JP4391804B2 - 試験用ダミー容器 - Google Patents

Description

本発明は、容器に液体を充填する充填装置を試験するための試験用ダミー容器に関する。

瓶等の容器にビール等の液体を充填する充填装置がある。瓶等の衝撃に弱い容器は、傷や罅等があると、充填装置における充填の際に炭酸ガス圧等に破裂しうる。容器が破裂すると、その容器に対して液体を充填し製品として出荷することができないのは勿論であるが、その破裂した容器の破片を除去したり、他の容器にその破片が混入しないことを保証したりする必要がある。

このような破片は、容器が破裂した時点では、その破裂した容器の周辺の容器内に混入する可能性はない。これは、容器へのビール等の充填中は、容器の口部が充填バルブアセンブリの下端のセンタリングカップ又はチューリップと呼ばれる部材によって覆われているからである。

そこで、容器の破裂が検知されると、充填装置に対する容器の供給を停止して、その時点で充填装置が処理している容器（破裂した容器を除く）に液体を充填し次工程の装置に送り出す（これを払い出しという）。ここで、次工程の装置に送り出された容器は、入味検査や外観検査等の検査で問題がない限り全て製品化することができる。

しかしながら、破裂した容器の破片は、その容器の破裂が起こった充填バルブアセンブリ及びその周辺の充填バルブアセンブリによって充填される容器に混入する可能性がある。したがって、前述の払い出しの後に、充填装置から破片を除去する必要がある。

そして、破片の除去に加えて、更に安全性を保証するために、破裂が起こった充填バルブアセンブリ及びその周辺の充填バルブアセンブリでは、規定量に満たない量（例えば、規定量の半分）の液体を容器に充填（このような充填を部分充填と呼ぶことにする）する。部分充填がなされた容器は、入味検査によって排斥されるので、破片が混入している可能性のある容器は製品化されることがない。部分充填は、例えば、充填装置が数回転する間、すなわち、破裂が起こった充填バルブアセンブリ及びその周辺の充填バルブアセンブリでそれぞれ数回にわたって、繰り返されうる。

なお、本出願人は、本願発明に関連する先行技術文献を把握していない。

瓶の破裂の検知及びそれに続く部分充填等からなる一連の処理（このような動作を破裂対応処理と呼ぶことにする）は、製品の安全性を確保する上で確実になされる必要がある。したがって、容器の破裂が起こった際に充填装置が破裂対応処理を確実に実行するかどうかを定期又は不定期に試験する必要がある。

しかしながら、このような試験のために、通常の容器に傷等を付けて破裂し易くして、これを使って試験を行うという方法は好ましくない。そのようにして準備された容器が常に破裂するとは限らないし、また、予定通りに破裂したとしても、充填装置に破片が飛び散ることになる。

本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、充填装置の試験を簡単化することを目的とする。

本発明の第１の側面に係る試験用ダミー容器は、所定条件下で高さ方向の寸法が小さくなり、該寸法の変化が前記充填装置によって検知されるように構成されている。

本発明の第２の側面に係る試験用ダミー容器は、所定条件下で第１状態から第２状態に変化し、該第１の状態から該第２の状態への変化が前記充填装置によって検知されるように構成される。

本発明の第３の側面に係る試験用ダミー容器は、第１部分と、前記第１部分を支持する第２部分と、当該試験用ダミー容器の高さ寸法が変化するように所定条件下で前記第１部分が前記第２部分に対して相対的に移動することを許す制御機構とを備える。

ここで、本発明の好適な実施形態によれば、前記第１部分は、開口した口部に連通した中空構造を有するシャフトを含むように構成され、前記制御機構は、前記充填装置から前記口部を通して前記シャフト内に供給されるガスの圧力を受けて、前記第２部分に対する前記第１部分の相対的な移動を許すように構成されることが好ましい。

