JP5351800B2 - 生産機械用の検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、生産機械用のとりわけ瓶詰設備用の検査装置、ならびに、この装置のための検査方法に関する。

このような検査装置および方法は、例えば、食品加工において用いられる。例えば、生産機械、とりわけ、加工ラインまたは瓶詰梱包ラインの内部では、食品は、プラスチック表面からの深絞り工程によって生成される単一層マトリクス状のカップまたは連結容器に充填される。本明細書ではカップは典型的には、いくつかのカップを同時に処理することができるように、互いに隣接しておよび互いに前後に配置されたいくつかの充填ノズルを用いて、とりわけ、いくつかの行およびいくつかの列から成るマトリクスの平面配置、または、平行な製品フローにおいて、同期的な方法で充填される。

以下において、この平行な製品フローは、例えば、カバーフィルムによって閉じられており、および、例えば、成形装置を用いて個々の製品へと分離される。分離、分割、および連続製品フローへの転換の後に、製品は通常は上下に複数層に梱包される。

充填されたカップ内の異物の存在を除外するために、分離および梱包されたカップは典型的にはＸ線検査装置を用いて試験される。不利なことに、従来の検査装置による試験は、時間集約的であり、および、瓶詰設備の実際の加工速度よりも遅く、その結果、試験工程によって全体の加工速度を遅らせてしまう。例えば、２００８年６月１日の「ＰＡＣＫ ａｋｔｕｅｌｌ［梱包ニュース］」では、試験される製品用のコンベヤベルトを有し、製品の分離および梱包の後に充填梱包ラインに追加することができるＸ線検査システムが、提示されている。異物および／または誤った充填レベルが検知される場合には、すでに梱包済の箱または他の二次梱包を再び開かれなければならず、および、欠陥のある製品は、通常は上下に配置されている一連のいくつかの製品とは、分離されなければならない。

さらに、従来の検査システムで製品を試験する際には、二次梱包における個々の製品の不明確または定義されていない位置決めを原因とする不明確または誤った結果が発生しうる。

したがって本発明は、生産機械用の、とりわけ、瓶詰設備用の検査装置、ならびにこの装置のための検査方法を作成するという課題に基づいており、この方法によって、経済的かつ簡便な方法で高い加工速度または処理量での検査の精度の向上を可能にする。

この課題は、請求項１の特徴を持つ検査装置によって、ならびに、請求項８の特徴を持つ検査方法によって、本発明により達成される。

本発明によると、検査装置は固定構成部品として瓶詰設備に統合されており、その結果、有利に同期化された製品フローが、製品が分離される前に検査装置によって走査できるようになる。このような方法で、一つの加工ステップでいくつかの製品を試験することができ、このことによって、製品フローのこの平行加工を理由に高い加工速度が可能になる。製品はまだ分離されていないので、製品は位置決めの際に一義的に定義され、その結果、位置的な誤差を原因とする不明確な、もしくは誤った試験結果ないし走査結果を回避することができる。

操作担当者に対する接近がより困難になったかまたはさらには阻害されたことに加えて、充填機内部の奥深いところでの検査装置の統合は、検査装置の内部での源、とりわけ、放射線源からの保護の向上を保証する。

本発明の別の構成では、検査装置は、走査装置として、例えば、製品のフロー方向と概ね垂直かまたは角度をなした走査経路を有利には有するＸ線、マイクロ波、超音波、赤外線装置等として構成されている。このような方法で、簡便かつ経済的な方法で、充填装置の加工速度と同期的な高い加工速度を保証することができる。製品のフロー方向に対して平行でない走査経路によって、検査装置の有利により短い構造長およびより小さな幅が可能になる。その理由は、製品フローの全幅を、それに対応した広くかつ長い走査範囲で、同時にカバーする必要がないからである。

加えて、走査範囲の要求範囲がより小さいので、源からのより低い（送信）電力、とりわけ、Ｘ線出力を必要とし、このことによって有利には、より小さな構造形態に加えて、さらに良好な放射線保護および源、例えば、高価なＸ線管のより長い耐用年数も生み出す。

本発明の好適な実施形態では、製品フローは、充填装置の周期と同期的に、すなわち、例えば、停止中、または、製品フローの移動（成形要素および充填要素は多くの場合同期的に移動する）中に走査される。この場合検査装置を、充填周期の開始前に、すなわち、例えば、製品フローの停止または前進移動の前に実行してもよい。しかしながら明らかなことに、製品フローを継続的に走査することもまた考えられうる。製品移動または充填周期におけるいかなる一時停止も、例えば、製品フローに対する検査装置自体の動作によって、または、加工工程の一時停止によって、埋め合わせることができる。

