成装置において、ウェブ状の包材における所定の間隔ごとに、成形用の折り目が形成されるとともにパンチ穴が形成され、該パンチ穴に対応させてインナシール及びプルタブが熱融着によって貼着されるようになっている。
【０００５】
この場合、インナシールは、熱融着に伴って変形させられるので、変形部分にピンホール等の損傷が発生しやすく、また、該損傷が発生することによってシール不良が生じてしまう。
そこで、前記インナシール及びプルタブが貼着された後の包材を損傷検出装置に送り、該損傷検出装置によって前記損傷を検出するようにしている。そのために、前記損傷検出装置においては、放電電極とアース電極とが所定の間隔を置いて配設され、前記放電電極とアース電極との間に包材を通し、かつ、放電電極とアース電極との間に所定の周波数（５０〔Ｈｚ〕）及び所定の振幅で発生させた電圧を印加すると、電圧に対応するコロナ放電が発生させられる。
【０００６】
この場合、前記損傷が発生していると、損傷した部分にコロナ放電が集中してしまう。このとき、前記放電電極とアース電極との間に流れる放電電流は、通常のコロナ放電が発生しているときに流れる放電電流より多い。
したがって、放電電極とアース電極との間に流れる放電電流を監視することによって、前記損傷を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の損傷検出装置においては、放電電極とアース電極との間に印加される電圧が低すぎると前記損傷の検出頻度が低くなってしまい、前記電圧が高すぎるとインナシール、プルタブ等の損傷部分がコロナ放電のエネルギーによって破損してしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来の損傷検出装置の問題点を解決して、検出頻度を高くすることができ、インナシール、プルタブ等が破損することがなく、損傷を検出するのに必要な検出用電圧を低くすることができる損傷検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の損傷検出装置においては、被検体を挟んで配設された第１、第２の電極と、所定のパターンで発生させられた基本波形、及び所定の振幅で、かつ、所定の高い周波数で発生させられた原波形によって変調を行うことにより検査波形を形成する波形形成回路と、前記検査波形に対応させて検出用電圧を発生させ、該検出用電圧を前記第１、第２の電極に印加する電圧印加手段と、前記第１、第２の電極間に流れる放電電流に基づいて、前記被検体に発生した損傷を検出する検出手段とを有する。
【００１０】
そして、前記検出用電圧は、前記パターンに対応して振幅が次第に大きくなる波形領域を備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は本発明の実施の形態における包装機の注出口形成装置の概略図、図３は本発明の実施の形態におけるインナシールの貼着状態を示す図である。
図２に示されるように、ウェブ状の包材１１は、リール１２の状態で包装機にセットされ、図示されない繰出機によって繰り出され、包装機内を矢印Ａ方向に搬送される。
【００１２】
前記包材１１は、紙基材の両面にポリエチレンが被覆された積層体で形成され、必要に応じてアルミニウム箔（はく）、バリヤ性樹脂等から成るバリヤー層が形成され、図示されない包装容器の表面に相当する部分に外装用の印刷が施される。
前記繰出機によって繰り出された包材１１は、ターンローラ１４、ダンサローラ１５、オフセットローラ１６、フィードローラ１７、マガジンローラ１８等を介してパンチ装置２０に送られる。なお、２１は前記包材１１上に付された図示されないマークを検出するためのマークセンサであり、前記マークを検出することによって包材１１の位置が判定される。
【００１３】
前記パンチ装置２０は、注出口となるパンチ穴５６を包材１１の設定箇所に形成するためのものであり、包材１１における垂直方向に搬送される部分に隣接させて配設される。
本実施の形態においては、例えば、一対のクリースローラ３３ａ、３３ｂによって包装容器の２箱分の折り目を包材１１に形成するようになっている。したがって、前記包材１１を停止させるたびに一対のパンチ穴５６を形成する必要があり、そのために、前記パンチ装置２０も包材１１の搬送方向に沿って一対配設される。