更に、前記第２部分は、シリンダ部を含むように構成され、前記制御機構は、前記シリンダ内の空間を規定するピストンと、前記シャフトの位置を規制するシャフト位置規制部と、前記ピストンの移動に応じて前記シャフト位置規制部による前記シャフトの位置の規制を解除するカムとを有するように構成され、前記シャフトは、前記シャフト内の空間と前記シリンダ内の空間とを連通させるガス孔を有し、前記充填装置から前記口部を通して前記シャフト内に供給され更に前記ガス孔を通して前記シリンダ内の空間に供給されるガスの圧力により前記ピストンが移動するように構成されることが好ましい。

更に、前記カムは、前記ピストンが所定位置まで移動したときに前記ピストンの位置を固定するように構成されることが好ましい。

更に、前記試験用ダミー容器は、前記シャフト位置規制部を前記シャフトに押しつけるためのバネを更に備えることが好ましい。

本発明の試験用ダミー容器によれば、充填装置の試験を簡単化することができる。例えば、本発明の試験用ダミー容器を通常の容器群に混ぜて充填装置に供給することにより、容器が破裂等する状況を試験用ダミー容器で模擬的に再現することができる。したがって、例えば、実際の容器を破裂等させる方法における問題（例えば、再現性、破片の飛び散りなど）を根本的に解決することができる。

以下、本発明を実施するための最良と思われる形態を説明する。

図１は、充填装置（フィラー）及び打栓機を含む充填システムを模式的に示す平面図である。図１に示す充填システム１は、瓶容器にビール、発泡酒、炭酸飲料等の液体製品を充填し、該容器に蓋を打栓するように構成されうる。充填システム１は、大雑把には、瓶容器に液体製品を充填する充填装置（フィラー）３０と、充填装置３０によって液体製品が充填された瓶容器に蓋（例えば、王冠蓋）を打栓する打栓機５０とを備えている。

図２は、図１に示す充填装置３０を模式的に示す側面図である。充填装置３０は、複数のリフトシリンダ（リフト機構）３２が円周状に配置された回転輪（又は回転テーブル）３４と、複数の充填バルブアセンブリ３１が円周状に配置されたフィラーボウル３３とを備えている。

充填装置３０の周囲には、スターホイール２０が配置されていて、搬送路（コンベア）１０を通して送られてくる瓶容器５は、スターホイール２０によって充填装置３０のリフトシリンダ３２上に載せ置かれる。各リフトシリンダ３２の上方には、充填バルブアセンブリ３１が対向配置されている。充填バルブアセンブリ（充填機構）３１は、瓶容器５の口部をセンタリングするセンタリングカップ（又はチューリップ）と呼ばれる部材、充填に先立って瓶容器５内に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給系、充填時にフィラーボウル３３内のビール等の液体製品を瓶容器５に供給する液体供給系、充填時に瓶容器５内の炭酸ガスを排出するベントチューブ等を備えている。

リフトシリンダ３２は、スターホイール２０から瓶容器５を受け取ると、公転しながら徐々に瓶容器５を上昇させ、瓶容器５の口部を公転している充填バルブアセンブリ３１のセンタリングカップ内に押し込む。そして、炭酸ガス供給系によって瓶容器５へ炭酸ガスが充填され、その後、炭酸ガスを置換するように液体供給機構によって瓶容器５内にビール等の液体製品が充填される。この炭酸ガスの充填の際に、炭酸ガスの圧力によって瓶容器５が破裂（破損）しうる。

充填装置３０の下流側（出口側）には、搬送路（コンベア）４０を介して打栓機５０が配置されていて、液体製品が充填された瓶容器は、打栓機５０によって蓋が付され、更に、搬送路（コンベア）６０を通して次工程の装置、例えば、加温機（ウォーマー）、更にはラベル貼付装置（ラベラー）に送られうる。加温機は、液体製品の充填によって瓶容器の表面に生じうる結露を除去するために使用されうる。

搬送路１０には、充填装置３０に対する瓶容器の供給を遮断及び再開を制御するためのストッパ（容器制御装置）７０が配置されている。充填装置３０において瓶容器の破裂等の異常が発生した場合には、ストッパ７０によって充填装置３０に対する瓶容器の供給を停止させることができる。

