JP6895769B2 - Liquid level control device, liquid level control method, filling machine, and filling method - Google Patents
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Description
本発明は、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して制御する装置に関し、特に、回転体により搬送される容器について製品液の液面レベルを制御するのに好適な装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for detecting and controlling the liquid level of a product liquid filled in a container, and more particularly to an apparatus suitable for controlling the liquid level of a product liquid in a container conveyed by a rotating body.
製品液が充填される容器の液面レベルを検出して製品液の充填量を制御することにより、容器に適量の製品液を充填することができる。最終的に充填される製品液の液面レベルは入味線(filing line)と称される。
液面レベルを検出するのに、特許文献1及び特許文献2は、赤外放射エネルギを検出することを提案する。また、例えば特許文献3及び特許文献4は、照明装置とテレビカメラを備える液面レベルの検査装置を提案し、特許文献5は、発光器及び受光器を備える液面レベル検査装置を提案している。
By detecting the liquid level of the container filled with the product liquid and controlling the filling amount of the product liquid, the container can be filled with an appropriate amount of the product liquid. The level of the product liquid that is finally filled is called the filling line.
To detect the liquid level, Patent Document 1 and
容器に製品液を充填する充填機には、直線状の搬送経路に沿って容器を搬送しながら製品液を充填するタイプと、円弧状の搬送経路に沿って容器を搬送しながら製品液を充填するタイプと、がある。
特許文献3及び特許文献4は、前者の飲料充填機に関するものである。
また、特許文献1及び特許文献2は、後者、つまり回転式の飲料充填機に関するものである。この飲料充填機は、軸線周りに高速で回転される回転体に備えられる複数のグリッパのそれぞれに把持された容器を搬送しながら、同じく回転体に備えられ、容器のそれぞれに対応する充填ノズルから製品液を容器内に充填するので、生産効率が高く、かつ、充填機の占有面積が小さいといった利点がある。
The filling machine that fills the container with the product liquid is a type that fills the product liquid while transporting the container along a linear transport path, and a filling machine that fills the product liquid while transporting the container along the arc-shaped transport path. There is a type to do.
Patent Document 3 and Patent Document 4 relate to the former beverage filling machine.
Further, Patent Document 1 and
そこで本発明は、例えば回転式の飲料充填機において、高い精度で液面レベルを検出し、充填される製品液の入味線のばらつきを抑えることのできる液面レベル制御装置及び液面レベル制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, for example, in a rotary beverage filling machine, a liquid level control device and a liquid level control method capable of detecting the liquid level with high accuracy and suppressing variation in the taste line of the product liquid to be filled. The purpose is to provide.
本発明の液面レベル制御装置は、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、製品液の充填を制御する。
本発明の液面レベル制御装置は、容器の外部から液面レベルを含む容器の画像を撮影する撮影部と、画像から検出された液面レベルに基づいて、製品液の充填状態の変更を制御する制御部と、を備える。
本発明における制御部は、容器における高さ方向の位置と容積が対応付けられた位置−容積情報と、検出された液面レベルと、に基づいて、充填状態の変更を制御する、ことを特徴とする。
The liquid level control device of the present invention detects the liquid level of the product liquid filled in the container and controls the filling of the product liquid.
The liquid level control device of the present invention controls a change in the filling state of the product liquid based on a photographing unit that takes an image of the container including the liquid level from the outside of the container and the liquid level detected from the image. It is provided with a control unit for the operation.
The control unit in the present invention is characterized in that it controls the change of the filling state based on the position-volume information in which the position and the volume in the height direction in the container are associated with each other and the detected liquid level. And.
本発明の制御部は、製品液の充填状態の変更のために、製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、製品液の充填流量を切り換えるまでの切換時間の一方又は双方を求める。 The control unit of the present invention obtains one or both of the stop time until the filling of the product liquid is stopped and the switching time until the filling flow rate of the product liquid is switched in order to change the filling state of the product liquid.
本発明の制御部が行う、停止時間、切換時間を求める手順は少なくとも二つある。
一つ目の手順は、位置−容積情報と規定値である充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。
また、二つ目の手順は、位置−容積情報と製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。この充填流量は、容器における液面レベルの変動に基づいて求めることができるし、製品液を供給する液タンクにおける製品液の液面レベルの変動に基づいて求めることができる。
There are at least two procedures for obtaining the stop time and the switching time performed by the control unit of the present invention.
The first procedure is to obtain one or both of the stop time and the switching time based on the position-volume information and the filling flow rate which is the specified value.
The second procedure is to obtain one or both of the stop time and the switching time based on the position-volume information and the filling flow rate obtained in the process of filling the product liquid. This filling flow rate can be obtained based on the fluctuation of the liquid level in the container, or can be obtained based on the fluctuation of the liquid level of the product liquid in the liquid tank for supplying the product liquid.
本発明の制御部が行う、制御の具体的な手順は少なくとも四つある。四つとも、制御部は、製品液の充填流量を、大流量から大流量よりも小さい小流量に切り換えることを前提とするので、以下ではこの前提を省略する。 There are at least four specific control procedures performed by the control unit of the present invention. In all four, the control unit assumes that the filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate smaller than the large flow rate, and therefore, this assumption is omitted below.
一つ目の手順は、制御部が、製品液の充填流量を、大流量から大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、停止時間を求める、というものである。 In the first procedure, the control unit switches the filling flow rate of the product liquid from a large flow rate to a small flow rate smaller than the large flow rate, and sets the first liquid level of the product liquid detected in the small flow rate range. The stop time is calculated based on the specified filling flow rate.
