JP4630455B2 - 容器の自動容量測定装置及びその装置を用いた容器の容量測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペットボトル、瓶等の容器の容量自動容量測定装置及びその装置を用いた容器の容量測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ペットボトルの容器に飲料（液体）を充填する製造ラインでは、容器の入味線まで飲料を充填することにより、所定の容量の飲料を充填しているが、品質を均一にするため容器の容量が規定の値の範囲内にあるか否かを適宜確認する検査を行っている。
【０００３】
従来、このような容器の容量検査は、手作業で行なっており、まず、容器の風袋重量を測定し、次にピペット等を用いて飲料を容器の入味線に一致するように注入し、その後飲料を注入された容器の総重量を測定し、容器の総重量から風袋測定により得た容器の風袋重量を引いた値に、注入した飲料の温度に基づく飲料の密度で除算して、容器に注入された飲料の入味線容量を算出していた。
【０００４】
一方、特開平９−２１８０７７号公報には、容器内の液面に向けて水平方向に照明光を照射されている容器をテレビカメラで撮影し、このテレビカメラから入力された容器と液面との映像を用いて容器上部から液面までの寸法を測定することにより、容器内の液体の液面が入味線の位置と一致しているか否かを測定する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の容量の測定は手作業で行われているため、測定に時間がかかるとともに、液面を入味線に正確に合わせることが困難であり、測定結果にばらつきが生じやすく、正確な測定がし難いという課題がある。
【０００６】
また、上述した公報では、入味線の位置まで液体が注入されているか否かの過不足を計測するだけであり、容器の所定位置までの容量の計測をすることはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、容器の入味線までの容量を正確に且つ迅速に自動測定できる容器の容量自動容量測定装置及びその装置を用いた容器の容量測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、載置した容器の重量を測定する計量台と、容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、容器の天面を検知する天面検知センサと、注入手段の駆動を制御し、且つ液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量を演算する制御手段とを備え、制御手段は、容器の風袋重量の測定信号を計量台から受け、天面検知センサからの検知信号により容器の高さ及び入味線までの高さを演算し、所定重量の液体を注入後に注入手段による液体の注入を停止するとともにそのときの容器の総重量の測定信号を計量台から受け、温度検知センサが検知した液体の温度から液体の密度を演算し、容器の総重量から容器の風袋重量を減算して容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって入味線までの容量を算出することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明では、計量台に容器を載置すると、計量台が容器の風袋重量の測定を行い、天面検知センサが容器の天面の検知を行う。そして、注入手段が、容器内に所定量の液体を注入し、この液体の温度を温度検知センサが検知する。所定重量の液体の注入が終わると、注入手段による液体の注入が停止し、計量台が入味線容量時の容器の総重量を計測する。制御手段は、容器の総重量から容器の風袋重量を減算することにより、容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を温度検知センサからの検知信号により演算した液体の密度で除算することによって入味線容量を算出する。
【００１０】
このように、容器への液体の注入や、容器に注入された液体の入味線容量の測定を自動的に行っていることにより、人手がかからずに、容器の容量の測定を迅速に行うことができる。また、測定者毎のばらつきもなく、容器の容量を正確に測定することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、入味線容量を算出後に、注入手段は更に液体を天面まで注入した後、満注時における容器の総重量の測定信号を計量台から受け、満注時における容器の総重量から容器の風袋重量を減算して容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって満注時における容量を算出し、満注容量から入味線容量を減算して、入味線まで液体を注入したときの容器の空隙容量を算出することを特徴とする。
【００１２】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、制御手段が入味線容量に液体を注入した後の容器の空隙容量を自動測定することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、注入手段は径が異なる複数の給水管を備え、制御手段は容器内に注入した液量に応じて用いる給水管を切換えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、容量測定時に、始めは、液体の注入を迅速に行うために径の大きい給水管を用いて容器内に液体を迅速に注入し、容器内の液体が入味線又は容器の天面に近づいた場合には、注入量を精密にするために、径の小さい給水管を用いて液体の注入を行う。
【００１５】
このように、径の異なる給水管を設けているので、容器に注入する液体の注入量を段階的に調整でき、迅速に且つ精密に測定することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は３に記載の発明において、注入手段と液面検知センサとを一体に備えて容器内に挿入する挿入部を備え、挿入部は駆動手段により上下に移動可能であり、挿入部を容器内の下方に挿入して注入口から液体の注入を開始し、液面検知センサの検知により注入口と液面とが所定の間隔を保持するように挿入部を除々に上方に移動させることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４に記載の発明では、請求項１又は３に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、注入手段と液面検知センサとを一体に備えて容器内に挿入する挿入部を備え、挿入部は駆動手段により上下に移動可能であり、挿入部を容器内の下方に挿入して注入口から液体の注入を開始し、液面検知センサの検知により注入口と液面とが所定の間隔を保持するように挿入部を除々に上方に移動させることを特徴とする。
この請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、挿入部は、容器に注入した液体を吸う吸水部を備えることを特徴とする。
【００１９】
この請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、入味線の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線の位置に更に正確に合わせることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、挿入部は、容器に注入した液体を吸う吸水部を備えることを特徴とする。
この請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、入味線の位置又は天面の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線の位置又は天面の位置に更に正確に合わせることができる。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、満注容量測定時において、注入手段は容器天面に対して表面張力により盛り上がる量の液体を注入し、吸水部は容器の天面から盛り上がっている液体を、液面検知センサの検知により液面と容器の天面とが面一になるように吸水することを特徴とする。