本発明の別の構成では、検査装置は、製品のフロー方向に平行でない走査経路の場合には特に、双方向性動作を有する。このような方法で、検査装置の復帰運動中の一時停止は、有利に回避することができ、および、加工速度をさらに増加させることができる。

本発明の別の構成では、検査装置は、放射線源または波（Ｘ線、マイクロ波、超音波、赤外線等）源および対応するセンサを有し、それぞれが生産ラインの上下において相対的に所定位置に固定されて配置されている。透過性放射線、例えば、Ｘ線放射線の場合には、放射線源およびセンサは、互いに相対的に製品フローの上方および下方に搭載され、その結果、センサが走査範囲の領域中に存在する。ここでは、放射線源およびセンサは有利には、製品フロー全体にわたる最適な走査範囲を保証するために、走査経路全体にわたって互いに同期的に移動している。

本発明による方法では、製品フローは、有利には生産ライン内部にある、製品のフロー方向に平行でない、例えば、製品のフロー方向と概ね垂直な走査経路で走査され、このことは、簡便かつ経済的な方法で、有利に同期化された製品フローの迅速な加工かつ特に平行加工を可能にする。同時に、製品のフロー方向と垂直にまたは角度をなして位置するこの走査経路によって、走査の精度を上昇させることができ、および、（静的な）走査範囲の範囲は、製品のフロー方向から見て、１個ないし２、３個の製品のみを取り扱う短いラインと接続することができる。

このような方法で、干渉的な遊離効果を低減することができ、および、高周波源、例えば、Ｘ線放射線の場合には、より大きな走査範囲への高価なシールド（大きな鉛エプロン等）を回避または低減することができる。

本発明による方法の好適な構成では、有利にはマトリクス内にある分離されていない製品が走査され、その結果、当該製品の位置が一義的に定義される。本発明による検査装置についての追加的な有利な構成が上記に記載されているが、ここで説明される加工ステップは本装置には限定されない。

本発明による方法の別の構成では、走査、とりわけＸ線透視法、すなわち、例えばカメラおよび／またはエミッタの同時の移動は、好適には、製品または製品フローが停止される際に（例えば、瓶詰設備の充填周期の一時停止中に）実行され、その結果、必要な放射強度はより低くなり、および画像精度が高まる。加えて、スロッシング効果をこのような方法で低減することができる。

本発明による装置および本発明による方法は両方ともＸ線装置において、均一性および／または容器内の充填材の表面レベルを決定することによる既知の異物検査および密封シーム検査に加えて、（例えば、秤を用いて重量を決定することに対する代替としての）充填量の測定および／または検査に用いることができる。

本発明の別の有利な構成は、従属請求項から導かれる。

本発明は、図面中に示される実施形態に関してより詳細に下記に説明される。
本発明による検査装置によって概略的に示される生産ラインまたは充填密封ラインの側面図。 図１による生産ラインの上面図。 図１および２による生産ラインの詳細のうち一つとしての、本発明による検査装置の三次元図。

図１に示される生産ラインないし瓶詰設備１は、特に食品とともに、カップ５または類似の容器の充填、密封、および梱包のために用いられる。

本明細書では、例えば、プラスチック表面３からの深絞り工程を用いて、カップ５を生産することが可能であるか、または、これまで生産されてきた。ここでは、充填材、特に食品は、上方に向けて開口したカップ５へと、例えば、本実施形態ではマトリクス状の２行×３列の内部の図示されるいくつかの充填ノズル７を通常用いて、充填される。

断面Ｉに見ることが可能なこの段階によると、カップ５は、例えば、熱密封装置による製品フローの移動によりおよび製品フローの移動の方向Ｂにおいてローラ９から巻き戻されるカバーフィルム１１によってその上面が閉じられており、および次いで、充填材中、特に食品中の汚染物質および異物について、非直接的に、または、図示されるように検査装置１５によって直接的に試験される。

図１および２よりわかるように、断面ＩおよびIIにおける製品フローは、上方から下向
きに移動できるスタンプ式の分離装置２３によって断面IIIにおける検査装置１５を通過し
た後になって初めて、個々のカップ５’へと分離される連続した平らな連結容器から成る。分離されたカップ５’は次いで、例えば箱２５といった二次梱包において複数の層へと梱包される。このことは、梱包内のカップの任意の配置によって、例えば図示されるように、平らな３×２マトリクス中に、かつ、複数層の配置において上下の配置によって、実現することができる。