二つ目は、はじめに、小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量とに基づいて、停止時間を求める。
The second is the first liquid level of the product liquid detected in the small flow rate range, and the product liquid detected in the small flow rate range lower than the first liquid level. The filling flow rate is calculated based on the difference between the two liquid level and the liquid level.
Next, the stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the determined filling flow rate.
三つ目は、はじめに、大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(a)とに基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量(b)を求める。
さらに、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量(b)に基づいて、停止時間を求める。
Third, first, the switching time from the large flow rate to the small flow rate is obtained based on the third liquid level detected in the large flow rate range and the filling flow rate (a) which is a specified value.
Next, based on the difference between the first liquid level detected in the small flow rate range and the second liquid level level detected in the small flow rate range lower than the first liquid level. The filling flow rate (b) is obtained.
Further, the stop time is obtained based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the obtained filling flow rate (b).
四つ目は、はじめに、大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(c)に基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量(d)に基づいて、停止時間を求める。
Fourth, first, the switching time from the large flow rate to the small flow rate is obtained based on the third liquid level detected in the large flow rate range and the filling flow rate (c) which is a specified value.
Next, the stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the filling flow rate (d) which is a specified value.
本発明の液面レベル制御装置は、複数の容器が円弧状の搬送経路を搬送されながら、複数の容器に対応するそれぞれの充填バルブから製品液が充填される回転式の充填機に適用される場合には、撮影部を、搬送経路の外側の定点に設けることができる。 The liquid level control device of the present invention is applied to a rotary filling machine in which product liquid is filled from each filling valve corresponding to a plurality of containers while a plurality of containers are conveyed along an arcuate transport path. In the case, the photographing unit can be provided at a fixed point outside the transport path.
本発明の液面レベル制御方法は、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、製品液の充填を制御する。
本発明の液面レベル制御方法は、容器の外部から液面レベルを含む容器の画像を撮影する第一ステップと、画像から検出された液面レベルに基づいて、製品液の充填状態の変更を制御する第二ステップと、を備える。
本発明の液面レベル制御方法は、第二ステップにおいて、容器における高さと容積が対応付けられた位置−容積情報と、液面レベルと、に基づいて、充填状態の変更を制御する、ことを特徴とする。
The liquid level control method of the present invention detects the liquid level of the product liquid filled in the container and controls the filling of the product liquid.
The liquid level control method of the present invention changes the filling state of the product liquid based on the first step of taking an image of the container including the liquid level from the outside of the container and the liquid level detected from the image. It comprises a second step to control.
In the second step, the liquid level control method of the present invention controls the change of the filling state based on the position-volume information associated with the height and the volume in the container and the liquid level. It is a feature.
本発明の第二ステップにおいて、製品液の充填状態の変更のために、製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、製品液の充填流量を切り換えるまで切換時間の一方又は双方を求める。 In the second step of the present invention, one or both of the stop time until the filling of the product liquid is stopped and the switching time until the filling flow rate of the product liquid is switched are obtained in order to change the filling state of the product liquid.
本発明の第二ステップにおいて行われる、停止時間、切換時間を求める手順は少なくとも二つある。
一つ目の手順は、位置−容積情報と規定値である充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。
また、二つ目の手順は、位置−容積情報と製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、停止時間及び切換時間の一方又は双方を求める、というものである。本発明はこの充填流量を、容器における液面レベルの変動に基づいて求めることができるし、製品液を供給する液タンクにおける製品液の液面レベルの変動に基づいて求めることができる。
There are at least two steps for obtaining the stop time and the switching time, which are performed in the second step of the present invention.
The first procedure is to obtain one or both of the stop time and the switching time based on the position-volume information and the filling flow rate which is the specified value.
The second procedure is to obtain one or both of the stop time and the switching time based on the position-volume information and the filling flow rate obtained in the process of filling the product liquid. In the present invention, this filling flow rate can be obtained based on the fluctuation of the liquid level in the container, or can be obtained based on the fluctuation of the liquid level of the product liquid in the liquid tank for supplying the product liquid.
本発明の第二ステップで行われる、制御の具体的な手順は少なくとも四つある。四つとも、製品液の充填流量を、大流量から大流量よりも小さい小流量に切り換えることを前提とするので、以下ではこの前提を省略する。 There are at least four specific control steps performed in the second step of the present invention. Since it is assumed that the filling flow rate of the product liquid is switched from the large flow rate to the small flow rate smaller than the large flow rate in all four cases, this assumption is omitted below.
一つ目の手順は、第二ステップにおいて、小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、停止時間を求める、というものである。 The first step is to obtain the stop time in the second step based on the first liquid level of the product liquid detected in the small flow rate range and the filling flow rate which is a specified value.
二つ目の手順は、第二ステップにおいて、はじめに小流量の範囲で検出された製品液の第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量とに基づいて、停止時間を求める。
The second step is to detect the first liquid level of the product liquid that was first detected in the small flow rate range and the position that is lower than the first liquid level in the small flow rate range in the second step. The filling flow rate is obtained based on the difference between the second liquid level of the finished product liquid and the second liquid level.
Next, the stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the determined filling flow rate.
三つ目の手順は、第二ステップにおいて、はじめに大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(a)とに基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、小流量の範囲であって、第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量(b)を求める。
さらに、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと求められた充填流量(b)に基づいて、停止時間を求める。
The third step is to switch from the large flow rate to the small flow rate based on the third liquid level level first detected in the large flow rate range and the filling flow rate (a) which is the specified value in the second step. Find the switching time.