充填装置３０は、容器検知センサ８０を有し、例えば、所定時間以上にわたって瓶容器が検知されない場合には、充填装置３０の運転が停止されうる。容器検知センサ８０は、典型的には、スターホイール２０に近い位置においてリフトシリンダ３２上の瓶容器の有無を検知することができるように配置されうる。

充填装置３０は、更に、瓶容器の破裂（破瓶）を検知する破裂検知センサ９０を備えている。破裂検知センサ９０は、例えば、リフトシリンダ３２の高さを検知することによって瓶容器の破裂を検知することができる。すなわち、瓶容器が破裂している場合には、リフトシリンダ３２は、正常な瓶容器が存在する場合よりも高い位置まで上昇する。したがって、リフトシリンダ３２の所定部の位置を測定すること、又は、所定高さまでリフトシリンダ３２の所定部が上昇しているか否かを検知することにより、瓶容器の破裂を検知することができる。

破裂検知センサ９０によって瓶容器の破裂が検知されると、破裂対応処理が実行される。図３は、破裂対応処理の流れを示す図である。この処理は、不図示の制御装置によって制御されうる。ステップＳ３１０で破裂検知センサ９０によって瓶容器の破裂が検知されると、ステップＳ３２０において、破裂に係る瓶容器に対応する充填バルブアセンブリ３１を特定しメモリに記憶する。ここで、充填バルブアセンブリ３１は、典型的には、１２０個、２００個というように多数個が配置されうる。破裂に係る瓶容器に対応する充填バルブアセンブリ３１は、例えば、破瓶検知センサ９０によって破裂が検知されたタイミングと、そのタイミングにおけるフィラーボウル３３又は回転輪３４の回転角度によって特定することができる。

次いで、ステップＳ３３０において、ストッパ７０を動作させて、充填装置３０に対する瓶容器の供給が停止される。なお、この段階では、充填処理を中止せずに、充填装置３０に残っている瓶容器（ただし、破裂した瓶容器を除く）及びストッパ７０の動作前にストッパ７０を通過した瓶容器の全てに対して液体製品の充填が実施されうる。そして、液体製品が充填された瓶容器は、搬送路４０に送り出され（払い出し）、打栓機５０に供給される。

ここで、一般的には、液体製品の充填のための液体充填機構のバルブ（充填バルブアセンブリ３１の部品）は、瓶容器内に所定の炭酸ガス圧が存在しない場合には開放されないので、このような充填装置３０においては、破裂した瓶容器に対しては液体製品が供給されない。ただし、炭酸ガス圧が存在しない場合においても液体充填機構が作動するタイプの充填装置３０においては、瓶容器の破裂の検知に応じて液体充填機構を停止させることが好ましい。

残存する瓶容器の払い出しに次いで、ステップＳ３５０において、清浄化装置（破片除去装置）１００によって瓶容器の破片を除去する。典型的には、清浄化装置１００は、液体をシャワー噴射することによって瓶容器の破片を除去することができる。このような清浄化は、例えば、フィラーボウル３３及び回転輪３２を回転させながら実施することができる。

次いで、ステップＳ３６０において、充填作業の再開直後に部分充填をさせるべき充填バルブアセンブリ３１を設定する。このような充填バルブアセンブリ３１として、典型的には、ステップＳ３２０で特定し記憶された充填バルブアセンブリ３１とその前後（回転方向の前方側及び後方側）の所定個数（例えば、前後２個ずつ）の充填バルブアセンブリ３１を設定することができる。部分充填をさせるべき充填バルブアセンブリ３１については、例えば、充填量を調整するカム機構を制御することによって充填量を制限することができる。部分充填における充填量は、例えば、規定量の半分に設定されうる。

次いで、ステップＳ３７０において、ストッパ７０による瓶容器の停止を解除して充填装置３０に対する瓶容器の供給を再開する。これにより充填作業が再開される。ただし、充填作業の再開後、例えば、フィラーボウル３３及び回転輪３４が所定回数（例えば、３回）だけ回転し終わる前（部分充填を実施する期間の終了前）は、ステップＳ３６０において設定された充填バルブアセンブリ３１による液体の充填は、部分充填の量として予め設定された量に制限される。部分充填がなされた瓶容器は、当然に下流側の入味検査機によって正常品のライン（搬送路）から排斥されうる。これによって、瓶容器の破片が混入している可能性がある製品の出荷を確実に防止することができる。

