JP4371058B2

JP4371058B2 - 充填システムおよび充填方法

Info

Publication number: JP4371058B2
Application number: JP2005014633A
Authority: JP
Inventors: 一裕宮地; 克之戸塚; 信博高橋; 晋次渡辺; 英昭広瀬; 明彦柿本
Original assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd; Shibuya Corp
Current assignee: Morinaga Milk Industry Co Ltd; Shibuya Corp
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2025-01-21
Also published as: JP2006199354A

Description

本発明は充填システムおよび充填方法に関し、詳しくは袋状容器に流動体を充填する充填システムおよび充填方法に関する。

従来、袋状の胴部と当該胴部より突出する口部とを備えた袋状容器に、食品や飲料などの流動体を充填する充填システムが知られている。
このような充填システムとして、上記胴部が膨らんでいない状態で供給された袋状容器に対し、最初に袋状容器内に圧縮空気を封入して胴部内の気圧の測定し、さらに膨らませた袋状容器から内部の気体を排出したうえで、袋状容器に流動体の充填を行う充填システムが知られている。（特許文献１）
そしてこの特許文献１の充填システムでは、袋状容器内に封入した圧縮気体の気圧が、所定時間経過後にどれだけ下降したかを測定することで、袋状容器の孔の有無を検出している。
特開２０００−２１１６９２号公報

しかしながら、上記特許文献１では、封入した気体の気圧の減少を測定するために袋状容器を所定時間密封しなければならず、また気圧測定用の設備が必要となることから、袋状容器の検査には時間がかかると共に検査装置の構成が複雑になるという問題がある。
また、上記特許文献１では流動体の充填を行う前に袋状容器から気体を排出しており、非効率的であった。
このような問題に鑑み、本発明は効率的で構成の容易な充填システムを提供すると共に、効率的に流動体の充填を行うことの可能な充填方法を提供するものである。

すなわち、本発明における充填システムは、袋状の胴部と、当該胴部より突出する口部とを備えた袋状容器に流動体を充填するフィラを備えた充填システムにおいて、
上記フィラの上流に、上記袋状容器内部に気体を供給して上記胴部を膨らます気体供給装置と、当該気体供給装置によって膨らまされた胴部の外観を検査する膨らみ検査装置とを設けると共に、上記フィラの下流に不良と判断された袋状容器をリジェクトするリジェクト装置を設け、
上記フィラは制御手段によって制御され、上記フィラは、上記気体供給装置によって胴部の膨らまされた袋状容器に内容物の充填を行い、上記膨らみ検査装置が袋状容器の不良を検出すると、上記制御手段はフィラを制御して当該袋状容器に流動体の充填を行わず、当該袋状容器は上記リジェクト装置によりリジェクトされることを特徴としている。

また本発明における充填方法は、袋状の胴部と、当該胴部より突出する口部とを備えた袋状容器に流動体をフィラによって充填する充填方法において、
上記フィラの上流に、上記袋状容器内部に気体を供給して上記胴部を膨らます気体供給装置と、当該気体供給装置によって膨らまされた胴部の外観を検査する膨らみ検査装置とを設けると共に、上記フィラの下流に不良と判断された袋状容器をリジェクトするリジェクト装置を設け、
上記フィラは、上記気体供給装置によって胴部の膨らまされた袋状容器に内容物の充填を行い、上記膨らみ検査装置が袋状容器の不良を検出した際には、上記フィラは当該袋状容器に流動体の充填を行わず、当該袋状容器を上記リジェクト装置によりリジェクトすることを特徴としている。

上記充填システムによれば、袋状容器の検査をその内圧ではなく外観で検査するため、特許文献１のように内圧の低下を待つための時間や、袋状容器を密閉するための設備が必要なくなり、効率的で構成が容易な膨らみ検査装置によって袋状容器の検査を行うことができる。
また、特許文献１のように膨らませた袋状容器から気体を排出する必要がなく、また検査によって不良と判断された袋状容器には流動体を充填しないので、効率的に流動体の充填を行うことができる。
さらに、不良と判断された袋状容器はフィラの下流に設けられたリジェクト装置によってリジェクトされるので、充填不良などの他の理由で不良と判断された袋状容器と共にリジェクトすることができ、フィラの上流にリジェクト装置を設ける必要がなくなる。

また上記充填方法によれば、袋状容器の検査をその内圧ではなく外観で検査するため、特許文献１のように内圧の低下を待つ必要はなく、袋状容器の検査を短時間に行うことができる。
そして特許文献１のように袋状容器内の内圧の低下を監視するために一定期間袋状容器を密閉する必要がなく、さらに検査によって不良と判断された袋状容器には流動体を充填しないうえ、一度膨らませた容器から気体を排出させる必要もないことから、効率的に流動体の充填を行うことができる。