Next, based on the difference between the first liquid level detected in the small flow rate range and the second liquid level level detected in the small flow rate range lower than the first liquid level. The filling flow rate (b) is obtained.
Further, the stop time is obtained based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the obtained filling flow rate (b).
四つ目の手順は、第二ステップにおいて、大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(c)に基づいて、大流量から小流量に切り換えるまでの切換時間を求める。
次に、小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量(d)とに基づいて、停止時間を求める。
The fourth procedure is the switching time from the large flow rate to the small flow rate based on the third liquid level detected in the large flow rate range and the filling flow rate (c) which is the specified value in the second step. Ask for.
Next, the stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the filling flow rate (d) which is a specified value.
本発明の液面レベル制御方法は、複数の容器が円弧状の搬送経路を搬送されながら、複数の容器に対応するそれぞれの充填バルブから製品液が充填される回転式の充填機に適用される場合には、第一ステップにおける画像の撮影を、搬送経路の外側の定点から行うことができる。 The liquid level control method of the present invention is applied to a rotary filling machine in which product liquid is filled from each filling valve corresponding to a plurality of containers while a plurality of containers are conveyed along an arcuate transport path. In this case, the image in the first step can be taken from a fixed point outside the transport path.
本発明は、複数の容器が円弧状の搬送経路を搬送し、複数の容器のそれぞれに対応する充填バルブを備える回転体と、容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、製品液の充填を制御する液面レベル制御装置と、を備える充填機について、以上で説明した液面レベル制御装置を適用できる。 According to the present invention, a plurality of containers carry an arcuate transport path, and a rotating body having a filling valve corresponding to each of the plurality of containers and a liquid level of the product liquid filled in the containers are detected to detect the product. The liquid level control device described above can be applied to a filling machine including a liquid level control device for controlling liquid filling.
本発明は、円弧状の搬送経路を搬送される、複数の容器のそれぞれに対応する充填バルブから製品液を容器に充填する製品液の充填方法において、以上説明した液面レベル制御方法を適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The above-described liquid level control method can be applied to a method for filling a container with a product liquid from a filling valve corresponding to each of a plurality of containers, which is conveyed along an arcuate transport path. ..
本発明の液面レベル制御装置によれば、容器における高さと容積が対応付けられた位置−容積情報と検出された液面レベルとに基づいて充填状態の変更を制御するので、容器の性状に沿った高い精度で充填状態の変更を制御できる。したがって、本発明によれば、入味線のばらつきの少ない飲料製品を得ることができる。 According to the liquid level control device of the present invention, the change of the filling state is controlled based on the position-volume information in which the height and the volume in the container are associated with each other and the detected liquid level, so that the properties of the container can be changed. It is possible to control the change of the filling state with high accuracy along the line. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a beverage product having less variation in the taste line.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態は、液面レベル制御装置30を備える回転式の飲料充填機1及び飲料の充填方法に関し、高い精度で液面レベルの変更、つまり充填流量の切り換え及び充填停止を制御できる液面レベル制御装置30及び液面レベル制御方法を提案する。
以下、飲料充填機1の構成及び動作を説明し、次いで、飲料充填機1の効果を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present embodiment, regarding the rotary beverage filling machine 1 provided with the liquid
Hereinafter, the configuration and operation of the beverage filling machine 1 will be described, and then the effects of the beverage filling machine 1 will be described.
[飲料充填機1の全体構成]
飲料充填機1は、図1に示すように、図示を省略する搬送コンベアにより連続的に搬送される容器100を回転体としての搬入スターホイール7から受け取る。飲料充填機1には、フィラ本体5の周囲に複数の充填バルブ10(図3参照)が配置されており、搬入スターホイール7から受け渡される容器100が容器供給地点INから容器排出地点EXまでの円弧状の搬送経路Rを移動する間に、一連の手順で飲料の充填が行なわれる。飲料充填が完了した容器100は、搬出スターホイール8に受け渡されてから、キャップの取り付けなどを行う次工程に向けて搬送される。
なお、図1は容器100を間引いて示している。図7、図9及び図11も同様である。
[Overall configuration of beverage filling machine 1]
As shown in FIG. 1, the beverage filling machine 1 receives a
Note that FIG. 1 shows the
飲料充填機1は、図1に示すように、フィラ本体5と、図3に示される充填バルブ10と、液面レベル制御装置30と、フィラ本体5、液面レベル制御装置30などの動作を制御する制御部50と、を備えている。
フィラ本体5は、駆動源により回転駆動される搬送スターホイール6と、搬送スターホイール6との外周に設けられ、容器100を保持する複数の保持具と、を備えている。なお、保持具の図示は省略されている。フィラ本体5は、複数の保持具のそれぞれに対応して充填バルブ10が設けられる。
As shown in FIG. 1, the beverage filling machine 1 operates the
The
フィラ本体5は、搬入スターホイール7から連続的に搬入される容器100を容器供給地点INで受け取り、受け取った容器100を搬送スターホイール6でから容器排出地点EXまで搬送する。フィラ本体5は、容器100を容器供給地点INから容器排出地点EXまで搬送する過程で、それぞれの容器100に対応して設けられる充填バルブ10から製品液が充填される。
本実施形態に適用される製品液には制限がなく、炭酸を含むビール、コーラなどの飲料、炭酸を含まないお茶、ミネラルウォータなどの飲料などを用いることができる。また、固形物を含む飲料製品を本実施形態の製品液に用いることもできる。
The
The product liquid applied to this embodiment is not limited, and beer containing carbonic acid, beverages such as cola, tea containing no carbonic acid, beverages such as mineral water, and the like can be used. In addition, a beverage product containing a solid substance can also be used as the product liquid of the present embodiment.