次いで、部分充填期間が終了すると、ステップＳ３８０において、部分充填をさせるべき充填バルブアセンブリ３１の設定を解除し、通常運転に復帰させる。以後は、再び破裂検知センサ９０によって破瓶が検知されるまで、又は、生産計画に従って充填装置３０の停止が指令されるまで、通常運転が継続される。

以下では、上記のような破裂対応処理が実際に機能するか否かを試験するために好適な試験用ダミー容器について説明する。図４及び図５は、本発明の好適な実施形態における試験用ダミー容器の構成を示す断面図である。ここで、図４は、正規状態の瓶容器のダミー品として機能する状態を示し、図５は、破裂状態の瓶容器のダミー品として機能する状態を示している。

図４に示す正規状態の試験用ダミー容器２００と図５に示す破裂状態の試験用ダミー容器２００とでは、高さ方向（軸方向）の寸法が異なっていることが分かる。この寸法の変化量は、充填装置３０の破裂検知センサ９０によって識別可能な大きさに設計される。すなわち、正規状態を表す試験用ダミー容器２００は、破裂検知センサ９０によって破裂状態としては検知されず（すなわち、破裂していない瓶容器として認識される）、破裂状態を表す試験用ダミー容器２００は、破裂検知センサ９０によって破裂状態として検知される。

正規状態（第１状態）を表す試験ダミー容器２００は、充填装置３０において、充填バルブアセンブリ３１によって炭酸ガスが充填されると、リフトシリンダ３２から受ける押圧力によって破裂状態（第２状態）を表す形態に移行する。破裂状態においては、試験用ダミー容器２００の高さ寸法が小さくなり、その寸法の変化量だけ充填装置３０のリフトシリンダ３２が上昇し、これが破瓶検知センサ９０によって瓶容器の破裂として検知される。この検知に応答して図３に示す破裂対応処理が実行される。

よって、搬送路１０を通して充填装置３０に供給する瓶容器群の中に１本又は適当な本数の正規状態の試験用ダミー容器２００を混入させることにより、瓶容器が破裂する状況を模擬的につくりだすことができる。

以下、図４及び図５に示す試験用ダミー容器２００の構成を詳述する。試験用ダミー容器２００は、第１部分２１０と、第１部分２１０を支持する第２部分２５０とを備える。試験用ダミー容器２００は、更に、試験用ダミー容器２００の高さ寸法が変化するように所定条件下（ここでは、炭酸ガスによって所定圧力が与えられた場合）において第１部分２１０が第２部分２５０に対して相対的に移動することを許す制御機構２３０を備えている。

第１部分２１０は、シャフト２１２を含み、シャフト２１２は、充填バルブアセンブリ３１の下端のセンタリングカップ（又はチューリップ）の内側に挿入される口部２１２ａを有する。口部２１２ａは、好ましくは、瓶容器の口部と同様の形状を有するように構成されうる。シャフト２１２は、開口した口部２１２ａに連通する一方で下端が閉塞された中空構造を有する。シャフト２１２には、内部空間２１２ｂを外側のシリンダ空間２２０に連通させる１又は複数のガス孔２１１を有する。

第２部分２５０は、シリンダ部２５２と、シリンダ部２５２の下端に捻子等により連結される底部支持体２５４とを有し、概ね瓶容器の胴部の外形と同様の形状として構成されうる。すなわち、支持部２５０は、典型的には、瓶容器とほぼ同一の外径等を有するように構成されうる。ただし、支持部２５０は、隣り合う瓶容器と干渉しない限りにおいて瓶容器よりも大きな外径等を有してもよいし、試験用ダミー容器として機能しうる限りにおいて瓶容器よりも小さな外径等を有してもよい。