以下図示実施例について説明すると、図１は袋状容器１に流動体の充填からキャッピングを行う充填システム２を示し、特に本実施例の充填システム２では、上記流動体として果肉等の固形物を含んだヨーグルトのような流動性の低い液体の充填を行う。
最初に上記袋状容器１について説明すると、図２は袋状容器１の断面図を示し、袋状容器１は流動体の充填される胴部３と、当該胴部３の図示上方より突出する口部４とから構成され、上記口部４の先端には図示しないキャップが装着される。
上記胴部３はアルミ製で表面に樹脂コーティングの施されたフィルム３ａから構成され、図示左右に示す胴部３の正面および背面となるフィルム３ａの間には、胴部３の側面を構成する図示しないフィルムが設けられ、各フィルムの周縁部は相互に溶着されている。
上記口部４は樹脂製で略円筒形状を有し、その内径は一定で、外周には飲用時に唇の接触する吸い口５、キャップの螺合するねじ部６、搬送時に使用する保持部７、上記正面および背面のフィルム３ａによって接着保持される接着部８がそれぞれ形成される。
上記保持部７は、上下３箇所に形成されたフランジ７ａと、これらのフランジ７ａの間に形成された把持面７ｂとから構成されており、上記把持面７ｂは上記正面および背面のフィルム３ａに対して直交する方向に形成されている。
本実施例において、袋状容器１は下記回転ホイールによって搬送され、このとき回転ホイールに設けられた保持手段によって上下いずれか一方の上記把持面７ｂが保持されるようになっている。
そして、隣接する回転ホイール間で袋状容器１の受け渡しを行う際には、保持手段によって保持されていない把持面７ｂが、受け渡し先となる回転ホイールの保持手段によって保持されるようになっている。
さらに本実施例の袋状容器１が充填システム２に供給される際には、上記胴部３の側面のフィルム３ａが折畳まれて正面および背面のフィルム３ａが相互に当接した状態となっており、胴部３内に流動体が充填されると、当該胴部３内の流動体の液面の上方にはヘッドスペースが形成される。

図１に示すように、充填システム２は気体供給装置１１、膨らみ検査装置１２、フィラ１３、ヘッドスペース潰し装置１４、キャッパ１５、外観検査装置１６、リジェクト装置１７を備え、これらは図示しない制御手段によって制御されると共に、第１〜第３クリーンルーム１８Ａ〜１８Ｃ内に収容されている。
また、本実施例の充填システム２では搬送手段としての第１〜第１１回転ホイールＡ〜Ｋによって袋状容器１を搬送しており、奇数番号の第１、第３、第５、第７、第９、第１１回転ホイールＡ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉ、Ｋは反時計方向に回転し、偶数番号の第２、第４、第６、第８、第１０回転ホイールＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊは時計方向に回転する。
そして気体供給装置１１は第３回転ホイールＣを、膨らみ検査装置１２は第４回転ホイールＤを、フィラ１３は第５回転ホイールＥを、ヘッドスペース潰し装置１４は第７、第８回転ホイールＧ，Ｈを、キャッパ１５は第９回転ホイールＩを、外観検査装置１６は第１０回転ホイールＪを、リジェクト装置１７は第１１回転ホイールＫをそれぞれ備えている。
そして上記第１クリーンルーム１８Ａには上記第１回転ホイールＡが、第２クリーンルーム１８Ｂには第２〜第１０回転ホイールＢ〜Ｊが、第３クリーンルーム１８Ｃには第１１回転ホイールＫがそれぞれ設置されている。
上記第１、第３クリーンルーム１８Ａ，１８Ｃは大気圧に、第２クリーンルーム１８Ｂは陽圧に設定されており、このうち上記第２クリーンルーム１８Ｂは上記第６回転ホイールＦの位置で隔壁１９により区画され、上記フィラ１３の収容されている空間がより陽圧に設定されている。

上記第１回転ホイールＡが図示しない袋状容器供給装置から袋状容器１を受け取ると、袋状容器１は第２回転ホイールＢを介して気体供給装置１１に搬送され、気体供給装置１１は袋状容器１に気体を供給して上記胴部３を膨らませる。
次に袋状容器１が気体供給装置１１から第４回転ホイールＤに受け渡されると、膨らみ検査装置１２により上記胴部３が正常に膨らんでいるか否かが検査される。
フィラ１３では袋状容器１に流動体の充填を行い、その後ヘッドスペース潰し装置１４において流動体の充填された袋状容器１を圧縮して、上記胴部３に充填された流動体の上方に位置する空間、すなわち上記ヘッドスペースを減少させる。
そして、キャッパ１５によってキャッピングされた袋状容器１は、外観検査装置１６によって検査され、上記リジェクト装置１７は上記膨らみ検査装置１２および外観検査装置１６が不良と判断した袋状容器１をリジェクトし、良品と判断した袋状容器１を図示しない後工程へと受け渡すようになっている。