本実施形態が対象とする容器100は、内部に充填される製品液の液面レベルを外部から撮影できることが必要であるから、透明であることを前提とする。これに該当する容器100の材質としては、ガラス及び樹脂が掲げられる。適用される容器100の形状は任意であり、口の細いボトル(bottle)、口の広いジャー(jar)、取っ手のあるジャグ(jug)などを容器100とすることができる。
The
[充填バルブ10]
飲料充填機1は、図1及び図3に示すように、図示しない駆動モータによって一方向に回転駆動される搬送スターホイール6を備えている。搬送スターホイール6には、その外周に円周方向に沿って多数の充填バルブ10が備えられている。各充填バルブ10は、容器100を保持した状態で、容器100の内部の容積部分に製品液を充填する。
[Filling valve 10]
As shown in FIGS. 1 and 3, the beverage filling machine 1 includes a
充填バルブ10は、搬送スターホイール6の上方に配置された液タンク9から、給液路P1を介して製品液が供給される。各充填バルブ10は、制御部50によりその作動が制御され、製品液の供給開始・供給停止及び流量の調整が行われる。なお、給液路P1は、配管及び継手などによって構成される。後述する通気路P2も同様である。
The filling
液タンク9は、充填バルブ10を介して容器100に供給する製品液が蓄えられている液相領域9Aと気相領域9Bを備えている。気相領域9Bは、例えばビール飲料を充填する際のカウンタ工程において充填バルブ10を介して容器100に供給されるカウンタガス、例えば二酸化炭素(CO2)ガス、窒素(N2)ガス、エアなどから選択されるガスを蓄えている。
The
気相領域9Bと充填バルブ10の間には、通気路P2が設けられている。
通気路P2は、例えばカウンタ工程の際に、気相領域9Bから容器100の容積部分に向けて二酸化炭素を供給するとともに、製品液を供給する際には、容器100から排出される二酸化炭素を気相領域9Bに向けて戻すのに用いられる。
A ventilation path P2 is provided between the
The ventilation path P2 supplies carbon dioxide from the
ビールのように炭酸を含む飲料を容器100へ充填する一連のプロセスにおいて、容器100内の空気を除去するとともに、容器100の内部を二酸化炭素ガスに置換するガッシング(gassing)処理、容器100の内部内を二酸化炭素で加圧された状態にするカウンタ処理を行い、その後にビール(製品液)を充填する。必要な量だけビールを充填した後は、その状態を所定時間だけ維持(ホールド処理)し、さらに、容器100の内部のヘッドスペースに残存する置換ガスを排出させるスニフト処理が行われる。飲料充填機1及び充填バルブ10はこれら処理を行うための要素を備えているが、ここでは省略する。
In a series of processes of filling a
[液面レベル制御装置30]
液面レベル制御装置30は、図1に示すように、容器100に充填される製品液の流量が小流量の範囲に設けられる。なお、制御部50は液面レベル制御装置30の一要素であり、液面レベル制御装置30は第一撮影部30Aと制御部50から構成される。
[Liquid level control device 30]
As shown in FIG. 1, the liquid
次に、第一撮影部30Aの構成について、図2を参照して説明する。
図2に示すように、第一撮影部30Aは、液面レベルを含む容器100の所定の視野を撮影する第一カメラ31Aと、撮影範囲を照らす照明光を照射する光源33と、光源33から照射される照明光Lを反射する反射体35と、を備える。
Next, the configuration of the first photographing
As shown in FIG. 2, the first photographing
第一カメラ31Aは、高速で連続的に搬送される複数の容器100のそれぞれを、一本ずつ、正面から視野FV1の範囲を撮影する。撮影された画像は、第一カメラ31Aから制御部50に送られる。第一カメラ31Aは、容器100が搬送される搬送経路Rよりも外側の定点に配置される。なお、本実施形態は、第一カメラ31Aなどで静止画を撮影することを前提とするが、動画を撮影することを排除するものではない。
The
第一カメラ31Aとしては、高速度で駆動されるデジタルカメラが適用できる。第一カメラ31Aを構成する撮影素子としては、CCD(電荷結合素子:Charge Coupled Device)、CMOS(相補型金属酸化膜半導体:Complementary Metal Oxide Semiconductor)が掲げられる。
高い精度で液面レベルh1を検出するには、100万画素以上、好ましくは200万画素以上の高解像度な第一カメラ31Aが選択されることが好ましい。また、同様に、第一カメラ31Aは、撮影速度が速いことが好ましく、撮影速度が1000fps(frame per second)以上、さらには3000fps以上のハイスピードカメラが適用される。
As the
In order to detect the liquid level h1 with high accuracy, it is preferable to select a high resolution
第一カメラ31Aで撮影される視野FV1は、図5に示すように、容器100の首部103の部分である。製品液が充填される容器100が第一撮影部30Aの第一カメラ31Aに対応する位置まで搬送されると、製品液は視野FV1の範囲内に達することが想定されている。
As shown in FIG. 5, the field of view FV1 photographed by the
次に、第一撮影部30Aは、図2に示すように、搬送経路Rよりも外側に置かれ、搬送経路Rの内側に向けて照明光Lを発する光源33を備える。
第一撮影部30Aは、第一カメラ31Aを挟んで二台の光源33,33を備えており、二台の光源33,33のそれぞれが発する照明光Lは、隣接する容器100,100の間を通って搬送経路Rよりも内側の反射体35に到る。
Next, as shown in FIG. 2, the first photographing
The first photographing
光源33は、面状光を発する面状光源を用いてもよいし、多数の点状光源を配列する構成にしてもよい。また、光源33からの照明光Lは、連続光でもよいし、パルス状の光でもよい。
光源33が発する照明光Lとしては、白色光、近赤外光(波長がおよそ700〜2500nm)を用いることができる。白色光は、製品液の色によっては透過しにくいため、例えば製品液が黒い場合には、近赤外光を用いるのがよい。近赤外光は、波長が800〜900nmであることがより好ましい。
照明光Lを発する光源としては、消費電力の少ないLED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)のほかに、ハロゲンランプ、半導体レーザ、蛍光灯、白熱灯、HIDランプ(High-Intensity Discharge lamp)を用いることもできる。
As the
As the illumination light L emitted by the
As a light source that emits illumination light L, in addition to LEDs (light emitting diodes) that consume less power, halogen lamps, semiconductor lasers, fluorescent lamps, incandescent lamps, and HID lamps (High-Intensity Discharge lamps) are used. You can also.