制御機構２３０は、シリンダ部２５２の内側にシリンダ空間２２０を規定するピストン２１４と、シャフト２１２の位置を規制するシャフト位置規制部（シャフト受け部）２６６と、ピストン２１４の移動に応じてシャフト位置規制部２６６によるシャフト２１２の位置の規制を解除するカム２６２とを含みうる。

ここで、前述のように、シリンダ空間２２０は、１又は複数のガス孔２１１によってシャフト２１２の内部空間２１２ｂに連通している。したがって、充填バルブアセンブリ３１から口部２１２ａを通してシャフト２１２の内部空間２１２ｂに供給され更にガス孔２１１を通してシリンダ空間２２０に供給される炭酸ガスの圧力によってピストン２１４が下降する。ピストン２１４の内側面とシャフト２１２の外側面との間は、Ｏリング２１６ａ等のシール部材によってシールされている。また、ピストン２１４の外側面とシリンダ部２５２の内側面との間は、Ｏリング２１６ｂ等のシール部材によってシールされている。

正規状態（図４）においては、試験用ダミー容器２００は、その全体で瓶容器と同様の高さ寸法を有する。この高さ寸法は、シャフト２１２を下方から支持するシャフト位置規制部２６６によって規定される。また、シャフト位置規制部２６６の位置は、ピン２６２によって軸支されたカム２６２の腰掛部２６２ａによって規定される。また、カム２６４の回動は、ピストン２１４のカム規制部２１４ｂによって規制されているので、カム２６４の腰掛部２６２ａの位置も規制されている。

シャフト位置規制部２６６の下端には、摺動ロッド２６８の上端が連結され、更に、摺動ロッド２６８の下端には、ボルト２７０が連結されている。摺動ロッド２６８は、底部支持体２５４に設けられた摺動ガイド２５４ａによって摺動可能にガイドされている。

正規状態において充填装置３０に供給された試験用ダミー容器２００は、まず、リフトシリンダ３２によって高さ方向（試験用ダミー容器２００の高さを縮める方向）に所定の押圧力（例えば、３ｋｇｆ／ｃｍ^２×１８ｃｍ^２）を受ける。このとき、第２部分２５０がリフトシリンダ３２によって上方に押圧され、同時にシャフト２１２は下方向の力を受ける。しかし、ピン２６４によって軸支されたカム２６２は、ピストン２１４のカム規制部２１４ｂによって回動が規制されているので、シャフト位置規制部２６６は、カム２６２の腰掛部２６２ａに腰掛けた状態を維持する。すなわち、リフトシリンダ３２から押圧力を受けても、第２部分２５０が上方に移動することはなく、試験用ダミー容器２００は、正規状態（すなわち、破裂していない瓶容器と同様の高さ寸法を有する状態）を維持する。

リフトシリンダ３２が上昇して試験用ダミー容器２００の口部２１２ａが充填バルブアセンブリ３１の適所に位置決めされた後、試験用ダミー容器２００のシャフト２１２に対して口部２１２ａを通して充填バルブアセンブリ３１から炭酸ガスが所定圧力（例えば、２ｋｇｆ／ｃｍ^２）で供給される。

これによりシャフト２１２の内部空間２１２ｂに炭酸ガスの圧力が加わり、同時に、ガス孔２１１を通して内部空間２１２ｂに連通しているシリンダ空間２２０にも同様の圧力が加わる。これにより、ピストン２１４が押し下げられる。ピストン２１４が押し下げられると、カム規制部２１４ｂによるカム２６２の規制が解除され、カム２６２が回動可能になる。すると、リフトシリンダ３２による押圧によってシャフト２１２は、カム２６２の腰掛部２６２ａを下方に押しつけてカム２６２を回動（左側のカム２６２については時計周りに回動、右側のカム２６２については反時計回りに回動）させるとともにバネ２７２を圧縮しながら、第２部分２５０に対して相対的に下方に移動する。

そして、図５に示すように、カム２６２がピストン２１４の顎部２１４ａに当接すると、ピストン２１４の相対的な下降が停止するとともにピストン２１４の位置がカム２６２によって固定される。また、この状態では、カム２６２もまたピストン２１４の顎部２１４ａとシャフト位置規制部２６６とによって固定される。これにより、試験用ダミー容器２００の高さ寸法（軸方向の長さ）は、正規状態（すなわち、破裂していない瓶容器の高さとほぼ同様の高さを有する状態）よりも小さい破裂状態（破瓶検知センサ９０によって瓶容器が破裂したものとして検知される状態）の寸法に変化する。