次に上記回転ホイールについて説明する。一例として、図３、図４に上記第７、第８回転ホイールＧ，Ｈを示し、第７、第８回転ホイールＧ，Ｈは、支持円筒２１Ｇ，２１Ｈの内部で回転する駆動軸２２Ｇ，２２Ｈと、当該駆動軸２２Ｇ，２２Ｈに固定された回転テーブル２３Ｇ，２３Ｈとを備え、第７、第８回転ホイールＧ，Ｈには、回転テーブル２３Ｇ，２３Ｈの外周に沿って等間隔に構成の異なる第１、第２保持手段２４Ｇ，２５Ｈが設けられている。
そして本実施例では、第７回転ホイールＧに設けられた第１保持手段２４Ｇは上記奇数番号の回転ホイールに備えられており、第８回転ホイールＨに設けられた第２保持手段２５Ｈは偶数番号の回転ホイールに備えられている。

上記第１保持手段２４Ｇは袋状容器１における口部４の保持部７を保持するグリッパ２６Ｇと、当該グリッパ２６Ｇを開閉する開閉機構２７Ｇとを備え、本実施例のグリッパ２６Ｇは上記保持部７における上方の把持面７ｂを両側から把持するようになっている。
またグリッパ２６Ｇが袋状容器１を保持したときに、袋状容器１の胴部３を構成する正面及び背面のフィルム３ａが、回転テーブル２３Ｇの半径方向に直交するよう、上記グリッパ２６Ｇが上記保持部７を保持する部分には凹部２６Ｇａが形成されている。
上記開閉機構２７Ｇについて図４、図５を用いて説明すると、開閉機構２７Ｇは回転テーブル２３Ｇを貫通して設けられて上記グリッパ２６Ｇを回転自在に保持する回転軸２８Ｇと、当該回転軸２８Ｇの下方に設けられたギヤ２９Ｇと、一端が一方の回転軸２８Ｇに固定され、他端にはカムフォロア３０Ｇが設けられているアーム３１Ｇと、回転テーブル２３Ｇより下方に向けて設けられたステー３２Ｇと、上記アーム３１Ｇとステー３２Ｇとの間に弾装されたばね３３Ｇと、上記支持円筒２１Ｇに固定されたカム３４Ｇとを備えている。
上記カム３４Ｇは上記グリッパ２６Ｇが開放される位置で拡径し、閉鎖される位置で縮径する外周面を有しており、これら拡径部と縮径部との間は滑らかな曲線でつながれている。
そして回転テーブル２３Ｇが回転すると、これに伴ってカムフォロア３０Ｇが水平方向に移動し、これによりアーム３１Ｇが回転軸２８Ｇを中心に回転し、上記ギヤ２９Ｇにより両方の回転軸２８Ｇが回転して、グリッパ２６Ｇが開閉する。

次に上記第２保持手段２５Ｈについて説明するが、ここでは図８に示す上記第４回転ホイールＤに設けられた同一の構成を有する第２保持手段２５Ｄを用いて説明する。
第２保持手段２５Ｄは上記袋状容器１の口部４における保持部７の下方側の把持面７ｂを、３方向から保持するようになっており、回転テーブル２３Ｄの内方から保持する背面側保持部材３５Ｄと、側面から保持する１対の両側保持部材３６Ｄとを備えている。
背面側保持部材３５Ｄは回転テーブル２３Ｄに固定され、当該背面側保持部材３５Ｄにおける回転テーブル２３Ｄ内方の端部には、コ字形に形成された板ばね３７Ｄが固定されている。
そして当該板ばね３７Ｄの両端には上記両側保持部材３６Ｄが固定されるとともに、２つの両側保持部材３６Ｄの間には図示しないばねが弾装されている。
上記背面側保持部材３５Ｄには上記保持部７の把持面７ｂの間隔に合わせて凹部３５Ｄａが形成され、この凹部３５Ｄａによって保持部７を収容すると、袋状容器１の胴部３を構成する正面および背面のフィルム３ａが、回転テーブル２３Ｄの半径方向に直交するようになっている。
上記両側保持部材３６Ｄには、上記凹部３５Ｄａに収容された保持部７が脱落しないよう、保持部７の端部を支持する凹部３６Ｄａが形成されている。
また、上記両側保持部材３６Ｄの先端には、斜めにガイド形状３６Ｄｂが形成されており、上流側に位置する第３回転ホイールＣの第１保持手段２４Ｃと第２保持手段２５Ｄとが互いに接近したときに、第１保持手段２４Ｃに保持された袋状容器１の保持部７を両側保持部材３６Ｄの間に導くようになっている。