図１および２に見られるように、製品フローは、少なくとも部分的にまたはさらには全体的に、断面ＩおよびIIにおける当該フローの移動の方向Ｂに沿った連続的なカップから成り、その結果、それぞれが走査範囲２０、例えば３×２に位置するカップの位置が、互いに相対的に一義的に、および、有利には製品フロー全体においても定義される。

本実施例では、２行および３列にわたる走査範囲２０が図示されているものの、製品フローの全列にわたって１から複数の任意の行数（または、さらには複数の層中）の走査範囲を形成することが、明らかに考えられうる。

図示された実施形態では、充填ノズル７による充填は同期しており、その結果、製品フローは、フロー方向Ｂに静止した充填ノズル７に対して同期的に移動させられるか、または、充填ノズルは、適宜フロー方向Ｂに移動できる充填ノズル７、および、継続的な製品移動に応じて同期的に移動させられる。

本発明によると、検査装置１５は、上記に名づけられた同期化された動きと同期的に動作し、この場合、走査またはＸ線透視法の両方とも、充填周期において、および、オフセット周期において、すなわち、充填の一時停止中にも可能である。

有利には、該走査は、検査装置１５と方向Ｂから見た製品のフロー方向Ｂとの間の相対停止の時に実行され、その結果、必要な放射強度がこのような方法で低減され、画像精度が高まり、およびスロッシング効果を低減、またはさらに防止することができる。

検査装置１５は、例えば、製品フローの上方に配置されたＸ線放射線源１７から成り、その走査範囲は、有利には鋭角で下向きに広がり、およびカメラまたはラインセンサ１９は、例えば、この走査範囲２１の領域内で製品フローの下方に配置されている。

図２よりわかるように、例えば、２行のカップは製品フローの方向Ｂではカバーで覆われており、製品フローの幅方向においては、小さい広がりのみ、とりわけ、直線的な広がり２２のみが存在する。製品フローを幅方向においても走査するために、Ｘ線放射線源１７は、ラインセンサ１９と同期的に、図示されるように、図２中の下側の第１の位置から、Ｘ線放射線源１７'、ラインセンサ１９'、および走査ライン２２'の上側の第２の端部位置へと製品フロー全体にわたってＡの方向に移動させられ、その結果、製品フローの全幅はこのような方法で、範囲２０内において走査できる。

図３からわかるように、検査装置１５は、Ａの方向における直線的な一定の動きに対するＸ線放射線源１７用の上側直線棒２７と、ラインセンサ１９用の下側直線棒２９とを有しており、これらの棒は、適切な方策を用いることによって、走査範囲２０全体にわたるＸ線放射線源１７およびラインセンサ１９の互いに同期的な連続した動きを可能にする。

本実施形態に示される検査装置１５を実現するための構造的な方策は明らかに、概略的なものにすぎないと見られるものとし、例えば、Ｘ線放射線源１７の均一の直線的な動き、および次いで互いに相対的なラインセンサ１９の動きに対しては、詳細には図示されないより様々な解決法が、当業者にとって明らかである。対応する直線的レールまたは直線的モータは、均一に移動することができ、および、互いに相対的に同期的に、例えば、Ｘ線放射線源１７とラインセンサ１９との互いの機械的接続を伴わずに、電子的に制御することができる。この場合、例えば機械的接続を提供する他の解決法を用いることも明らかに考えられうる。

有利には、走査は、Ｘ線放射線源１７'、ラインセンサ１９'、 走査ライン２２'の各位置の前進移動方向においてだけでなく、参照記号１７、１９、２２で図示されたそれぞれの位置までの復帰運動においても実行することができる。製品移動の方向Ｂと垂直な軸（Ａの方向）に沿った前進移動および後進移動中のこの双方向走査によって、より高い可能な加工速度を達成することができる。

加えて、Ｘ線放射線源１７およびラインセンサ１９の、およびひいては走査ライン２２のそれぞれの移動は、充填装置または充填ノズル７に対する周期同期的な移動にかかわらず、検査装置１５と製品フロー方向Ｂとの間の相対停止を、端部（図示された本実施例では、３列の製品フローのうち外側の列）に配置された第一のカップ列の走査ライン２２に到達する時にのみ獲得するためには、製品フロー方向Ｂでの検査装置１５と製品フローとの間の相対停止の前に、すでに開始させておくことが可能である。