破裂状態の試験用ダミー容器２００は、軸方向（高さ寸法を縮める方向）に受ける外力（充填装置３０においては、リフトシリンダ３２から受ける力）が取り除かれることにより、バネ２７２の復元力によって正規状態に戻りうる。

充填装置（フィラー）及び打栓機を含む充填システムを模式的に示す平面図である。 図１に示す充填装置を模式的に示す側面図である。 破裂対応処理の流れを示す図である。 本発明の好適な実施形態における試験用ダミー容器の構成（破裂していない瓶容器を表す状態）を示す断面図である。 本発明の好適な実施形態における試験用ダミー容器の構成（破裂した瓶容器を表す状態）を示す断面図である。

符号の説明

１ 充填システム
１０、４０、６０ 搬送路（コンベア）
２０ スターホイール
３０ 充填装置
３１ 充填バルブアセンブリ
３２ リフトシリンダ
５０ 打栓機
７０ ストッパ
８０ 容器検知センサ
９０ 破裂検知センサ
１００ 清浄化装置（破片除去装置）
２００ 試験用ダミー容器
２１０ 第１部分
２１２ シャフト
２１２ａ シャフトの口部
２１２ｂ シャフトの内部空間
２１４ ピストン
２１４ａ 顎部
２１４ｂ カム規制部
２１６ａ、２１６ｂ Ｏリング（シール部材）
２２０ シリンダ空間
２３０ 制御機構
２５０ 第２部分
２５２ シリンダ部
２５４ 底部支持体
２５４ａ 摺動ガイド
２６２ カム
２６２ａ 腰掛部
２６４ ピン
２６８ 摺動ロッド
２７０ ボルト

Claims (7)

1. 容器に液体を充填する充填装置を試験するための試験用ダミー容器であって、所定条件下で高さ方向の寸法が小さくなり、該寸法の変化が前記充填装置によって検知されるように構成されていることを特徴とする試験用ダミー容器。
2. 容器に液体を充填する充填装置を試験するための試験用ダミー容器であって、所定条件下で第１状態から第２状態に変化し、該第１の状態から該第２の状態への変化が前記充填装置によって検知されるように構成されていることを特徴とする試験用ダミー容器。
3. 容器に液体を充填する充填装置を試験するための試験用ダミー容器であって、
   第１部分と、
   前記第１部分を支持する第２部分と、
   当該試験用ダミー容器の高さ寸法が変化するように所定条件下で前記第１部分が前記第２部分に対して相対的に移動することを許す制御機構と、
   を備えることを特徴とする試験用ダミー容器。
4. 前記第１部分は、開口した口部に連通した中空構造を有するシャフトを含み、
   前記制御機構は、前記充填装置から前記口部を通して前記シャフト内に供給されるガスの圧力を受けて、前記第２部分に対する前記第１部分の相対的な移動を許すように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の試験用ダミー容器。
5. 前記第２部分は、シリンダ部を含み、
   前記制御機構は、
   前記シリンダ内の空間を規定するピストンと、
   前記シャフトの位置を規制するシャフト位置規制部と、
   前記ピストンの移動に応じて前記シャフト位置規制部による前記シャフトの位置の規制を解除するカムとを有し、
   前記シャフトは、前記シャフト内の空間と前記シリンダ内の空間とを連通させるガス孔を有し、前記充填装置から前記口部を通して前記シャフト内に供給され更に前記ガス孔を通して前記シリンダ内の空間に供給されるガスの圧力により前記ピストンが移動する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の試験用ダミー容器。
6. 前記カムは、前記ピストンが所定位置まで移動したときに前記ピストンの位置を固定するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の試験ダミー容器。
7. 前記シャフト位置規制部を前記シャフトに押しつけるためのバネを更に備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の試験用ダミー容器。

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