このような構成により、上記第１保持手段２４Ｇと第２保持手段２５Ｈとの間では、以下のようにして袋状容器１の受け渡しが行なわれる。
最初に、第１保持手段２４Ｇから第２保持手段２５Ｈへと受け渡す際について説明すると、袋状容器１を保持した第１保持手段２４Ｇが第２保持手段２５Ｈに接近すると、第１保持手段２４Ｇに保持された袋状容器１の保持部７は上記ガイド形状３６Ｈｂによって両側保持部材３６Ｈの間に進入し、板ばね３７Ｈおよびばねの弾性力に抗して両側保持部材３６Ｈを押し広げる。
そして上記保持部７が背面側保持部材３５Ｈの凹部３５Ｈａに収容されると、板ばね３７Ｈおよびばねの弾性力により両側保持部材３６Ｈが閉じ、その後上記開閉機構２７Ｇにより第１保持手段２４Ｇのグリッパ２６Ｇが開くと、袋状容器１が第１保持手段２４Ｇから第２保持手段２５Ｈに受け渡される。
次に、第２保持手段２５Ｈから第１保持手段２４Ｇへと受け渡す際について説明すると、袋状容器１を保持した第２保持手段２５Ｈが第１保持手段２４Ｇに接近し、その後上記開閉機構２７Ｇによりグリッパ２６Ｇが保持部７を把持する。
グリッパ２６Ｇに保持された保持部７は板ばね３７Ｈおよびばねの弾性力に抗して両側保持部材３６Ｈを押し広げ、上記保持部７は背面側保持部材３５Ｈおよび両側保持部材３６Ｈの凹部３５Ｈａ、３６Ｈｂから離脱し、袋状容器１が第２保持手段２５Ｈから第１保持手段２４Ｇに受け渡される。
なお、上記各回転ホイールにおいて、上記第２保持手段の代わりに上記第１保持手段を設けることも可能であり、また上記第１、第２保持手段の構成は従来公知であって、その他の構成を有する保持手段を使用することも可能である。

図６は上記気体供給装置１１を示し、気体供給装置１１は上記第１保持手段２４Ｃを備えた第３回転ホイールＣと、袋状容器１に気体を供給する気体供給手段４１と、各第１保持手段２４Ｃを昇降させる昇降手段４２Ｃとを備えている。
第３回転ホイールＣの回転テーブル２３Ｃは、上記第７、第８回転ホイールＧ，Ｈと異なり、回転テーブル２３Ｃの外周に形成されたギヤ４３Ｃを介して図示しない駆動手段によって回転する。
上記気体供給手段４１は、回転テーブル２３Ｃの上方に固定された支承部材４４と、当該支承部材４４に固定されて袋状容器１に気体を供給するエアノズル４５と、各エアノズル４５に窒素や空気などの気体を供給する図示しないエアタンクとから構成されている。
上記支承部材４４の内部には上記エアノズル４５とエアタンクとを連結する図示しない配管が設けられ、この配管の途中にはロータリージョイント４６が設けられている。
上記エアノズル４５は各第１保持手段２４Ｃの上方に設けられ、袋状容器１の口部４の内径よりも小径な小径部４５ａと、大径の大径部４５ｂとを備え、上記小径部４５ａを口部４の内部に挿入し、大径部４５ｂで口部４を封鎖するようになっている。
なお、袋状容器１へ気体を供給する際には、若干気体の供給圧力を高めれば、口部４を封鎖せず、すなわちエアノズル４５を口部４に触れない状態で気体の供給を行うことができる。
また、上記エアノズル４５は制御手段によって制御される図示しない電磁弁を備え、制御手段は上記エアノズル４５が口部に挿入されると電磁弁を開き、その後所定時間が経過すると電磁弁を閉鎖して気体の供給を停止するようになっている。
上記昇降手段４２Ｃは、回転テーブル２３Ｃを貫通するように設けられてその上端に上記第１保持手段２４Ｃが固定された支持棒４７Ｃと、支持棒４７Ｃの下部に設けられたカムフォロア４８Ｃと、第３回転ホイールＣの本体部４９Ｃに固定されたカム５０Ｃとから構成されている。
そして、図６の右方は上記昇降手段４２Ｃにより第１保持手段２４Ｃが下降した状態を示し、図示左方は昇降手段４２Ｃにより第１保持手段２４Ｃが上昇端に位置してエアノズル４５が袋状容器１内に挿入されている状態を示している。

図７は膨らみ検査装置１２を示し、この膨らみ検査装置１２は第４回転ホイールＤの支持円筒２１Ｄに連結されたステー５１を介して保持されている。
膨らみ検査装置１２は上記制御手段に接続された４組の発光素子５２および受光素子５３によって構成され、第４回転ホイールＤによって搬送される袋状容器１の上方に発光素子５２が、下方に受光素子５３が固定されている。
図８は上方から見た発光素子５２の配置図であり、４つの発光素子５２は第４回転ホイールＤによって搬送される袋状容器１の４隅となる位置に配置されるとともに、受光素子５３はこれら発光素子５２の真下に設けられていて、発光素子５２から照射された光を受光するように設けられている。
このため、気体供給手段４１によって正常に膨らんだ袋状容器１が上記図７の位置に到達すると、発光素子５２からの光が袋状容器１の胴部３によって遮られ、一方、フィルム３ａの穴明きやフィルム３ａの溶着不良などの何らかの原因により袋状容器１が正常に膨らまなかった場合には、いずれかの受光素子５３が発光素子５２からの光を受光することとなる。
また第４回転テーブルＤは図示しないエンコーダ等の回転位置検出手段を備えており、この回転位置検出手段は袋状容器１が上記図７の位置に到達する度に、制御手段に信号を送信するようになっている。
そして制御手段はこの回転位置検出手段からの信号を受信すると同時に、受光素子５３が発光素子５２からの光を受光しているか否かを検出し、４つの受光素子５３のうち１つでも受光素子５３が発光素子５２からの光を受光している場合には、制御手段は当該袋状容器１を不良品と判断する。