また、第一撮影部30Aは、光源33から照射される照明光Lを反射する反射体35を備える。反射体35は、搬送経路Rよりも内側の定点に置かれており、隣接する容器100,100の間を通過してきた照明光Lを第一カメラ31Aによる撮影対象の容器100の背面に向けて反射させる。つまり、撮影対象となる容器100には、第一カメラ31Aに対する背面側から反射された照明光Lが照射される。反射体35から反射される照明光Lが照射対象の容器100に集まるようにするために、第一カメラ31Aの両側に設けられる光源33,33は、図2に示すように、光軸を第一カメラ31Aに対して傾くように配置される。
Further, the first photographing
反射体35を構成する材料は任意であるが、容器100に照明光Lが一様に反射されることが高い精度で液面レベルh1を検出するのに好ましい。
The material constituting the
そのためには、容器100に対向する面である反射面が白色を呈していることが好ましい。例えば、反射体35の反射面にPTFE(ポリテトラフルオロエチレン:Polytetrafluoroethylene)の膜を被覆する、PTFEのシートを貼り付ける、あるいは、反射体35を板状のPTFEで構成できる。また、白色を呈するセラミックス材料、例えばアルミナ(Al2O3)焼結体から反射体35を構成できる。さらに、反射面を白色にするには、反射面に白色の塗料を塗布することもできる。
For that purpose, it is preferable that the reflective surface, which is the surface facing the
反射体35は、反射面が白色に限るものではなく、金属板、例えばステンレス鋼の表面を鏡面に研磨した反射体35を用いることもできる。
The
反射体35は、本実施形態においては平板状のものを用いたが、特定の形状に限定されず、容器100に照明光Lを集めやすくするために反射面を円弧面にすることもできる。
Although the
[制御部50]
制御部50は、フィラ本体5を構成する搬送スターホイール6の回転及び充填バルブ10の開度を制御する。充填バルブ10の開度の制御は、本発明における製品液の充填状態の制御に対応し、本実施形態においては、充填バルブ10を閉じることで充填を停止すること、充填バルブ10の開度を変えることで製品液の充填流量を切り替える。ここでいう充填流量は、単位時間当たりの流量であり、単位としてはmL/secが該当する。
[Control unit 50]
The
制御部50は、図5に示すように、第一カメラ31Aで撮影された液面レベルを含む画像情報を第一撮影部30Aから受け取り、受け取った画像情報を解析して液面レベルh1を求める。制御部50は、特定した液面レベルh1と目標とされる最終入味線高さh0を比較することにより、充填バルブ10を閉じる時間を制御する。制御部50は、最終入味線高さh0に関する情報を保持する。具体的な制御手法は後述する。
ここで、最終入味線高さh0は、容器100に適量の製品液が充填される目標となる液面レベルである。液面レベルは、容器100の容器口101が上を向く正立した状態において、最終入味線高さh0からの鉛直方向Vの距離で特定される。
なお、図5において、hcは製品液の充填流量が大流量から小流量に切り換えられるタイミングを示している。また、図5において、Hは水平方向を示している。
As shown in FIG. 5, the
Here, the final taste line height h0 is a target liquid level at which the
In FIG. 5, hc indicates the timing at which the filling flow rate of the product liquid is switched from the large flow rate to the small flow rate. Further, in FIG. 5, H indicates a horizontal direction.