【００２１】
この請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、満注容量測定時において、吸水部が液面と容器の天面とが面一になるように液体を吸水することにより、液面の位置合わせを確実に且つ容易にでき、精密な測定がし易い。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、満注容量測定又は入味線容量の測定が終了した後に容器内の液体を排水する排水手段を備え、排水手段は容器を把持して容器の開口を下に向ける反転部と、容器から吐出される液体を受ける排水受けとを備えることを特徴とする。
【００２３】
この請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、排水手段を設けることにより、測定の終わった容器の液体を自動的に排水することができ、更に労力の軽減を図ることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、容器を加熱した後、請求項１乃至９のいずれかに記載の装置を用いて、容器の入味線容量又は満注容量を再度測定した後、加熱前に測定した値と比較することにより、容器の収縮量を測定することを特徴とする。
【００２５】
この請求項１０に記載の発明では、容器を加熱（加熱水により洗浄する等）した後、この容器の入味線容量又は満注容量を請求項１乃至９のいずれかに記載の装置により再度測定するので、加熱により影響する容器の収縮量を測定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１乃至図３に概略的構造を示すように、ペットボトル（容器）Ｐの容量を自動的に測定する自動容量測定装置１は、ペットボトルＰを矢印Ｆ方向に搬送するコンベア２と、ペットボトルＰの容量を測定する測定部３と、測定後にペットボトルＰ内の液体を排水する排水部５と、排出部７と、これら全体の駆動を制御する制御部９とを備えている。尚、本実施の形態では、ペットボトルＰは５００ミリリットル（ｍｌ）用のペットボトルである。
【００２７】
測定部３は、ペットボトルＰの重量を測定する計量台１５と、ペットボトルＰをコンベア２又は計量台１５に移送する第１移送装置１１と、計量台１５上のペットボトルＰに液体を注入するための注入装置１３とを備えている。
【００２８】
第１移送装置１１は、コンベア２のペットボトルＰを計量台１５に移送したり、計量台１５からコンベア２に戻したりするものであり、レール１２と、レール１２を移動可能に設けられペットボトルＰの首部を把持する把持部材１４とを有している。
【００２９】
注入装置１３は、図４に示すように、ペットボトルＰ内に挿入されて液体を注入する挿入部１７と、ペットボトルＰ内の天面Ｔを検知する天面検知センサ１９とを備えており、駆動部２３（図１参照）の駆動により上下に移動するようになっている。
【００３０】
挿入部１７は、図５に示すように、ペットボトルＰ内に液体を注入する注入部（注入手段）１４と、ペットボトルＰ内の液体の液面高さを検知する液面検知センサ３１と、ペットボトルＰ内の液体を吸う吸水ノズル２９とを一体に備えており、液面検知センサ３１及び吸水ノズル２９は挿入部１７の下端部に設けられている。尚、本実施の形態では、吸水ノズル２９は、±０．２ミリリットル以下の精度が出せる細径のものを採用し、液面検知センサ３１の後述する各導通部材３１ａ、３１ｂを細くし、±０．１ｍｍ以下の精度で測定可能にしている。
【００３１】
注入部１４は、挿入部１７の下端部に設けられた注入口２５と、径の異なる３つの小径給水管２７ａ、中径給水管２７ｂ、大径給水管２７ｃとを有しており、各給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃから流水する液体は、注入口２５から吐出される。各給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃから給水される液体は、図４に示す水温計２１（温度検知センサ）により温度を計測されており、水温計２１は計測した液体の温度信号を制御部９に発する。
【００３２】
本実施の形態では、左側の小径給水管２７ａの径Ｓは、中央の中径給水管２７ｂの径Ｍよりも小さく、中径給水管２７ｂの径Ｍは、右側の大径給水管２７ｃの径Ｂよりも小さくなっており（Ｓ＜Ｍ＜Ｂ）、制御部９はペットボトルＰに注入した液量に応じて給水路２６からの液体を給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃのいずれかに振り分ける（給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃを切換える）ようになっている。尚、本実施の形態では、小径給水管２７ａの径Ｓは２（ｍｍ）であり、中径給水管２７ｂの径Ｍは４（ｍｍ）であり、大径給水管２７ｃの径Ｂは６（ｍｍ）であるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
液面検知センサ３１には、長さの異なる一方の導通部材３１ａと、他方の導通部材３１ｂとが設けられており、それぞれの導通部材３１ａ、３１ｂがペットボトルＰの液体中に入ったとき、各導通部材３１ａ、３１ｂが液体を介して導通状態となって、ペットボトルＰ内の液体の液面Ｄを検知する。
【００３４】
天面検知センサ１９は、図４に示すように、本実施の形態では光透過型のセンサであり、注入装置１３が下方に下がって、ペットボトルＰの天面Ｔでレーザ光Ｌが遮断されることによりペットボトルＰの天面Ｔを検知するようになっており、この天面検知センサ１９の検知信号により制御部９は、ペットボトルＰの高さＲ及び入味線Ｓまでの入味線高さＩを算出する。
【００３５】
排水部５は、ペットボトルＰを載置する載置部２２を備えており、載置部２２に載置されたペットボトルＰの重量を測定するものである。載置部２２は、図６（ａ）に示すように、載置部２２に載置されるペットボトルＰの大きさに合わせた第１アダプタ２２ａが設けられており、第１アダプタ２２ａはペットボトルＰの底部を保持する。また、載置部２２は、図６（ｂ）に示すように、第１アダプタ２２ａよりも小さく、且つ第１アダプタ２２ａに対して着脱自在に設けられた第２アダプタ２２ｂを有しており、ペットボトルＰよりも小さいペットボトルＰＳを用いた場合には、第２アダプタ２２ｂを用いてペットボトルＰＳを保持する。
【００３６】
また、排水部５は、ペットボトルＰをコンベア２又は反転装置（反転部）３５に移送する第２移送装置３３と、ペットボトルＰの開口を斜め下方に向ける反転装置３５と、反転装置３５により斜めに傾けたペットボトルＰから吐出された液体を受ける排水受け３７とを備えている。
【００３７】
第２移送装置３３は、コンベア２のペットボトルＰを反転装置３３に移送したり、反転装置３３からコンベア２に戻したりするものであり、第１移送装置１１と同用に、レール３９と、レール３９を移動可能に設けられペットボトルＰの首部を把持する把持部材４１とを有している。
【００３８】
反転装置３５には、ペットボトルＰを把持する把持部材４３が設けられており、把持部材４３がペットボトルＰを把持しつつ、ペットボトルＰの開口が下方に向くようにペットボトルＰを斜め下方に向けて反転する（図１の一点鎖線参照）ことにより、ペットボトルＰから液体が吐出され、この液体は排水受け３７を介して排水される。
【００３９】
制御部９は、操作部４５からの入力を受けて自動容量測定装置１の駆動を制御するとともに、天面検知センサ１９、液面検知センサ３１、水温計２１、計量台１５からの各種信号によりペットボトルＰの容量を算出するものである。操作部４５は、画面に触れることで操作を行うタッチパネル４７と、警告ランプであるパトライト４９とを備えている。
【００４０】