【００１４】
前記包材１１の搬送方向におけるパンチ装置２０より下流側には一対のインナシール貼着装置２２が配設される。そして、該インナシール貼着装置２２のインナテープリール２３からポリエチレン製のインナテープ２４が繰り出され、該インナテープ２４は、包材１１の搬送方向に対して直角に搬送され、前記パンチ穴５６に対応させて被検体としてのインナシール１３が包装容器の裏側から貼着される。
【００１５】
また、前記包材１１の搬送方向におけるインナシール貼着装置２２より下流側には一対のプルタブ貼着装置２５が配設される。そして、該プルタブ貼着装置２５のプルタブリール２６から、アルミニウム箔にポリエチレンを被覆して形成されたプルタブテープ２７が繰り出され、包材１１の搬送方向に対して直角に搬送され、前記パンチ穴５６に対応させて図示されないプルタブが包装容器の表側から貼着される。なお、本実施の形態においては、クリースローラ３３ａ、３３ｂ、パンチ装置２０、インナシール貼着装置２２及びプルタブ貼着装置２５はそれぞれ一対ずつ配設されるようになっているが、単体で配設することもできる。また、クリースローラ３３ａ、３３ｂは必ずしも必要ではなく、包材１１にあらかじめ折り目を付けておくことができる。さらに、前記プルタブテープ２７はポリエチレンだけで形成することもできる。
【００１６】
ところで、前記インナシール１３は、熱融着に伴って変形させられるので、変形部分にピンホール等の損傷が発生しやすく、また、該損傷が発生することによってシール不良が生じてしまう。
そこで、前記包材１１の搬送方向におけるプルタブ貼着装置２５より下流側には、前記損傷を検出するために、第１の電極としての放電電極３４、及び第２の電極としてのアース電極３５から成るコロナ放電発生部３１が配設される。前記放電電極３４及びアース電極３５は所定の距離を置いて平行に配設され、放電電極３４とアース電極３５との間を包材１１が搬送される。
【００１７】
また、前記包材１１の搬送方向におけるコロナ放電発生部３１より下流側には前記一対のクリースローラ３３ａ、３３ｂが配設される。したがって、該クリースローラ３３ａ、３３ｂを回転させると、設定位置で停止させられた包材１１は、包装容器の２箱分の距離だけ送られ、このとき、前記パンチ穴５６の位置に対応させて包装容器を形成するための折り目が形成される。
【００１８】
そして、折り目が形成された包材１１は、図示されない充填装置に搬送され、チューブ状にされ、該チューブ状の包材１１内に液体食品を充填することによって包装容器が製造される。
次に、損傷検出装置について説明する。
図１は本発明の実施の形態における損傷検出装置のブロック図、図４は本発明の実施の形態における損傷検出装置の概略図、図５は本発明の実施の形態における波形形成回路によって形成される検査波形を表す図、図６は本発明の実施の形態における検出用電圧の波形を表す図、図７は本発明の実施の形態におけるシーケンス制御回路の動作を示す図である。なお、図７において、横軸に時間を、縦軸に検出用電圧及びアラーム信号を採ってある。
【００１９】
図４において、３１はコロナ放電発生部であり、該コロナ放電発生部３１は、先端を包材１１に向けて植設された複数の図示されないピンから成る放電電極３４、及び平坦（たん）なアース電極３５から成る。なお、前記各ピンはステンレス鋼によって形成され、各ピンのピッチは２〜３〔ｍｍ〕にされる。そして、前記包材１１は、アース電極３５上に載置され、かつ、放電電極３４及びアース電極３５によって挟まれた状態で搬送される。また、前記放電電極３４は、支持機構３６によって包材１１の上方に支持され、かつ、支持機構３６を調整することによって矢印Ｂ、Ｃ方向に移動させられる。本実施の形態において、前記各ピンの先端と包材１１との間の距離は２〔ｍｍ〕程度にされる。
【００２０】
前記放電電極３４と昇圧トランス３７とが高圧ケーブルＬ１によって、アース電極３５と昇圧トランス３７とが高圧ケーブルＬ２によってそれぞれ接続されるとともに、制御盤３８と昇圧トランス３７とがラインＬ３、Ｌ４によって接続される。