図９は上記フィラ１３の断面図を示し、フィラ１３は上記第５回転ホイールＥと、流動体を充填する流動体供給手段６１と、第５回転ホイールＥの第１保持手段２４Ｅを昇降させる昇降手段４２Ｅとを備えている。
なお、上記昇降手段４２Ｅは上記気体供給装置１１の昇降手段４２Ｃと同様の構成を有しているので、詳細な説明を省略するが、図中には上記昇降手段４２Ｃの符合に対し、末尾の文字をＣからＥに変更した符合を使用する。
第５回転ホイールＥは上記第３回転ホイールＣと同様、回転テーブル２３Ｅの外周に沿って形成されたギヤ４３Ｅを介して図示しない駆動手段により回転するようになっている。
流動体供給手段６１は、回転テーブル２３Ｅの上方に固定されて回転テーブル２３Ｅと共に回転する支承部材６２と、当該支承部材６２に固定され袋状容器１に流動体を供給する充填ノズル６３と、配管６４を介して各充填ノズル６３に流動体を供給する図示しない流動体タンクとから構成され、上記配管６４の途中には流動体の流量を計測する流量計６５と、ロータリージョイント６６とが設けられている。
上記充填ノズル６３は従来公知の構成を有しているので詳細な説明を省略するが、それぞれ第１保持手段２４Ｅの上方に設けられており、充填ノズル６３の径は袋状容器１の口部４の内径よりも小径で、口部４の全長よりも長めに製造されている。
また充填ノズル６３は制御手段によって制御される図示しない液バルブの開閉により流動体の充填を行い、この液バルブは回転テーブル２３Ｅの下方に設けられたロータリージョイント６７を介して接続された図示しないエアタンクからのエア圧によって開閉するようになっている。
そして昇降手段４２Ｅは袋状容器１に流動体を充填する位置で第１保持手段２４Ｅを最も高い位置に上昇させるようになっており、この位置において、充填ノズル６３の先端は図２に示すように上記口部４の下端部よりも若干下方に突出し、かつ口部４と充填ノズル６３とが相互に接触しないようにされている。
この状態で制御手段は上記液バルブを開放して流動体を袋状容器１に供給し、流量計６５が所定流量の流動体を検出すると、制御手段は液バルブを閉じて充填を終了し、その後昇降手段４２Ｅは第１保持手段２４Ｅを下降させるようになっている。

そしてフィラ１３には流動体の充填が終了した充填ノズル６３の外周を検査する充填ノズル検査装置７１が設けられており、この充填ノズル検査装置７１は第４、第６回転ホイールＤ、Ｆの間であって、第１保持手段２４Ｅが袋状容器１を把持していない区間を移動する充填ノズル６３の検査を行うようになっている。
上記充填ノズル検査装置７１は、図１０に示す撮影手段７２を２組有しており、この撮影手段７２はステー７３によって固定された照明７４およびカメラ７５とから構成され、照明７４およびカメラ７５は共にケース７６内に収容されている。
上記照明７４は充填ノズル６３の表面に光を照射するとともに、上記カメラ７５は充填ノズル６３を水平方向から撮影するようになっていて、上記照明７４にはＬＥＤを使用し、またカメラ７５にはモノクロのＣＣＤカメラを使用することができる。
さらに、２台のカメラ７５は、充填ノズル６３のほぼ全周を撮影するために、第５回転ホイールＥによって回転移動する充填ノズル６３の軌跡に対し、接線方向前後から撮影するようになっている。
なお、上記カメラ７５を接線方向一直線上に設ける必要はないが、接線方向前後方向から充填ノズル６３を撮影することで、充填ノズル６３の外周のほとんど全てを撮影することができる。
そして、上記カメラ７５が撮影した画像は制御手段によって二値化処理され、従来公知の技術によって充填ノズル６３表面に流動体などの異物が付着しているか否かが判断される。
その結果、制御手段が充填ノズル６３の表面に異物が付着していると判断した場合、充填ノズル６３と口部４との間から、流動体が袋状容器１の外部にあふれたものと考えられる。