次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。コンベア２により矢印Ｆ方向に搬送されているペットボトルＰが計量台１５に対応する位置に到達すると、コンベア２の駆動が停止する。このペットボトルＰは、第１移送装置１１により計量台１５上に移送され、位置決め部材２０に挟まれて位置決めされる。このとき、計量台１５は、ペットボトルＰの風袋重量Ｊを測定し、測定したペットボトルＰの風袋重量Ｊの測定信号を制御部９に発する。
【００４１】
風袋重量Ｊの測定が終了した後、タッチパネル４７を操作することにより、注入装置１３が駆動部２３により下降する。注入装置１３が下降して天面検知センサ１９がペットボトルＰの天面Ｔを検知し、この検知信号を制御部９に発する。この検知信号を受けた制御部９は、ペットボトルＰの高さＲ及びペットボトルＰの入味線高さＩを演算するとともに、ペットボトルＰの高さＲから入味線高さＩを引くことにより、ペットボトルＰの入味線Ｓから天面Ｔまでの距離Ｕ（Ｒ−Ｉ＝Ｕ）を算出する。
【００４２】
そして、図７に示すように、挿入部１７が駆動部２３により下降してペットボトルＰ内の下方に挿入され、挿入部１７がペットボトルＰの底面から所定の間隔をおいた停止位置Ｖに到達したときに、挿入部１７の下降が停止する。尚、挿入部１７の停止位置Ｖは、図７に示す位置に限定されず、ペットボトルＰの底面から所定の間隔があれば良い。
【００４３】
このとき、制御部９は、ペットボトルＰの高さＲから、ペットボトルＰの天面Ｔから停止位置Ｖまでの挿入部材１７の移動距離Ｘを引くことにより、ペットボトルＰの底面から停止位置Ｖまでの距離Ｚ（Ｒ−Ｘ＝Ｚ）を算出し、入味線高さＩから距離Ｚとを引くことにより、停止位置Ｖから入味線高さＩまでの距離Ｙ（Ｉ−Ｚ＝Ｙ）を算出する。
【００４４】
挿入部１７の下降が停止した後、挿入部１７による液体の注入が開始する。この注入開始時においては、液体を迅速に注入するために（急速充填するために）、大径給水管２７ｃを用いて液体をペットボトルＰ内に注入する。このとき、水温計２１は液体の温度を検知し、この温度信号を制御部９に発する。
【００４５】
大径給水管２７ｃによる注入開始後、所定重量に達したときに、用いる給水管を大径給水管２７ｃから中径給水管２７ｂに切換えて中径給水管２７ｂによる給水を開始する。本実施の形態では、大径給水管２７ｃによる注入で、液体がペットボトルＰ内に略４００ｇ注入された後、給水管を大径給水管２７ｃから中径給水管２７ｂに切換えて中径給水管２７ｂによる液体の注入を行っている。
【００４６】
中径給水管２７ｂによってペットボトルＰ内に注入された液体の液面Ｄを液面検知センサ３１が検知すると、図８に示すように、挿入部１７は駆動部２３により、注入口２５と液面Ｄとの間に所定の間隔Ｈを保持しつつ徐々に上昇する。注入口２５と液面Ｄとの間隔Ｈを一定に保っているので、液面Ｄに泡が立ち難くなる。
【００４７】
そして、ペットボトルＰ内の液体の液面高さが、ペットボトルＰの入味線Ｓに近づくと、挿入部１７が停止するとともに、注入量を精密にするために（精密充填するために）、用いる給水管を中径給水管２７ｂから小径給水管２７ａに切換えて、小径給水管２７ａによる給水を開始する。その後、所定重量よりも少し多い量の液体を注入した後、小径給水管２７ａによる液体の注入が停止する。
【００４８】
小径給水管２７ａによる注入が停止した後、ペットボトルＰ内の液体の液面Ｄと入味線Ｓとを精密に位置合わせするために、吸水ノズル２９はペットボトルＰ内の液体を吸水する。この吸水により液体の液面Ｄが下がり、一方及び他方の導通部材３１ａ、３１ｂの導通が断たれたとき、換言すれば、液面Ｄと入味線Ｓとが一致したときに、吸水ノズル２９による吸水を停止する。このように、吸水ノズル２９が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整を容易に行えるので、液面Ｄと入味線Ｓとを正確に一致させることができる。
【００４９】
液面Ｄと入味線Ｓとを位置合わせした後、挿入部１７を再び上昇させることにより、挿入部１７をペットボトルＰ内から引き抜く。この状態で、計量台１５は、液体が注入されたペットボトルＰの総重量Ｋ１を測定し、測定したペットボトルＰの総重量Ｋ１の測定信号を制御部９に発する。
【００５０】
制御部９は、ペットボトルＰの総重量Ｋ１からペットボトルＰの風袋重量Ｊを引く（総重量Ｋ１から風袋重量Ｊを減算する）ことにより、ペットボトルＰに注入された液体の重量Ｑ１（Ｋ１−Ｊ＝Ｑ１）を算出する。制御部９は、この液体の重量Ｑ１を、水温計２１からの温度検知により演算した液体の密度Ｎで割り算する（除算する）ことにより、注入された液体の入味線容量Ｐ１を（Ｑ１÷Ｎ＝Ｐ１）を算出する。
【００５１】
本実施の形態では、算出した入味線容量Ｐ１が、所定の誤差範囲を超えていた場合には、タッチパネル４７にその旨を表示する。一方、入味線容量Ｐ１が所定の誤差範囲内である場合には、その旨をタッチパネル４７に表示し、入味線容量Ｐ１の測定が終了し、次いで満注容量Ｐ２の測定が行われる。
【００５２】
満注容量Ｐ２の測定時においては、挿入部１７が再び下降し、液面検知センサ３１がペットボトルＰ内の液面Ｄを検知すると、挿入部１７の下降が停止する。挿入部１７の下降が停止した後、中径給水管２７ｂからの液体の注入が開始するとともに、挿入部１７は、注入口２５と液面Ｄとの間隔Ｈを保持しつつ徐々に上昇する。
【００５３】
液面ＤがペットボトルＰの天面Ｔに近づくと、用いる給水管を中径給水管２７ｂから小径給水管２７ａに切換えて液体の注入が行われ、図５に示すように、液面検知センサ３１の一方の導通部材３１ａの下端部がペットボトルＰの天面Ｔに一致する位置に位置すると、挿入部１７の上昇が停止する。そして、ペットボトルＰ内の液体の液面ＤがペットボトルＰの天面Ｔを少し超えたとき（ペットボトルＰの上昇距離が距離Ｕを少し越えたとき）、小径給水管２７ａによる液体の注入が停止する。
【００５４】
小径給水管２７ａによる注入が停止した後、ペットボトルＰ内の液体の液面Ｄと天面Ｔとを精密に位置合わせするために、吸水ノズル２９はペットボトルＰの天面から表面張力により盛り上がっている液体を吸水する。この吸水により液体の液面Ｄが下がり、液面ＤとペットボトルＰの天面Ｔとが面一になったとき（液面検知センサ３１における一方の導通部材３１ａと、他方の導通部材３１ｂとの導通が断たれたとき）に、吸水ノズル２９による吸水を停止する。吸水ノズル２９が液面とペットボトルＰの天面Ｔとが面一になるように液体を吸水することにより、液面Ｄと天面Ｔとの位置合わせを確実に且つ容易にでき、精密な測定がし易い。
【００５５】
その後、挿入部１７が再び上昇し、吸水ノズル２９及び他方の導通部材３１ｂをペットボトルＰの液体から引き抜く。この状態で、計量台１５は、天面Ｔまで液体が注入されたペットボトルＰの総重量Ｋ２を測定し、測定したペットボトルＰの総重量Ｋ２の測定信号を制御部９に発する。
【００５６】
制御部９は、ペットボトルＰの総重量Ｋ２からペットボトルＰの風袋重量Ｊを引くことにより、ペットボトルＰに注入された液体の重量Ｑ２（Ｋ２−Ｊ＝Ｑ２）を算出し、算出した液体の重量Ｑ２を、液体の密度Ｎで割ることにより、注入された液体の満注容量Ｐ２（Ｑ２÷Ｎ＝Ｐ２）を算出する。この満注容量Ｐ２から入味線容量Ｐ１を引くことにより、入味線Ｓから天面ＴまでのペットボトルＰの空間Ｋの空隙容量Ｐ３（Ｐ２−Ｐ１＝Ｐ３）を算出する。これによって、入味線容量Ｐ１に液体を注入した後の容器Ｐの空隙容量Ｐ３を自動測定することができる。
【００５７】
満注容量Ｐ２の測定が終了すると、挿入部１７が下降して吸水ノズル２９をペットボトルＰの液体中に挿入し、吸水ノズル２９による液体の吸水を行ってペットボトルＰの液体の液面Ｄを天面Ｔよりも下に位置させる。ペットボトルＰの液体の液面Ｄを下げた後、挿入部１７が上昇して吸水ノズル２９を液体から引き抜く。
【００５８】
このペットボトルＰは、第１移送装置１１により計量台１５からコンベア２に向けて移送されるが、ペットボトルＰの液面Ｄは吸水ノズル２９の吸水により天面Ｔよりも下に位置しているので、第１移送装置１１及び第２移送装置３３により移送されているペットボトルＰから液体がこぼれるのを防止できる。
【００５９】