そして、前記コロナ放電発生部３１には、前記包材１１に付された図示されないマークを検出するためのマークセンサ４１が配設され、該マークセンサ４１によって前記マークを検出することにより、包材１１の位置を判定することができる。また、前記放電電極３４に隣接させて温度センサ４２が配設され、該温度センサ４２によってコロナ放電発生部３１の雰囲気温度が検出される。
【００２１】
次に、前記制御盤３８の詳細について説明する。
図１において、１１は包材、３１はコロナ放電発生部、３４は放電電極、３５はアース電極である。そして、前記放電電極３４と昇圧トランス３７とが高圧ケーブルＬ１によって、アース電極３５と昇圧トランス３７とが高圧ケーブルＬ２によって接続される。また、４４は、所定の周波数、本実施の形態においては、５００〔Ｈｚ〕で、かつ、所定の振幅で交流の原波形を発生させる原発振器、４５は所定のパターンで発生させられた直流の基本波形を発生させる波形発生回路、４６は前記基本波形を前記原波形によって変調し、図５に示されるような検査波形を形成する波形形成回路である。
【００２２】
この場合、前記検査波形は、シーケンス制御回路４８から波形発生回路４５に送られるオン・オフ信号ＳＧ１がオンになるのに伴って、振幅が次第に大きくなり、所定時間だけピーク値を保持した後、前記オン・オフ信号ＳＧ１がオフになるのに伴って、振幅が次第に小さくなる。なお、必要に応じて波形発生回路４５によって発生させられる基本波形のパターンを変更し、前記検査波形の振幅が次第に大きくされるときの変化率（傾き）を変更することもできる。
【００２３】
そして、前記包材１１の各インナシール１３（図３）に対応させて前記オン・オフ信号ＳＧ１をオン・オフさせることによって、各インナシール１３に発生した損傷を検出することができる。そのために、前記マークセンサ４１によってマークが検出され、包材１１の位置が判定され、包材１１の位置に基づいて、コロナ放電発生部３１にインナシール１３が到達するときの第１のタイミング、及びコロナ放電発生部３１からインナシール１３が離れるときの第２のタイミングが設定され、前記第１のタイミングでオン・オフ信号ＳＧ１がオンにされ、第２のタイミングでオン・オフ信号ＳＧ１がオフにされる。
【００２４】
したがって、オン・オフを繰り返すことによって、包材１１を搬送しながら連続的に前記損傷を検出することができる。なお、前記シーケンス制御回路４８には前記損傷を自動的に検出するための自動モード、及び手動で検出するための手動モードを切り換えるための切換スイッチ４９が配設される。また、図示されない入力装置等から前記シーケンス制御回路４８に外部信号ＳＧ２が送られ、シーケンス制御回路４８から図示されない表示装置等に出力信号ＳＧ３が送られる。
【００２５】
そして、前記波形形成回路４６において形成された検査波形は、増幅器５１に送られて増幅され、前記シーケンス制御回路４８からの起動信号ＳＧ４に基づいて昇圧トランス３７に対して出力される。その結果、該昇圧トランス３７において電圧が変換され、昇圧トランス３７から高圧ケーブルＬ１、Ｌ２を介して放電電極３４とアース電極３５との間に検出用電圧が印加されて、放電電極３４とアース電極３５との間の空間にコロナ放電が発生させられる。なお、前記増幅器５１及び昇圧トランス３７によって電圧印加手段が構成される。
【００２６】
ところで、包材１１及びインナシール１３は、紙基材、樹脂等によって形成される。したがって、前記包材１１を放電電極３４とアース電極３５との間に置いたときに、前記インナシール１３に損傷が発生していると、損傷した部分にコロナ放電が集中し、このとき、前記放電電極３４とアース電極３５との間に流れる放電電流（例えば、１５〔ｍＡ〕）は、通常のコロナ放電が発生しているときに流れる放電電流（例えば、２〔ｍＡ〕）より多くなる。
【００２７】
したがって、放電電極３４とアース電極３５との間に流れる放電電流を検出手段としての放電電流検出器５２によって検出することができる。そして、前記シーケンス制御回路４８は、検出された放電電流と閾（しきい）値とを比較し、放電電流が閾値より多い場合に前記損傷を検出し、図７に示されるようにアラーム信号を発生させる。
【００２８】
また、損傷が検出されると、前記放電電流検出器５２の図示されない停止手段は、増幅器５１に対して停止信号ＳＧ５を出力し、増幅器５１から昇圧トランス３７への検査波形の出力を停止させる。その結果、図７に示されるように、放電電極３４とアース電極３５との間への検出用電圧の印加も停止させられる。