上記ヘッドスペース潰し装置１４について説明すると、図３、図４に示すように、第７、第８回転ホイールＧ，Ｈの回転テーブル２３Ｇ、２３Ｈには、各第１、第２保持手段２４Ｇ，２５Ｈの位置に板状の押圧部材８１Ｇ，８１Ｈが設けられている。
この押圧部材８１Ｇ，８１Ｈは固定部材８２Ｇ，８２Ｈによりそれぞれ回転テーブル２３Ｇ、２３Ｈに取付けられており、押圧部材８１Ｇ，８１Ｈは膨らんだ状態の袋状容器１の胴部３の上部と当接するように設けられ、押圧部材８１Ｇ，８１Ｈの下面の高さは搬送される袋状容器１内の流動体の液面よりも若干高い位置に設定されている。
このため、第８回転ホイールＨの第２保持手段２５Ｈが第７回転ホイールＧの第１保持手段２４Ｇから袋状容器１を受け取る位置では、上記押圧部材８１Ｇ，８１Ｈが相互に接近する。
その結果、押圧部材８１Ｇ，８１Ｈによって袋状容器１が圧縮され、袋状容器１内部の流動体上方に位置する気体が口部４より排出されて、上記ヘッドスペースが減少する。
このとき袋状容器１の受け渡し位置での第７、第８回転ホイールＧ，Ｈの押圧部材８１Ｇ，８１Ｈの間隔は上記ヘッドスペースが極力少なくなるような位置に予め設定してあり、この押圧部材８１Ｇ，８１Ｈの間隔は状況に応じて調節可能となっている。

上記キャッパ１５は第９回転ホイールＩと図示しないキャッピング手段とを備え、また外観検査装置１６は第１０回転ホイールＪと検査手段とを備えている。
これらキャッパ１５および外観検査装置１６は従来公知の構成を有しているので、その詳細な説明は省略するが、外観検査装置１６ではキャッピングの良否や、袋状容器１全体を検査し、この外観検査装置１６で不良な袋状容器１が検出されると、制御手段に対して異常信号が送信されるようになっている。

上記リジェクト装置１７は、第１１回転ホイールＫを備えており、この第１１回転ホイールＫには、良品と判断された袋状容器１を後工程へと搬送する良品搬送手段９１と、不良品と判断された袋状容器１を図示しないリジェクト箱へと搬送する不良品搬送手段９２とが接続されている。
第１１回転ホイールＫの第１保持手段２４Ｋは制御手段により開閉が制御され、上述した膨らみ検査装置１２や外観検査装置１６で不良と判断された袋状容器１だけを不良品搬送手段９２に受け渡すようになっている。

このような構成を有する充填システム２の動作について以下に説明すると、図示しない袋状容器供給装置により袋状容器１が第１回転ホイールＡに受け渡されると、この袋状容器１は第２回転ホイールＢを介して気体供給装置１１へと搬送される。
ここで、上記袋状容器供給装置から供給される袋状容器１は圧縮されて胴部３内の気体が排出された状態となっている。
袋状容器１が気体供給装置１１の第３回転ホイールＣに受け渡されると、第１保持手段２４Ｃに保持された袋状容器１は昇降手段４２Ｃによって上昇し、エアノズル４５の小径部４５ａが袋状容器１の口部４内に挿入され、大径部４５ｂによって口部４が密閉される。
すると、制御手段が電磁弁を制御してエアノズル４５より気体の供給を開始し、所定時間だけ気体を供給したら、制御手段は電磁弁を制御して気体の供給を停止させる。
その結果、袋状容器１が良品である場合、当該袋状容器１の胴部３は膨らみ、一方袋状容器１の胴部３に接着不良やフィルム３ａの破れ等の不良がある場合、上記胴部３は十分に膨らまないこととなる。

気体供給装置１１によって膨らまされた袋状容器１は、その形状を維持したまま第４回転ホイールＤへと受け渡され、上記膨らみ検査装置１２によって胴部３が正常に膨らんでいるか否かの検査が行なわれる。
具体的には、搬送される袋状容器１の位置は上記回転位置検出手段によって検出されており、袋状容器１が図７に示す４つの発光素子５２の下方に位置すると、回転位置検出手段は制御手段にその旨を送信し、制御手段はそのとき受光素子５３に発光素子５２からの光が受光されているか否かを検出する。
袋状容器１の胴部３が正常に膨らんでいる場合、上記発光素子５２から照射された光は袋部によって遮られて受光素子５３に受光されず、この場合制御手段は当該袋状容器１を良品と判断する。
一方、袋状容器１の胴部３が正常に膨らんでいない場合、少なくともひとつの受光素子５３が発光素子５２からの光を受光することとなるので、この場合制御手段は当該袋状容器１を不良品と判断する。
そして制御手段は、不良品と判断した袋状容器１について、今後当該袋状容器１が各回転ホイールのどの位置を搬送されるかを監視する。
以上のように、本実施例の充填システム２によれば、袋状容器１を第４回転ホイールＤによって連続的に搬送しながら袋状容器１の良否判断をすることができるので、効率的に検査を行うことができる。
また、本実施例の膨らみ検査装置１２は、搬送される袋状容器１の上下に発光素子５２および受光素子５３を設けるだけであるので、構成が容易であり、低コストに袋状容器１の検査を行うことができる。