汚染物質、異物、または、例えば、一つ以上のカップの誤った充填レベル等といった他の所望しない結果が、検査装置１５による走査中に検知されると、これらカップは、図示された本発明によるシステムにおいては、二次梱包からの開梱および個々の不具合製品の除去をすることなく、有利には梱包の前にすでに、すなわち、カップの個々の製品への分離の後、または、さらには連続の製品フローへの分割の後に、分離することができる。本発明によらない場合は二次梱包に対するＸ線透視法がこの工程に必要になる。

本発明による方法および本発明による装置を用いることによって、製品フローの平行加工またはさらには平らな加工に基づいて、検査装置１５を用いて、充填材の充填レベルを厳密に決定することが可能である。その理由は、カップの互いに相対的な幾何学的配置は走査中には厳密であり、および、連続的、分割的な製品フローまたは二次梱包における各カップの試験におけるような位置決め時の回転または変位による誤った結果を回避できるからである。

また、本実施形態において、走査経路Ａが製品フロー方向Ｂと垂直に示される場合には、角度＞０を包含する異なる角度で走査経路を製品フロー方向Ｂに対して選択すること、および、それにもかかわらず上述の利点を可能にすることも明らかに考えられうる。

とりわけ、本発明による設備は、製品フロー方向Ｂに動作する検査装置によっても可能であり、例えば、この場合には、検査装置は走査経路Ａを備えないが、その代わりに垂直のまたは角度のついた走査ライン、または、製品フローの幅全体に到達する走査範囲を有することに留意するべきである。この構成では、上記に要点として説明した例えば、より迅速な加工、構造的な統合によるよりすぐれた遮蔽、操作担当者に対する好ましいより高い接近不可能性などの利点は、このような検査装置を検査フローの内部に、充填装置およびおそらくは密封装置の後に、または、分割の前に、間接的または直接的に配置することによって達成することができる。

１ 瓶詰設備
３ プラスチック表面
５ カップ
７ 充填ノズル
９ ローラ
１１ カバーフィルム
１３ 充填密封装置
１５ 検査装置
１７ Ｘ線放射線源
１９ ラインセンサ
２０ 走査範囲
２１ 走査範囲
２２ 走査ライン
２３ 分離装置
２５ 梱包
２７ 上側直線棒
２９ 下側直線棒

Claims (7)

1. 一又は二以上の列から成る製品（５）の少なくとも一つのフローを有し、当該製品フローに製品の充填装置（７）または充填密封装置（１３）を備えた食品生産ラインの製品検査装置（１５）において、
   該製品検査装置（１５）は、周期的に動作する該充填装置（７）ないし該充填密封装置（１３）の下流または該充填装置（７）ないし該充填密封装置（１３）の下流に配設された分離装置（２３）の上流の生産ラインに配置され、その結果、該製品（５）は、該製品（５）の分離または梱包の前に検査され、
   該製品検査装置（１５）は、前記充填装置（７）または充填密封装置（１３）の周期と同期的に動作するように構成され、製品のフロー方向（Ｂ）に平行でない走査経路（Ａ）に沿って移動可能に構成され、前記製品検査装置（１５）は、生産ラインの上下において互いに同期して前記走査経路（Ａ）に沿って移動する放射線源（１７）およびセンサ（１９）を有し、前記放射線源（１７）は前記製品のフロー方向（Ｂ）に広がった走査範囲を有し、前記センサ（１９）は前記走査範囲の領域中に存在する
   ことを特徴とする製品検査装置。
2. 該検査装置が前記走査経路（Ａ）に沿って双方向性動作を有することを特徴とする、請求項１に記載の製品検査装置。
3. 該製品検査装置がＸ線装置（１５）として構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の製品検査装置。
4. 前記製品の充填装置（７）または充填密封装置（１３）が、食品の充填装置（７）または充填密封装置（１３）であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１に記載の製品検査装置。
5. 前記請求項１から４のいずれか１の製品検査装置を使用した製品検査方法であって、放射線源（１７）とラインセンサ（１９）から成る製品検査装置が、製品の充填装置（７）または充填密封装置（１３）の周期的な動作と同期して、製品のフロー方向（Ｂ）に対して直角又は所定角を成す走査経路（Ａ）に沿って移動して複数の製品を走査し、前記放射線源（１７）とラインセンサ（１９）は互いに同期して前記走査経路（Ａ）に沿って移動し、かつ、前記放射線源（１７）は前記製品の動きの方向（Ｂ）で複数の製品（５）を走査する製品検査方法。
6. 前記走査経路（Ａ）に沿った走査が双方向性であることを特徴とする、請求項５に記載の製品検査方法。
7. 前記走査経路（Ａ）に沿った走査が直線状であることを特徴とする、請求項５または６に記載の製品検査方法。

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