前記検出用電圧のピーク値は、予測される損傷の程度に対応させて前記増幅器５１のゲインを調整することによって変化させられ、例えば、ピンホールの径が０．０２〔ｍｍ〕以上のときに３〜３．５〔ｋＶ〕に、０．０２〔ｍｍ〕未満で０．０１〔ｍｍ〕以上のときに３．５〜５〔ｋＶ〕に、０．０１〔ｍｍ〕未満であるときに５〜６〔ｋＶ〕に設定される。したがって、検出用電圧のピーク値が必要以上に高くならないので、損傷検出装置の消費電力を少なくすることができる。
【００２９】
そして、ピンホールの径が小さく、検出用電圧を、例えば、６〔ｋＶ〕のように高くする必要がある場合、放電電流検出器５２における検出感度を微調整することができるように感度微調整器５３が配設される。なお、該感度微調整器５３においては、ディジタル数値で検出感度を設定することができる。
ところで、前述されたように、前記波形形成回路４６によって発生させられる検査波形は図５に示されるように、オン・オフ信号ＳＧ１がオンになると、振幅が次第に大きくされ、所定時間だけピーク値を保持した後、前記オン・オフ信号ＳＧ１がオフになると、振幅が次第に小さくされる。
【００３０】
したがって、昇圧トランス３７から高圧ケーブルＬ１、Ｌ２を介して放電電極３４とアース電極３５との間に印加される検出用電圧も、図６に示されるように、前記検査波形と同様に前記基本波形のパターンに対応する形状を有し、振幅が次第に大きくされる第１の波形領域ＡＲ１、所定時間だけピーク値を保持する第２の波形領域ＡＲ２、及び振幅が次第に小さくされる第３の波形領域ＡＲ３から成る。
【００３１】
ここで、損傷の程度が大きく、例えば、ピンホールの径が大きい場合、検出用電圧の振幅が小さいレベルＶ１でピンホールにコロナ放電が集中し、このとき、前記放電電極３４とアース電極３５との間に流れる放電電流が多くなり、損傷が検出される。また、損傷の程度が小さく、例えば、ピンホールの径が小さい場合、検出用電圧の振幅が大きいレベルＶ２でピンホールにコロナ放電が集中し、このとき、前記放電電極３４とアース電極３５との間に流れる放電電流が多くなり、損傷が検出される。
【００３２】
その結果、損傷の程度に応じた最も短い時間で損傷を検出することができ、検出頻度を高くすることができる。
また、損傷が検出されると、直ちに停止信号ＳＧ５が出力され、増幅器５１から昇圧トランス３７への検査波形の出力が停止させられるとともに、放電電極３４とアース電極３５との間への検出用電圧の印加も停止させられる。
【００３３】
したがって、損傷検出装置の処理時間を短くすることができる。また、所定時間内において損傷を検出する能力、すなわち、損傷検出装置の繰返し検査能力を高くすることができる。
しかも、原波形の周波数が高くされるので、損傷検出装置の処理時間を短くすることができるだけでなく、波形形成回路４６の応答性を向上させることができるので、安定した検査波形を精度良く発生させることができる。さらに、検査波形の精度が高くなる分、検出用電圧を精度良く発生させることができるので、損傷の検出精度を高くし、損傷を確実に検出することができる。
【００３４】
また、検出用電圧が徐々に高くされるので、損傷の検出を開始したときにインナシール１３に加わるショックを小さくすることができる。したがって、損傷の検出に伴ってインナシール１３、図示されないプルタブ等が破損されることはない。
次に、前記包材１１の位置と検出用電圧との関係について説明する。
【００３５】
図８は本発明の実施の形態における包材の位置と検出用電圧との関係を示す図である。この場合、実際は、放電電極３４が固定され、包材１１が搬送されるが、便宜上、包材１１を固定し、放電電極３４を移動させた状態を示す。
図において、１１は包材、１３はインナシール、３４は放電電極、５６はパンチ穴、５７はプルタブ、５８は前記放電電極３４を構成するピンである。該各ピン５８の周囲に、損傷を検出することができる検査領域Ｑが形成される。なお、検出用電圧は便宜的に極大値の推移で表される。
【００３６】