このようにして袋状容器１の検査が終了すると、第４回転ホイールＤからフィラ１３の第５回転ホイールＥへと袋状容器１が受け渡され、フィラ１３では袋状容器１に流動体が充填される。
具体的には、袋状容器１が第５回転ホイールＥの第１保持手段２４Ｅによって保持されると、第１保持手段２４Ｅが昇降手段４２Ｅによって上昇し、袋状容器１の口部４に充填ノズル６３が挿入され、当該充填ノズル６３の先端は口部４の下端部位置よりも若干下方まで挿入され、なおかつ充填ノズル６３と口部４は相互に接触しないように挿入される。
上記位置まで充填ノズル６３が挿入されると、制御手段は液バルブを制御して流動体の充填を開始し、流量計が所定量の流動体の流量を検出したら、液バルブを制御して流動体の充填を停止させる。
このとき充填される流動体の流量は、流動体の液面が上記充填ノズル６３の先端に触れない位置となるように設定されており、充填が終了すると昇降手段４２Ｅにより第１保持手段２４Ｅが下降し、充填ノズル６３は口部４より離脱する。
さらに制御手段は、上記膨らみ検査装置１２において不良と判断された袋状容器１が第１保持手段２４Ｅに保持されたことを認識すると、当該袋状容器１の口部４に充填ノズル６３が挿入されても、上記液バルブを作動させず、流動体の充填を行わないようになっている。

以上のように、胴部３の膨らんだ袋状容器１に対し、充填ノズル６３を口部４に対して接触させずに挿入してから流動体を充填することで、流動体が袋状容器１の口部４に付着することを防止し、衛生的に流動体の充填を行うことができる。
すなわち、特許文献１のように内部の気体を排出した袋状容器１に充填ノズル６３を密着させない状態で流動体の充填を行うと、上記流動体が袋状容器１からあふれ、流動体が袋状容器１の口部４や充填ノズル６３の外周に付着してしまう。
付着した流動体が劣化や腐食の早いヨーグルトの場合、付着した流動体を放置することは衛生上好ましくなく、また袋状容器１からあふれた流動体を洗浄すると、今度は洗浄に使用する液体が袋状容器１に進入してしまい、品質に影響を与えるおそれがある。
また、充填ノズル６３を口部４の下端よりも突出させた状態で充填を開始し、さらに流動体の液面が充填ノズル６３の先端に触れないようにすることで、充填ノズル６３の外周に流動体が付着するのを防止することができる。
すなわち、本実施例のように充填する流動体が果肉入りのヨーグルトのような固形物を含んだ流動性の低い液体の場合、充填ノズル６３から噴出させる際の整流が困難であることから、充填ノズル６３を口部４の下端よりも突出させた状態で充填することで、充填ノズル６３から噴出する流動体は充填ノズル６３と口部４との間に挟まることなく、胴部３内に充填され、流動体が充填ノズル６３の外周に付着するのが防止される。
なお、充填ノズル６３の先端の位置は、少なくとも口部４の下端部位置と同一の位置とすればよく、これにより流動体が充填ノズル６３の外周に付着するのを防止することができる。

流動体の充填が終了した袋状容器１はその後第７回転ホイールＧへと受け渡される一方、当該袋状容器１に流動体を充填した充填ノズル６３は、充填ノズル検査装置７１の撮影手段７２によってその外周の検査が行なわれる。
上記充填ノズル検査装置７１のカメラ７５は充填ノズル６３を挟むように接線方向に設けられているため、充填ノズル６３のほぼ全周を撮影することができ、撮影された画像は制御手段によって二値化された後、異物の有無が判定される。
そして制御手段が上記画像に異物を検出すると、制御手段は直ちに充填システム２全体を停止させ、異物の付着した充填ノズル６３によって他の袋状容器１に流動体の充填を行わないようにする。

上記フィラ１３によって流動体の充填された袋状容器１は、その後第６回転ホイールＦを介してヘッドスペース潰し装置１４を構成する第７回転ホイールＧへと受け渡される。
第７回転ホイールＧが第６回転ホイールＦから袋状容器１を受け取ると、第７回転ホイールＧに設けられた押圧部材８１Ｇが袋状容器１の胴部３に接触する。
さらに第７回転ホイールＧが回転して、第１保持手段２４Ｇに保持された袋状容器１が第８回転ホイールＨに接近すると、第７、第８回転ホイールＧ，Ｈの押圧部材８１Ｇ，８１Ｈが相互に接近し、上記胴部３を両側から圧縮することとなる。
このとき、上記押圧部材８１Ｇ，８１Ｈは袋状容器１内の流動体の液面よりも上方に設けられているので、流動体上方のヘッドスペースが圧縮され、口部４からは胴部３内の気体が排出され、流動体が噴出してしまうのを防止している。
このようにして上記ヘッドスペースを潰すことにより、胴部３内の気体が排出されるので、ヨーグルト等の流動体の品質を劣化させる原因となる気体の容積を減少させることができる。