第１移送装置１１によりコンベア２に載せられたペットボトルＰは矢印Ｆ方向に搬送され、ペットボトルＰが排水部５の反転装置３５に対応する位置に到達すると、コンベア２の駆動が停止する。第２移送装置３３は、このペットボトルＰを反転装置３５に移送する。反転装置３５は把持部材４３によりペットボトルＰを把持しつつペットボトルＰの開口を下方に向けるように反転し、この状態を所定時間保持して水切りを行う。このように測定の終わった容器Ｐの液体を自動的に排水することができ、労力の軽減を図ることができる。
【００６０】
ペットボトルＰの液体の排水が終了した後、ペットボトルＰは第２移送装置３３によりコンベア２に戻され、コンベア２はペットボトルＰを排出部７に搬送する。このペットボトルＰは、加熱水等により洗浄された後（リンス後）、再び測定部３に送られ、測定部３において、再度入味線容量及び満注容量を測定される。制御部９は、加熱後のペットボトルＰの入味線容量及び満注容量と、加熱前の入味線容量及び満注容量とを比較することにより、ペットボトルＰの収縮量を算出する。これによって、加熱により影響するペットボトルＰの収縮量を自動測定することができる。
【００６１】
以上説明したように、自動容量測定装置１は、ペットボトルＰへの液体の注入、ペットボトルＰに注入された液体の満注容量Ｐ２又は入味線容量Ｐ１の測定、ペットボトルＰの液体の排水、ペットボトルＰの排出といった一連の工程を自動的に行っていることにより、人手がかからずにペットボトルＰの容量の測定を迅速且つ正確に行うことができる。
【００６２】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、容器としてペットボトルＰを用いたが、これに限定されず、一升瓶、液状の薬品を収納する瓶、缶等を容器として用いても同様な作用効果を得る。
【００６３】
本実施の形態では、制御部９は天面検知センサ１９の検知信号により、ペットボトルＰの高さＲ及び入味線高さＩを演算したが、注入した液体容量から正確な入味線高さＩを求めるものであっても良い。
【００６４】
本実施の形態では、３つの給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃを設けたが、給水管の数はこれに限定されず、例えば、小径給水管２７ａ及び大径給水管２７ｃの２つであっても良い。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、容器への液体の注入や、容器に注入された液体の入味線容量の測定を自動的に行っていることにより、人手がかからずに、容器の容量の測定を迅速に行うことができる。また、測定者毎のばらつきもなく、容器の容量を正確に測定することができる。
【００６６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、制御手段が入味線容量に液体を注入した後の容器の空隙容量を自動測定することができる。
【００６７】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、径の異なる給水管を設けているので、容器に注入する液体の注入量を段階的に調整でき、迅速に且つ精密に測定することができる。
【００６８】
請求項４に記載の発明では、請求項１又は３に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
【００６９】
請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、入味線の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線の位置に更に正確に合わせることができる。
【００７０】
請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、入味線の位置又は天面の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線又は天面の位置に更に正確に合わせることができる。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、吸水部が液面と容器の天面とが面一になるように液体を吸水することにより、液面の位置合わせを確実に且つ容易にでき、精密な測定がし易い。
【００７１】
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、排水手段を設けることにより、測定の終わった容器の液体を自動的に排水することができ、更に労力の軽減が測れる。
【００７２】
請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、加熱後の容器の入味線容量又は満注容量を請求項１乃至７のいずれかに記載の装置により再度測定するので、加熱により影響する容器の収縮量を自動測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る自動容量測定装置を概略的に示す構成図である。
【図２】 図１の自動容量測定装置の平面図である。
【図３】 図１の自動容量測定装置の測定部を示す断面図である。
【図４】 測定装置を概略的に示す構成図である。
【図５】 挿入部の構成を示す正面図である。
【図６】 載置部を示す図であり、（ａ）はペットボトルが第１アダプタに保持されている状態を示す断面図であり、（ｂ）は第１及び第２アダプタを示す断面図である。
【図７】 挿入部がペットボトル内に挿入されている状態を示す正面図である。
【図８】 挿入部と液面とが所定の間隔を保持している状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 容器の自動容量測定装置
５ 排水部（排水手段）
９ 制御部（制御手段）
１４ 注入部（注入手段）
１５ 計量台
１７ 挿入部
１９ 天面検知センサ
２１ 水温計（温度検知センサ）
２３ 駆動部（駆動手段）
２５ 注入口
２７ａ 小径給水管
２７ｂ 中径給水管
２７ｃ 大径給水管
２９ 吸水ノズル（吸水部）
３１ 液面検知センサ
３５ 反転装置（反転部）
３７ 排水受け
Ｐ ペットボトル（容器）
Ｓ ペットボトルの入味線
Ｔ ペットボトルの天面（容器の天面）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペットボトル、瓶等の容器の容量自動容量測定装置及びその装置を用いた容器の容量測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ペットボトルの容器に飲料（液体）を充填する製造ラインでは、容器の入味線まで飲料を充填することにより、所定の容量の飲料を充填しているが、品質を均一にするため容器の容量が規定の値の範囲内にあるか否かを適宜確認する検査を行っている。
【０００３】
従来、このような容器の容量検査は、手作業で行なっており、まず、容器の風袋重量を測定し、次にピペット等を用いて飲料を容器の入味線に一致するように注入し、その後飲料を注入された容器の総重量を測定し、容器の総重量から風袋測定により得た容器の風袋重量を引いた値に、注入した飲料の温度に基づく飲料の密度で除算して、容器に注入された飲料の入味線容量を算出していた。
【０００４】
一方、特開平９−２１８０７７号公報には、容器内の液面に向けて水平方向に照明光を照射されている容器をテレビカメラで撮影し、このテレビカメラから入力された容器と液面との映像を用いて容器上部から液面までの寸法を測定することにより、容器内の液体の液面が入味線の位置と一致しているか否かを測定する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の容量の測定は手作業で行われているため、測定に時間がかかるとともに、液面を入味線に正確に合わせることが困難であり、測定結果にばらつきが生じやすく、正確な測定がし難いという課題がある。
【０００６】