制御部50は、液面レベル制御装置30を通過する容器100を第一カメラ31Aにより撮影することを指示する。
制御部50は、搬送スターホイール6に保持されながら搬送されるそれぞれの容器100の位置を認識する。つまり、容器供給地点INで搬送スターホイール6に受け渡された時点で容器100が容器供給地点INにいることを認識できる。その後も、制御部50は、搬送スターホイール6の回転に伴って搬送される位置を継続して認識し、容器排出地点EXに達すれば、容器100が容器排出地点EXにいることを認識できる。
The
The
制御部50は、第一カメラ31Aで撮影した画像を取得し、画像解析することにより、現時点の液面レベルh1を求める。この特定は画像の濃淡に基づいて行われるが、注意を要するのは製品液の液面に堆積する泡の存在と、製品液が連続的に充填され続けることである。つまり、撮影した画像の濃淡を検出する際に、撮影した画像の上から濃淡を検出すると、泡及び充填される製品液の影響を受けるおそれがあり、液面レベルを正確に検出できないこともある。例えば、泡の発生しやすい炭酸飲料の場合、制御部50は泡の上面を液面レベルとして認識するおそれがある。そこで、特に発泡のしやすい炭酸飲料においては、画像の濃淡を検出する際に、撮影した画像の下方から順に濃淡を判別する。
The
制御部50は、容器100の容器口101からの距離と容器100のヘッドスペースの容積とが対応付けられた情報である位置−容積情報を保持している。位置−容積情報の一例を図6に示している。容器口101からの距離を本願発明においては高さという。
The
本発明者らは、容器口101からの高さと、容器口101からこの高さまでを占める容積と、の関係を多数の容器100について調査した。その結果、本発明者らが調査したそれぞれの容器100の容積にはばらつきがあること、そして、このばらつきは容器100の径の大きい胴部105ほど大きく、径の小さい首部103ほど小さいことを知見した。例えば、図6の破線及び一点鎖線がばらつきを示している。したがって、位置−容積情報を採用するとしても、容積のばらつきが小さい部分の位置−容積情報を用いることが好ましい。
The present inventors investigated the relationship between the height from the
ここでは一例として首部103の容積のばらつきが小さいことを説明したが、容器100の種類、形状などの仕様によってばらつきの小さい部分及び大きい部分が相違することがあり得る。したがって、充填の対象となる容器100について個別に位置−容積情報を特定し、その中でばらつき小さい部分を用いるのが好ましい。
Here, it has been described that the variation in the volume of the
制御部50は、最終入味線高さh0及び液面レベル制御装置30で検出された液面レベルh1を位置−容積情報に照合することにより、それ以後に充填バルブ10を閉じるまでの停止時間tsを求める。この停止時間tsは、現時点の製品液の充填流量で停止時間tsだけ充填を続けると、製品液が最終入味線高さh0に届くことを前提に求められる。より具体的な停止時間tsの設定について、図5を参照して説明する。
The
図5において、第一カメラ31Aは、製品液の充填流量が小流量とされている領域に視野FV1を有し、この視野FV1において液面レベルh1を撮影すると、制御部50は液面レベルh1を現時点の液面レベルh1と認識する。この後に製品液が、液面レベルh1と最終入味線高さh0の間の容積だけ充填されればよい。なお、この小流量の充填流量はQで一定と仮定する。
In FIG. 5, the
制御部50は、最終入味線高さh0及び現時点の液面レベルh1を位置−容積情報に照合することにより、最終入味線高さh0に達するまでに充填されるべき製品液の容積Vを求める。例えば、最終入味線高さh0と現時点の液面レベルh1が図6に示す通りとし、それぞれに対応する容器の容積をV0,V1(mL)とすると、充填されるべき製品液の容積V(mL)は、V1−V0である。いま、製品液の充填流量はQ(mL/sec)であるから、容積Vを満たすまでの停止時間ts(sec)は以下の式(1)により求められる。制御部50は、求められた停止時間tsに基づいて充填バルブ10を閉じる。
停止時間ts=(V1−V0)/Q … 式(1)
The
Stop time ts = (V1-V0) / Q ... Equation (1)
[飲料充填機1の動作]
次に、飲料充填機1の製品液の充填パターンについて、図4及び図5を参照して説明する。この充填パターンは、充填の際に発泡しやすい炭酸飲料を製品液とする場合の一例である。
飲料充填機1は、中流量、大流量及び小流量の順に、容器100に製品液を充填する。中流量、大流量及び小流量は、充填バルブ10の開度を調整することにより実行される。なお、ここでいう中流量、大流量及び小流量は相対的な関係にすぎず、具体的な流量を特定するものではない。なお、図4において上段の三本の線図は充填バルブ10の制御を示しており、下段の一本の線図は充填流量を示している。
[Operation of beverage filling machine 1]
Next, the filling pattern of the product liquid of the beverage filling machine 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. This filling pattern is an example of a case where a carbonated drink that easily foams during filling is used as the product liquid.