前記放電電極３４が位置Ｓ１に置かれ、前端のピン５８がインナシール１３の縁部１３ａより距離δだけ手前に到達すると、オン・オフ信号ＳＧ１（図１）がオンにされ、検出用電圧の振幅が大きくなり始める。次に、前記放電電極３４が位置Ｓ２に置かれ、前端のピン５８がインナシール１３の折曲部１３ｂに到達すると、前記振幅がピーク値にされ、その後、前記オン・オフ信号ＳＧ１がオフにされるまで振幅はピーク値に保持される。
【００３７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、損傷検出装置においては、被検体を挟んで配設された第１、第２の電極と、所定のパターンで発生させられた基本波形、及び所定の振幅で、かつ、所定の高い周波数で発生させられた原波形によって変調を行うことにより検査波形を形成する波形形成回路と、前記検査波形に対応させて検出用電圧を発生させ、該検出用電圧を前記第１、第２の電極に印加する電圧印加手段と、前記第１、第２の電極間に流れる放電電流に基づいて、前記被検体に発生した損傷を検出する検出手段とを有する。
【００３９】
そして、前記検出用電圧は、前記パターンに対応して振幅が次第に大きくなる波形領域を備える。
この場合、前記損傷の程度が大きいときには、検出用電圧の振幅が小さいレベルで損傷を検出することができるので、損傷の程度に応じた最も低い検出用電圧で損傷を検出することができる。また、損傷検出装置の処理時間を短くすることができ、検出頻度を高くすることができる。
【００４０】
そして、検出用電圧が徐々に高くされるので、損傷の検出を開始したときに被検体に加わるショックを小さくすることができる。したがって、損傷の検出に伴って被検体が破損されることはない。
しかも、原波形の周波数を高くすることによって、損傷検出装置の処理時間を短くすることができるだけでなく、安定した検査波形を精度良く発生させることができる。さらに、検査波形の精度が高くなる分、検出用電圧を精度良く発生させることができるので、損傷の検出精度を高くし、損傷を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における損傷検出装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における包装機の注出口形成装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるインナシールの貼着状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における損傷検出装置の概略図である。
【図５】本発明の実施の形態における波形形成回路によって形成される検査波形を表す図である。
【図６】本発明の実施の形態における検出用電圧の波形を表す図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるシーケンス制御回路の動作を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における包材の位置と検出用電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
１３インナシール
３４放電電極
３５アース電極
３７昇圧トランス
４６波形形成回路
５１増幅器
５２放電電流検出器
ＡＲ１第１の波形領域
ＡＲ２第２の波形領域
ＡＲ３第３の波形領域
ＳＧ５停止信号

Claims

（ａ）被検体を挟んで配設された第１、第２の電極と、
（ｂ）所定のパターンで発生させられた基本波形、及び所定の振幅で、かつ、所定の高い周波数で発生させられた原波形によって変調を行うことにより検査波形を形成する波形形成回路と、
（ｃ）前記検査波形に対応させて検出用電圧を発生させ、該検出用電圧を前記第１、第２の電極に印加する電圧印加手段と、
（ｄ）前記第１、第２の電極間に流れる放電電流に基づいて、前記被検体に発生した損傷を検出する検出手段とを有するとともに、
（ｅ）前記検出用電圧は、前記パターンに対応して振幅が次第に大きくなる波形領域を備えることを特徴とする損傷検出装置。
前記検出用電圧のピーク値は予測される損傷の程度に対応させて設定される請求項１に記載の損傷検出装置。
前記検出手段によって前記損傷が検出されたときに、停止信号を電圧印加手段に対して出力し、前記検出用電圧の印加を停止させる停止手段を有する請求項１に記載の損傷検出装置。