また、上述した公報では、入味線の位置まで液体が注入されているか否かの過不足を計測するだけであり、容器の所定位置までの容量の計測をすることはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、容器の入味線までの容量を正確に且つ迅速に自動測定できる容器の容量自動容量測定装置及びその装置を用いた容器の容量測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、載置した容器の重量を測定する計量台と、容器内に液体を注入する注入手段と、容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、容器の天面を検知する天面検知センサと、注入手段の駆動を制御し、且つ液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量を演算する制御手段とを備え、制御手段は、容器の風袋重量の測定信号を計量台から受け、天面検知センサからの検知信号により容器の高さ及び入味線までの高さを演算し、所定重量の液体を注入後に注入手段による液体の注入を停止するとともにそのときの容器の総重量の測定信号を計量台から受け、温度検知センサが検知した液体の温度から液体の密度を演算し、容器の総重量から容器の風袋重量を減算して容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって入味線までの容量を算出することを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に記載の発明では、計量台に容器を載置すると、計量台が容器の風袋重量の測定を行い、天面検知センサが容器の天面の検知を行う。そして、注入手段が、容器内に所定量の液体を注入し、この液体の温度を温度検知センサが検知する。所定重量の液体の注入が終わると、注入手段による液体の注入が停止し、計量台が入味線容量時の容器の総重量を計測する。制御手段は、容器の総重量から容器の風袋重量を減算することにより、容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を温度検知センサからの検知信号により演算した液体の密度で除算することによって入味線容量を算出する。
【００１０】
このように、容器への液体の注入や、容器に注入された液体の入味線容量の測定を自動的に行っていることにより、人手がかからずに、容器の容量の測定を迅速に行うことができる。また、測定者毎のばらつきもなく、容器の容量を正確に測定することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、入味線容量を算出後に、注入手段は更に液体を天面まで注入した後、満注時における容器の総重量の測定信号を計量台から受け、満注時における容器の総重量から容器の風袋重量を減算して容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって満注時における容量を算出し、満注容量から入味線容量を減算して、入味線まで液体を注入したときの容器の空隙容量を算出することを特徴とする。
【００１２】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、制御手段が入味線容量に液体を注入した後の容器の空隙容量を自動測定することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、注入手段は径が異なる複数の給水管を備え、制御手段は容器内に注入した液量に応じて用いる給水管を切換えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、容量測定時に、始めは、液体の注入を迅速に行うために径の大きい給水管を用いて容器内に液体を迅速に注入し、容器内の液体が入味線又は容器の天面に近づいた場合には、注入量を精密にするために、径の小さい給水管を用いて液体の注入を行う。
【００１５】
このように、径の異なる給水管を設けているので、容器に注入する液体の注入量を段階的に調整でき、迅速に且つ精密に測定することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は３に記載の発明において、注入手段と液面検知センサとを一体に備えて容器内に挿入する挿入部を備え、挿入部は駆動手段により上下に移動可能であり、挿入部を容器内の下方に挿入して注入口から液体の注入を開始し、液面検知センサの検知により注入口と液面とが所定の間隔を保持するように挿入部を除々に上方に移動させることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４に記載の発明では、請求項１又は３に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、注入手段と液面検知センサとを一体に備えて容器内に挿入する挿入部を備え、挿入部は駆動手段により上下に移動可能であり、挿入部を容器内の下方に挿入して注入口から液体の注入を開始し、液面検知センサの検知により注入口と液面とが所定の間隔を保持するように挿入部を除々に上方に移動させることを特徴とする。
この請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、挿入部は、容器に注入した液体を吸う吸水部を備えることを特徴とする。
【００１９】
この請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、入味線の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線の位置に更に正確に合わせることができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、挿入部は、容器に注入した液体を吸う吸水部を備えることを特徴とする。
この請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、入味線の位置又は天面の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線の位置又は天面の位置に更に正確に合わせることができる。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、満注容量測定時において、注入手段は容器天面に対して表面張力により盛り上がる量の液体を注入し、吸水部は容器の天面から盛り上がっている液体を、液面検知センサの検知により液面と容器の天面とが面一になるように吸水することを特徴とする。
【００２１】
この請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、満注容量測定時において、吸水部が液面と容器の天面とが面一になるように液体を吸水することにより、液面の位置合わせを確実に且つ容易にでき、精密な測定がし易い。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、満注容量測定又は入味線容量の測定が終了した後に容器内の液体を排水する排水手段を備え、排水手段は容器を把持して容器の開口を下に向ける反転部と、容器から吐出される液体を受ける排水受けとを備えることを特徴とする。
【００２３】
この請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、排水手段を設けることにより、測定の終わった容器の液体を自動的に排水することができ、更に労力の軽減を図ることができる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、容器を加熱した後、請求項１乃至９のいずれかに記載の装置を用いて、容器の入味線容量又は満注容量を再度測定した後、加熱前に測定した値と比較することにより、容器の収縮量を測定することを特徴とする。
【００２５】
この請求項１０に記載の発明では、容器を加熱（加熱水により洗浄する等）した後、この容器の入味線容量又は満注容量を請求項１乃至９のいずれかに記載の装置により再度測定するので、加熱により影響する容器の収縮量を測定することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１乃至図３に概略的構造を示すように、ペットボトル（容器）Ｐの容量を自動的に測定する自動容量測定装置１は、ペットボトルＰを矢印Ｆ方向に搬送するコンベア２と、ペットボトルＰの容量を測定する測定部３と、測定後にペットボトルＰ内の液体を排水する排水部５と、排出部７と、これら全体の駆動を制御する制御部９とを備えている。尚、本実施の形態では、ペットボトルＰは５００ミリリットル（ｍｌ）用のペットボトルである。