The beverage filling machine 1 fills the
充填当初は、発泡が生じやすいことから中流量で充填を行うが、ある程度の製品液が充填されると発泡が抑えられるので、大流量に切り換えられる。制御部50は、中流量充填を開始してから予め定められている切換時間T1が経過したならば、充填バルブ10の開度をそれまでの中流量に対応する開度から大流量に対応する開度に切り換える。
大流量充填を開始してから切換時間T2が経過したならば、制御部50は、充填バルブ10の開度をそれまでの大流量充填に対応する開度から小流量充填に対応する開度に切り換える。
At the beginning of filling, since foaming is likely to occur, filling is performed at a medium flow rate, but when a certain amount of product liquid is filled, foaming is suppressed, so the flow rate is switched to a large flow rate. When the predetermined switching time T1 has elapsed since the start of the medium flow rate filling, the
When the switching time T2 has elapsed since the start of the large flow rate filling, the
[第一ステップ]
小流量充填に切り換えられてから、容器100は第一カメラ31Aにより撮影できる位置まで搬送される。制御部50は、容器100が当該位置まで搬送されることを認識すると、第一カメラ31Aで容器100を撮影するように指示する。
[First step]
After switching to the small flow rate filling, the
[第二ステップ]
撮影された視野FV1に関する画像情報は、第一カメラ31Aから制御部50に送られ、画像情報を受け取った制御部50は、前述した手順により、最終入味線高さh0及び取得した現時点の液面レベルh1を予め所持している位置−容積情報に照合することにより、停止時間tsを求める。
制御部50は、停止時間tsが経過したら充填バルブ10を閉じるように充填バルブ10を制御する。この制御は、例えば充填バルブ10の開閉を制御するタイマを用い、停止時間tsが経過したら充填バルブ10を閉じるようにタイマをセットする。これで、一本の容器100へ製品液の充填を終了する。
[Second step]
The image information regarding the captured visual field FV1 is sent from the
The
[飲料充填機1の効果]
以上説明したように、飲料充填機1は、最終入味線高さh0及び液面レベルh1と位置−容積情報とを照合することにより充填バルブ10の停止時間tsを求める。したがって、飲料充填機1は、容器100の性状に沿った停止時間tsに基づいて、高い精度で最終入味線高さh0を制御できるので、最終入味線高さh0の揃った飲料製品を製造できる。
[Effect of beverage filling machine 1]
As described above, the beverage filling machine 1 obtains the stop time ts of the filling
特に、本実施形態では、容器100における容積のばらつきの小さい首部103の部分で現時点の液面レベルh1を撮影し、照合する位置−容積情報もばらつきの小さい首部103に対応する部分を用いるので、高い精度で最終入味線高さh0を制御するのに寄与する。
In particular, in the present embodiment, the current liquid level h1 is photographed at the portion of the
また、飲料充填機1は、第一カメラ31Aで撮影した画像の濃淡を検出する際に、撮影した画像の下から濃淡を検出するので、泡及びその他の要因を排して、液面レベルを正確に検出できる。例えば、泡を隠すマスキングを施せば泡及びその他の要因を排することはできるが、本実施形態はマスキングを用意する必要がない利点がある。
Further, when the beverage filling machine 1 detects the shading of the image captured by the
また、飲料充填機1は、製品液の充填パターンにおいて、相対的に充填流量の少ない小流量において、現時点の液面レベルh1を検出して製品液の充填を停止するまでの停止時間tsを決定する。つまり、飲料充填機1は、液面レベルが上昇する速度の遅い領域で現時点の液面レベルh1を検出するので、液面レベルh1を検出する精度が高い。 Further, in the filling pattern of the product liquid, the beverage filling machine 1 detects the current liquid level h1 at a small flow rate with a relatively small filling flow rate and determines the stop time ts until the filling of the product liquid is stopped. To do. That is, since the beverage filling machine 1 detects the current liquid level h1 in the region where the liquid level rises slowly, the accuracy of detecting the liquid level h1 is high.
また、飲料充填機1は、定点に設けられる一台の第一カメラ31Aだけでそれぞれの容器100の液面レベルh1を検出し、検出された液面レベルh1に基づいてそれぞれの容器100に対応する充填バルブ10を閉じるタイミングを特定できる。したがって、本実施形態によれば、多数の容器100のそれぞれに対応するカメラを設けるのに比べて、飲料充填機1の低コスト化に寄与する。
Further, the beverage filling machine 1 detects the liquid level h1 of each
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る飲料充填機2を図7及び図8を参照して説明する。
飲料充填機2は、図7及び図8に示すように、第一カメラ31Aよりも上流側に、第二撮影部30Bを構成する第二カメラ31Bを備えている点が、飲料充填機1と相違する。図2(a)に示すように、第二撮影部30Bは、第一撮影部30Aと同様に光源33及び反射体35を備えている。
飲料充填機2は、第一カメラ31A及び第二カメラ31Bでそれぞれ撮影した画像から検出した二つの液面レベルの変動を用いて、現時点における製品液の充填流量Qを求める。第2実施形態は、充填バルブ10から吐出される製品液の充填量にばらつきがある場合に有効である。
以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, the
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The
Hereinafter, the differences from the first embodiment will be mainly described.