そして、上記ヘッドスペース潰し装置１４によってヘッドスペースの減少した袋状容器１は、その形状を維持したまま第８回転ホイールＨからキャッパ１５の第９回転ホイールＩに受け渡され、当該キャッパ１５において袋状容器１の口部４にキャップが取付けられる。
そして、キャッピングの終了した袋状容器１は外観検査装置１６の第１０回転ホイールＪへと受け渡され、この外観検査装置１６ではキャッピングの良否判定や、流動体が袋状容器１から洩れでていないかが検査される。
この外観検査の方法については従来公知であるので、詳細な説明を省略するが、制御手段は不良の検出された袋状容器１を記憶し、今後当該袋状容器１が各回転ホイールのどの位置を搬送されるかを監視する。
そして袋状容器１が第１０回転ホイールＪからリジェクト装置１７の第１１回転ホイールＫに受け渡されると、制御手段は上記膨らみ検査装置１２や外観検査装置１６において不良品と判断された袋状容器１を不良品搬送手段９２に受け渡し、それ以外の良品と判断された袋状容器１を良品搬送手段９１へと受け渡す。

なお、上記実施例では流動体として固形物を含んだ流動性の低い液体を充填しているが、固形物の含まれていない液体や、流動性の高い液体であっても充填可能であることは言うまでもない。
そして流動性の高い液体を充填する場合には、上記充填ノズル６３を袋状容器１の口部４内に挿入しなくとも、流動体の充填を行うことが可能である。

本実施例に係る充填システムの配置図。袋状容器についての断面図。第７、第８回転ホイールに関する平面図。第７、第８回転ホイールに関する側面図。第７回転ホイールの開閉機構を示す平面図。気体供給装置を示す側面図。膨らみ検査装置を示す側面図。膨らみ検査装置における発光素子の配置図。フィラを示す側面図。充填ノズル検査装置の撮影手段を示す側面図。

符号の説明

１袋状容器２充填システム
３胴部４口部
１１気体供給装置１２膨らみ検査装置
１３フィラ５２発光素子
５３受光素子６３充填ノズル
７１充填ノズル検査装置

Claims

袋状の胴部と、当該胴部より突出する口部とを備えた袋状容器に流動体を充填するフィラを備えた充填システムにおいて、
上記フィラの上流に、上記袋状容器内部に気体を供給して上記胴部を膨らます気体供給装置と、当該気体供給装置によって膨らまされた胴部の外観を検査する膨らみ検査装置とを設けると共に、上記フィラの下流に不良と判断された袋状容器をリジェクトするリジェクト装置を設け、
上記フィラは制御手段によって制御され、上記フィラは、上記気体供給装置によって胴部の膨らまされた袋状容器に内容物の充填を行い、上記膨らみ検査装置が袋状容器の不良を検出すると、上記制御手段はフィラを制御して当該袋状容器に流動体の充填を行わず、当該袋状容器は上記リジェクト装置によりリジェクトされることを特徴とする充填システム。
上記膨らみ検査装置は、光を照射する発光素子と、当該発光素子からの光を受光する受光素子とを備え、
上記発光素子と受光素子とをそれぞれ袋状容器を挟んだ位置に配置すると共に、胴部が正常に膨らんでいる場合は発光素子からの光が胴部により遮られて受光素子は受光せず、胴部が正常に膨らんでいない場合は発光素子からの光を受光素子が受光するように配置して、
受光素子が光を受光したときの袋状容器を不良と判断することを特徴とする請求項１に記載の充填システム。
上記フィラは、上記袋状容器の口部を上方に向けて保持する保持手段と、上記口部に上方から挿入されてその先端から流動体を供給する充填ノズルと、上記保持手段もしくは充填ノズルの少なくともいずれか一方を昇降させる昇降手段とを備え、
上記昇降手段は上記充填ノズルの先端を口部の胴部側端部位置、もしくは上記端部よりも胴部の内部に突出した位置まで挿入させ、この状態で充填ノズルが流動体の供給を行うことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の充填システム。
上記フィラは袋状容器に流動体を充填する充填ノズルと、袋状容器に流動体を充填した充填ノズルの外周の検査を行う充填ノズル検査装置とを備え、
充填ノズル検査装置が充填ノズルの外周に異物を検出すると、異常信号を発することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の充填システム。
上記流動体は、固形物を含んだ流動性の低い液体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の充填システム。
上記袋状容器の胴部は、複数枚のアルミ製のフィルムの端部を相互に溶着して構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の充填システム。
袋状の胴部と、当該胴部より突出する口部とを備えた袋状容器に流動体をフィラによって充填する充填方法において、
上記フィラの上流に、上記袋状容器内部に気体を供給して上記胴部を膨らます気体供給装置と、当該気体供給装置によって膨らまされた胴部の外観を検査する膨らみ検査装置とを設けると共に、上記フィラの下流に不良と判断された袋状容器をリジェクトするリジェクト装置を設け、
上記フィラは、上記気体供給装置によって胴部の膨らまされた袋状容器に内容物の充填を行い、上記膨らみ検査装置が袋状容器の不良を検出した際には、上記フィラは当該袋状容器に流動体の充填を行わず、当該袋状容器を上記リジェクト装置によりリジェクトすることを特徴とする充填方法。