【００２７】
測定部３は、ペットボトルＰの重量を測定する計量台１５と、ペットボトルＰをコンベア２又は計量台１５に移送する第１移送装置１１と、計量台１５上のペットボトルＰに液体を注入するための注入装置１３とを備えている。
【００２８】
第１移送装置１１は、コンベア２のペットボトルＰを計量台１５に移送したり、計量台１５からコンベア２に戻したりするものであり、レール１２と、レール１２を移動可能に設けられペットボトルＰの首部を把持する把持部材１４とを有している。
【００２９】
注入装置１３は、図４に示すように、ペットボトルＰ内に挿入されて液体を注入する挿入部１７と、ペットボトルＰ内の天面Ｔを検知する天面検知センサ１９とを備えており、駆動部２３（図１参照）の駆動により上下に移動するようになっている。
【００３０】
挿入部１７は、図５に示すように、ペットボトルＰ内に液体を注入する注入部（注入手段）１４と、ペットボトルＰ内の液体の液面高さを検知する液面検知センサ３１と、ペットボトルＰ内の液体を吸う吸水ノズル２９とを一体に備えており、液面検知センサ３１及び吸水ノズル２９は挿入部１７の下端部に設けられている。尚、本実施の形態では、吸水ノズル２９は、±０．２ミリリットル以下の精度が出せる細径のものを採用し、液面検知センサ３１の後述する各導通部材３１ａ、３１ｂを細くし、±０．１ｍｍ以下の精度で測定可能にしている。
【００３１】
注入部１４は、挿入部１７の下端部に設けられた注入口２５と、径の異なる３つの小径給水管２７ａ、中径給水管２７ｂ、大径給水管２７ｃとを有しており、各給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃから流水する液体は、注入口２５から吐出される。各給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃから給水される液体は、図４に示す水温計２１（温度検知センサ）により温度を計測されており、水温計２１は計測した液体の温度信号を制御部９に発する。
【００３２】
本実施の形態では、左側の小径給水管２７ａの径Ｓは、中央の中径給水管２７ｂの径Ｍよりも小さく、中径給水管２７ｂの径Ｍは、右側の大径給水管２７ｃの径Ｂよりも小さくなっており（Ｓ＜Ｍ＜Ｂ）、制御部９はペットボトルＰに注入した液量に応じて給水路２６からの液体を給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃのいずれかに振り分ける（給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃを切換える）ようになっている。尚、本実施の形態では、小径給水管２７ａの径Ｓは２（ｍｍ）であり、中径給水管２７ｂの径Ｍは４（ｍｍ）であり、大径給水管２７ｃの径Ｂは６（ｍｍ）であるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
液面検知センサ３１には、長さの異なる一方の導通部材３１ａと、他方の導通部材３１ｂとが設けられており、それぞれの導通部材３１ａ、３１ｂがペットボトルＰの液体中に入ったとき、各導通部材３１ａ、３１ｂが液体を介して導通状態となって、ペットボトルＰ内の液体の液面Ｄを検知する。
【００３４】
天面検知センサ１９は、図４に示すように、本実施の形態では光透過型のセンサであり、注入装置１３が下方に下がって、ペットボトルＰの天面Ｔでレーザ光Ｌが遮断されることによりペットボトルＰの天面Ｔを検知するようになっており、この天面検知センサ１９の検知信号により制御部９は、ペットボトルＰの高さＲ及び入味線Ｓまでの入味線高さＩを算出する。
【００３５】
排水部５は、ペットボトルＰを載置する載置部２２を備えており、載置部２２に載置されたペットボトルＰの重量を測定するものである。載置部２２は、図６（ａ）に示すように、載置部２２に載置されるペットボトルＰの大きさに合わせた第１アダプタ２２ａが設けられており、第１アダプタ２２ａはペットボトルＰの底部を保持する。また、載置部２２は、図６（ｂ）に示すように、第１アダプタ２２ａよりも小さく、且つ第１アダプタ２２ａに対して着脱自在に設けられた第２アダプタ２２ｂを有しており、ペットボトルＰよりも小さいペットボトルＰＳを用いた場合には、第２アダプタ２２ｂを用いてペットボトルＰＳを保持する。
【００３６】
また、排水部５は、ペットボトルＰをコンベア２又は反転装置（反転部）３５に移送する第２移送装置３３と、ペットボトルＰの開口を斜め下方に向ける反転装置３５と、反転装置３５により斜めに傾けたペットボトルＰから吐出された液体を受ける排水受け３７とを備えている。
【００３７】
第２移送装置３３は、コンベア２のペットボトルＰを反転装置３３に移送したり、反転装置３３からコンベア２に戻したりするものであり、第１移送装置１１と同用に、レール３９と、レール３９を移動可能に設けられペットボトルＰの首部を把持する把持部材４１とを有している。
【００３８】
反転装置３５には、ペットボトルＰを把持する把持部材４３が設けられており、把持部材４３がペットボトルＰを把持しつつ、ペットボトルＰの開口が下方に向くようにペットボトルＰを斜め下方に向けて反転する（図１の一点鎖線参照）ことにより、ペットボトルＰから液体が吐出され、この液体は排水受け３７を介して排水される。
【００３９】
制御部９は、操作部４５からの入力を受けて自動容量測定装置１の駆動を制御するとともに、天面検知センサ１９、液面検知センサ３１、水温計２１、計量台１５からの各種信号によりペットボトルＰの容量を算出するものである。操作部４５は、画面に触れることで操作を行うタッチパネル４７と、警告ランプであるパトライト４９とを備えている。
【００４０】
次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。コンベア２により矢印Ｆ方向に搬送されているペットボトルＰが計量台１５に対応する位置に到達すると、コンベア２の駆動が停止する。このペットボトルＰは、第１移送装置１１により計量台１５上に移送され、位置決め部材２０に挟まれて位置決めされる。このとき、計量台１５は、ペットボトルＰの風袋重量Ｊを測定し、測定したペットボトルＰの風袋重量Ｊの測定信号を制御部９に発する。
【００４１】
風袋重量Ｊの測定が終了した後、タッチパネル４７を操作することにより、注入装置１３が駆動部２３により下降する。注入装置１３が下降して天面検知センサ１９がペットボトルＰの天面Ｔを検知し、この検知信号を制御部９に発する。この検知信号を受けた制御部９は、ペットボトルＰの高さＲ及びペットボトルＰの入味線高さＩを演算するとともに、ペットボトルＰの高さＲから入味線高さＩを引くことにより、ペットボトルＰの入味線Ｓから天面Ｔまでの距離Ｕ（Ｒ−Ｉ＝Ｕ）を算出する。
【００４２】
そして、図７に示すように、挿入部１７が駆動部２３により下降してペットボトルＰ内の下方に挿入され、挿入部１７がペットボトルＰの底面から所定の間隔をおいた停止位置Ｖに到達したときに、挿入部１７の下降が停止する。尚、挿入部１７の停止位置Ｖは、図７に示す位置に限定されず、ペットボトルＰの底面から所定の間隔があれば良い。
【００４３】
このとき、制御部９は、ペットボトルＰの高さＲから、ペットボトルＰの天面Ｔから停止位置Ｖまでの挿入部材１７の移動距離Ｘを引くことにより、ペットボトルＰの底面から停止位置Ｖまでの距離Ｚ（Ｒ−Ｘ＝Ｚ）を算出し、入味線高さＩから距離Ｚとを引くことにより、停止位置Ｖから入味線高さＩまでの距離Ｙ（Ｉ−Ｚ＝Ｙ）を算出する。
【００４４】
挿入部１７の下降が停止した後、挿入部１７による液体の注入が開始する。この注入開始時においては、液体を迅速に注入するために（急速充填するために）、大径給水管２７ｃを用いて液体をペットボトルＰ内に注入する。このとき、水温計２１は液体の温度を検知し、この温度信号を制御部９に発する。
【００４５】
大径給水管２７ｃによる注入開始後、所定重量に達したときに、用いる給水管を大径給水管２７ｃから中径給水管２７ｂに切換えて中径給水管２７ｂによる給水を開始する。本実施の形態では、大径給水管２７ｃによる注入で、液体がペットボトルＰ内に略４００ｇ注入された後、給水管を大径給水管２７ｃから中径給水管２７ｂに切換えて中径給水管２７ｂによる液体の注入を行っている。
【００４６】
中径給水管２７ｂによってペットボトルＰ内に注入された液体の液面Ｄを液面検知センサ３１が検知すると、図８に示すように、挿入部１７は駆動部２３により、注入口２５と液面Ｄとの間に所定の間隔Ｈを保持しつつ徐々に上昇する。注入口２５と液面Ｄとの間隔Ｈを一定に保っているので、液面Ｄに泡が立ち難くなる。
【００４７】
そして、ペットボトルＰ内の液体の液面高さが、ペットボトルＰの入味線Ｓに近づくと、挿入部１７が停止するとともに、注入量を精密にするために（精密充填するために）、用いる給水管を中径給水管２７ｂから小径給水管２７ａに切換えて、小径給水管２７ａによる給水を開始する。その後、所定重量よりも少し多い量の液体を注入した後、小径給水管２７ａによる液体の注入が停止する。
【００４８】
小径給水管２７ａによる注入が停止した後、ペットボトルＰ内の液体の液面Ｄと入味線Ｓとを精密に位置合わせするために、吸水ノズル２９はペットボトルＰ内の液体を吸水する。この吸水により液体の液面Ｄが下がり、一方及び他方の導通部材３１ａ、３１ｂの導通が断たれたとき、換言すれば、液面Ｄと入味線Ｓとが一致したときに、吸水ノズル２９による吸水を停止する。このように、吸水ノズル２９が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整を容易に行えるので、液面Ｄと入味線Ｓとを正確に一致させることができる。
【００４９】
液面Ｄと入味線Ｓとを位置合わせした後、挿入部１７を再び上昇させることにより、挿入部１７をペットボトルＰ内から引き抜く。この状態で、計量台１５は、液体が注入されたペットボトルＰの総重量Ｋ１を測定し、測定したペットボトルＰの総重量Ｋ１の測定信号を制御部９に発する。
【００５０】
制御部９は、ペットボトルＰの総重量Ｋ１からペットボトルＰの風袋重量Ｊを引く（総重量Ｋ１から風袋重量Ｊを減算する）ことにより、ペットボトルＰに注入された液体の重量Ｑ１（Ｋ１−Ｊ＝Ｑ１）を算出する。制御部９は、この液体の重量Ｑ１を、水温計２１からの温度検知により演算した液体の密度Ｎで割り算する（除算する）ことにより、注入された液体の入味線容量Ｐ１を（Ｑ１÷Ｎ＝Ｐ１）を算出する。
【００５１】
本実施の形態では、算出した入味線容量Ｐ１が、所定の誤差範囲を超えていた場合には、タッチパネル４７にその旨を表示する。一方、入味線容量Ｐ１が所定の誤差範囲内である場合には、その旨をタッチパネル４７に表示し、入味線容量Ｐ１の測定が終了し、次いで満注容量Ｐ２の測定が行われる。
【００５２】
満注容量Ｐ２の測定時においては、挿入部１７が再び下降し、液面検知センサ３１がペットボトルＰ内の液面Ｄを検知すると、挿入部１７の下降が停止する。挿入部１７の下降が停止した後、中径給水管２７ｂからの液体の注入が開始するとともに、挿入部１７は、注入口２５と液面Ｄとの間隔Ｈを保持しつつ徐々に上昇する。
【００５３】
液面ＤがペットボトルＰの天面Ｔに近づくと、用いる給水管を中径給水管２７ｂから小径給水管２７ａに切換えて液体の注入が行われ、図５に示すように、液面検知センサ３１の一方の導通部材３１ａの下端部がペットボトルＰの天面Ｔに一致する位置に位置すると、挿入部１７の上昇が停止する。そして、ペットボトルＰ内の液体の液面ＤがペットボトルＰの天面Ｔを少し超えたとき（ペットボトルＰの上昇距離が距離Ｕを少し越えたとき）、小径給水管２７ａによる液体の注入が停止する。
【００５４】
小径給水管２７ａによる注入が停止した後、ペットボトルＰ内の液体の液面Ｄと天面Ｔとを精密に位置合わせするために、吸水ノズル２９はペットボトルＰの天面から表面張力により盛り上がっている液体を吸水する。この吸水により液体の液面Ｄが下がり、液面ＤとペットボトルＰの天面Ｔとが面一になったとき（液面検知センサ３１における一方の導通部材３１ａと、他方の導通部材３１ｂとの導通が断たれたとき）に、吸水ノズル２９による吸水を停止する。吸水ノズル２９が液面とペットボトルＰの天面Ｔとが面一になるように液体を吸水することにより、液面Ｄと天面Ｔとの位置合わせを確実に且つ容易にでき、精密な測定がし易い。
【００５５】
その後、挿入部１７が再び上昇し、吸水ノズル２９及び他方の導通部材３１ｂをペットボトルＰの液体から引き抜く。この状態で、計量台１５は、天面Ｔまで液体が注入されたペットボトルＰの総重量Ｋ２を測定し、測定したペットボトルＰの総重量Ｋ２の測定信号を制御部９に発する。
【００５６】
制御部９は、ペットボトルＰの総重量Ｋ２からペットボトルＰの風袋重量Ｊを引くことにより、ペットボトルＰに注入された液体の重量Ｑ２（Ｋ２−Ｊ＝Ｑ２）を算出し、算出した液体の重量Ｑ２を、液体の密度Ｎで割ることにより、注入された液体の満注容量Ｐ２（Ｑ２÷Ｎ＝Ｐ２）を算出する。この満注容量Ｐ２から入味線容量Ｐ１を引くことにより、入味線Ｓから天面ＴまでのペットボトルＰの空間Ｋの空隙容量Ｐ３（Ｐ２−Ｐ１＝Ｐ３）を算出する。これによって、入味線容量Ｐ１に液体を注入した後の容器Ｐの空隙容量Ｐ３を自動測定することができる。
【００５７】
満注容量Ｐ２の測定が終了すると、挿入部１７が下降して吸水ノズル２９をペットボトルＰの液体中に挿入し、吸水ノズル２９による液体の吸水を行ってペットボトルＰの液体の液面Ｄを天面Ｔよりも下に位置させる。ペットボトルＰの液体の液面Ｄを下げた後、挿入部１７が上昇して吸水ノズル２９を液体から引き抜く。
【００５８】
このペットボトルＰは、第１移送装置１１により計量台１５からコンベア２に向けて移送されるが、ペットボトルＰの液面Ｄは吸水ノズル２９の吸水により天面Ｔよりも下に位置しているので、第１移送装置１１及び第２移送装置３３により移送されているペットボトルＰから液体がこぼれるのを防止できる。
【００５９】
第１移送装置１１によりコンベア２に載せられたペットボトルＰは矢印Ｆ方向に搬送され、ペットボトルＰが排水部５の反転装置３５に対応する位置に到達すると、コンベア２の駆動が停止する。第２移送装置３３は、このペットボトルＰを反転装置３５に移送する。反転装置３５は把持部材４３によりペットボトルＰを把持しつつペットボトルＰの開口を下方に向けるように反転し、この状態を所定時間保持して水切りを行う。このように測定の終わった容器Ｐの液体を自動的に排水することができ、労力の軽減を図ることができる。
【００６０】
ペットボトルＰの液体の排水が終了した後、ペットボトルＰは第２移送装置３３によりコンベア２に戻され、コンベア２はペットボトルＰを排出部７に搬送する。このペットボトルＰは、加熱水等により洗浄された後（リンス後）、再び測定部３に送られ、測定部３において、再度入味線容量及び満注容量を測定される。制御部９は、加熱後のペットボトルＰの入味線容量及び満注容量と、加熱前の入味線容量及び満注容量とを比較することにより、ペットボトルＰの収縮量を算出する。これによって、加熱により影響するペットボトルＰの収縮量を自動測定することができる。
【００６１】
以上説明したように、自動容量測定装置１は、ペットボトルＰへの液体の注入、ペットボトルＰに注入された液体の満注容量Ｐ２又は入味線容量Ｐ１の測定、ペットボトルＰの液体の排水、ペットボトルＰの排出といった一連の工程を自動的に行っていることにより、人手がかからずにペットボトルＰの容量の測定を迅速且つ正確に行うことができる。
【００６２】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、容器としてペットボトルＰを用いたが、これに限定されず、一升瓶、液状の薬品を収納する瓶、缶等を容器として用いても同様な作用効果を得る。
【００６３】
本実施の形態では、制御部９は天面検知センサ１９の検知信号により、ペットボトルＰの高さＲ及び入味線高さＩを演算したが、注入した液体容量から正確な入味線高さＩを求めるものであっても良い。
【００６４】
本実施の形態では、３つの給水管２７ａ、２７ｂ、２７ｃを設けたが、給水管の数はこれに限定されず、例えば、小径給水管２７ａ及び大径給水管２７ｃの２つであっても良い。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、容器への液体の注入や、容器に注入された液体の入味線容量の測定を自動的に行っていることにより、人手がかからずに、容器の容量の測定を迅速に行うことができる。また、測定者毎のばらつきもなく、容器の容量を正確に測定することができる。
【００６６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、制御手段が入味線容量に液体を注入した後の容器の空隙容量を自動測定することができる。
【００６７】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、径の異なる給水管を設けているので、容器に注入する液体の注入量を段階的に調整でき、迅速に且つ精密に測定することができる。
【００６８】
請求項４に記載の発明では、請求項１又は３に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
【００６９】
請求項５に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、注入口と液面との間隔を一定に保っているので、液面に泡が立ち難くなる。
請求項６に記載の発明では、請求項４に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、入味線の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線の位置に更に正確に合わせることができる。
【００７０】
請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、入味線の位置又は天面の位置を超えて過剰に液体を注入できるとともに、吸水部が過剰な液体を吸水することにより、液面高さの微調整が容易に行えるので、液面高さを容器の入味線又は天面の位置に更に正確に合わせることができる。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、吸水部が液面と容器の天面とが面一になるように液体を吸水することにより、液面の位置合わせを確実に且つ容易にでき、精密な測定がし易い。
【００７１】
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、排水手段を設けることにより、測定の終わった容器の液体を自動的に排水することができ、更に労力の軽減が測れる。
【００７２】
請求項１０に記載の発明では、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、加熱後の容器の入味線容量又は満注容量を請求項１乃至７のいずれかに記載の装置により再度測定するので、加熱により影響する容器の収縮量を自動測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る自動容量測定装置を概略的に示す構成図である。
【図２】 図１の自動容量測定装置の平面図である。
【図３】 図１の自動容量測定装置の測定部を示す断面図である。
【図４】 測定装置を概略的に示す構成図である。
【図５】 挿入部の構成を示す正面図である。
【図６】 載置部を示す図であり、（ａ）はペットボトルが第１アダプタに保持されている状態を示す断面図であり、（ｂ）は第１及び第２アダプタを示す断面図である。
【図７】 挿入部がペットボトル内に挿入されている状態を示す正面図である。
【図８】 挿入部と液面とが所定の間隔を保持している状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１ 容器の自動容量測定装置
５ 排水部（排水手段）
９ 制御部（制御手段）
１４ 注入部（注入手段）
１５ 計量台
１７ 挿入部
１９ 天面検知センサ
２１ 水温計（温度検知センサ）
２３ 駆動部（駆動手段）
２５ 注入口
２７ａ 小径給水管
２７ｂ 中径給水管
２７ｃ 大径給水管
２９ 吸水ノズル（吸水部）
３１ 液面検知センサ
３５ 反転装置（反転部）
３７ 排水受け
Ｐ ペットボトル（容器）
Ｓ ペットボトルの入味線
Ｔ ペットボトルの天面（容器の天面）
Claims (10)
- 載置した容器の重量を測定する計量台と、
容器内に液体を注入する注入手段と、
容器内に注入された液体の液面高さを検知する液面検知センサと、
容器内に注入する液体の温度を検知する温度検知センサと、
容器の天面を検知する天面検知センサと、
注入手段の駆動を制御し、且つ液面検知センサ、温度検知センサ、天面検知センサからの検知信号及び計量台からの測定信号により容器の入味線容量を演算する制御手段とを備え、
制御手段は、容器の風袋重量の測定信号を計量台から受け、天面検知センサからの検知信号により容器の高さ及び入味線までの高さを演算し、所定重量の液体を注入後に注入手段による液体の注入を停止するとともにそのときの容器の総重量の測定信号を計量台から受け、温度検知センサが検知した液体の温度から液体の密度を演算し、容器の総重量から容器の風袋重量を減算して容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって入味線容量を算出することを特徴とする容器の自動容量測定装置。 - 入味線容量を算出後に、注入手段は更に液体を天面まで注入した後、満注時における容器の総重量の測定信号を計量台から受け、満注時における容器の総重量から容器の風袋重量を減算して容器に注入された液体の重量を算出し、この液体の重量を液体の密度で除算することによって満注時における容量を算出し、満注容量から入味線容量を減算して、入味線まで液体を注入したときの容器の空隙容量を算出することを特徴とする請求項１に記載の容器の自動容量測定装置。
- 注入手段は径が異なる複数の給水管を備え、制御手段は容器内に注入した液量に応じて用いる給水管を切換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器の自動容量測定装置。
- 注入手段と液面検知センサとを一体に備えて容器内に挿入する挿入部を備え、挿入部は駆動手段により上下に移動可能であり、挿入部を容器内の下方に挿入して注入口から液体の注入を開始し、液面検知センサの検知により注入口と液面とが所定の間隔を保持するように挿入部を除々に上方に移動させることを特徴とする請求項１又は３に記載の容器の自動容量測定装置。
- 注入手段と液面検知センサとを一体に備えて容器内に挿入する挿入部を備え、挿入部は駆動手段により上下に移動可能であり、挿入部を容器内の下方に挿入して注入口から液体の注入を開始し、液面検知センサの検知により注入口と液面とが所定の間隔を保持するように挿入部を除々に上方に移動させることを特徴とする請求項２に記載の容器の自動容量測定装置。
- 挿入部は、容器に注入した液体を吸う吸水部を備えることを特徴とする請求項４に記載の容器の自動容量測定装置。
- 挿入部は、容器に注入した液体を吸う吸水部を備えることを特徴とする請求項５に記載の容器の自動容量測定装置。
- 満注容量測定時において、注入手段は容器天面に対して表面張力により盛り上がる量の液体を注入し、吸水部は容器の天面から盛り上がっている液体を、液面検知センサの検知により液面と容器の天面とが面一になるように吸水することを特徴とする請求項７に記載の容器の容量自動容量測定装置。
- 満注容量測定又は入味線容量の測定が終了した後に容器内の液体を排水する排水手段を備え、排水手段は容器を把持して容器の開口を下に向ける反転部と、容器から吐出される液体を受ける排水受けとを備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の容器の容量自動容量測定装置。
- 容器を加熱した後、請求項１乃至９のいずれかに記載の装置を用いて、容器の入味線容量又は満注容量を再度測定した後、加熱前に測定した値と比較することにより、容器の収縮量を測定することを特徴とする容器の容量測定方法。
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