飲料充填機2は、図7及び図8に示すように、二台の第一カメラ31A及び第二カメラ31Bを備えている。
第一カメラ31A及び第二カメラ31Bは、充填流量が小流量の範囲内に設けられている。第一カメラ31Aは、第1実施形態と同じ位置に設けられ、第二カメラ31Bは、第一カメラ31Aよりも所定距離だけ上流側に設けられており、図8(a),(b)に示すように、第一カメラ31Aよりも下方に設けられている。つまり、第二カメラ31Bにより撮影される視野FV2は、第一カメラ31Aで撮影される視野FV1よりも下方に設定される。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The
制御部50は、第二カメラ31Bで撮影された画像及び第一カメラ31Aで撮影された画像をこの順に取得し、それぞれの液面レベルh2(第二液面レベル),h1(第一液面レベル)を求める。また、制御部50は、自身が備えるタイマにより、第二カメラ31Bで撮影した時間t2及び第一カメラ31Aで撮影した時刻t1をこの順に取得する。
制御部50は、以上のように取得した情報及び位置−容積情報より、液面レベルh2と液面レベルh1の間における製品液の充填流量Qを以下のようにして求める。
The
From the information acquired as described above and the position-volume information, the
液面レベルh2,h1を図6に示す位置−容積情報に照合することにより、それぞれに対応する容器100の容積V2,V1の差分(V2−V1)(mL)を求める。この差分(V2−V1)に相当する製品液の容積が、t1−t2(sec)の時間に充填されたことになる。したがって、この間の充填流量Qは、以下の式(2)により求められる。
Q=(V2−V1)/(t1−t2) … 式(2)
By collating the liquid level levels h2 and h1 with the position-volume information shown in FIG. 6, the difference (V2-V1) (mL) of the volumes V2 and V1 of the
Q = (V2-V1) / (t1-t2) ... Equation (2)
制御部50は、充填流量Qを求めたなら、第1実施形態で説明した下記の式(1)に基づいて停止時間tsを決定し、求めた停止時間tsに基づいて充填バルブ10を閉じるように制御する。
停止時間ts=(V2−V1)/Q … 式(1)
When the filling flow rate Q is obtained, the
Stop time ts = (V2-V1) / Q ... Equation (1)
[飲料充填機2の効果]
以上説明した通りであり、飲料充填機2は飲料充填機1と同じ効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
飲料充填機2は、停止時間tsを求めるのに実際に充填されている製品液の充填流量Qを求めている。
ここで、充填バルブ10から吐出される製品液の充填流量は、開度が同じでも厳密には一定ではなくばらつくことがある。したがって、第1実施形態のように予め定められた充填流量Qに基づいて停止時間tsを求めると、実際の充填流量Qに応じた停止時間tsに対してずれが生ずるおそれがある。
[Effect of beverage filling machine 2]
As described above, the
The
Here, the filling flow rate of the product liquid discharged from the filling
これに対して、飲料充填機2は、実際の充填流量Qに基づいて停止時間tsを求めるので、実際の充填流量Qに応じた停止時間tsを求めることができる。したがって、飲料充填機2によれば、最終入味線高さh0が揃った飲料製品を得ることができる。
On the other hand, since the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る飲料充填機3を図9及び図10を参照して説明する。
飲料充填機3は、図9及び図10に示すように、第一カメラ31A及び第二カメラ31Bよりも上流側に第三撮影部30Cを構成する第三カメラ31Cを備えている点が、第2実施形態の飲料充填機2と相違する。第三撮影部30Cは、第一撮影部30Aと同様に光源33及び反射体35を備えている。
[Third Embodiment]
Next, the beverage filling machine 3 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
As shown in FIGS. 9 and 10, the beverage filling machine 3 is provided with a
飲料充填機3は、制御部50が第三カメラ31Cで撮影した画像から検出した液面レベルを用いて大流量から小流量に切り替えるタイミングを制御する。こうすることにより、第二カメラ31Bが撮影する際に、液面レベルが視野FV2の範囲からずれることなく視野FV2の範囲に確実に収めることができる。
その後、第一カメラ31A及び第二カメラ31Bでそれぞれ撮影した画像から検出した二つの液面レベルを用いて、制御部50が現時点における製品液の充填流量Qを求める点は、第2実施形態と同様である。
以下、第3実施形態を第2実施形態との相違点を中心に説明する。
The beverage filling machine 3 controls the timing of switching from the large flow rate to the small flow rate by using the liquid level level detected by the
After that, the point that the
Hereinafter, the third embodiment will be described focusing on the differences from the second embodiment.
飲料充填機3は、図9及び図10に示すように、第一カメラ31A、第二カメラ31B及び第三カメラ31Cと三台の撮影手段を備えている。
第一カメラ31A及び第二カメラ31Bは、第2実施形態と同じように、小流量の範囲内に設けられ、それぞれの視野FV1及び視野FV2も第2実施形態と同じである。つまり、第二カメラ31Bにより撮影される視野FV2は、第一カメラ31Aで撮影される視野FV1よりも下方に設定される。
As shown in FIGS. 9 and 10, the beverage filling machine 3 includes a
The
次に、第三カメラ31Cは、図9(a)に示すように、第二カメラ31Bよりも所定距離だけ上流側に設けられており、図10(a),(b)に示すように、第二カメラ31Bよりも下方に設けられている。つまり、第三カメラ31Cにより撮影される視野FV3は、第二カメラ31Bで撮影される視野FV2よりも下方に設定される。
Next, as shown in FIG. 9A, the
制御部50は、第三カメラ31Cで撮影された画像を取得する。この画像が撮影されるのは、製品液の充填流量が大流量のときである。
制御部50は、第三カメラ31Cで撮影された画像を取得し、液面レベル(第三液面レベル)h3を特定し、この液面レベルh3及び液面レベルh2を位置−容積情報に照合する。なお、ここでいう液面レベルh2は仮想的に定められている高さであり、例えば視野FV2の1/2の位置である。これにより、液面レベルh2に達するまでに充填されるべき製品液の容積Vを求める。
The
The
以下は、第1実施形態と同様にして、制御部50は、液面レベルh2に達するまでに充填されるべき製品液の容積V(mL)を求め、大流量から小流量に切り替えるまでの時間tc(sec)を以下の式(1)により求める。制御部50は、求められた切換時間tcに基づいて充填バルブ10を大流量から小流量に開度を切り替えるように制御する。なお、図10(b)には、大流量から小流量に切り換えられるタイミングをhcとして示しているが、hcにおいて制御的には大流量から小流量に切り換えたとしても、その後も容器100には製品液が流入するので、この流入量を考慮して、切換時間tcを求める。また、ここで用いる充填流量Qは大流量としての規定値である。
切換時間tc=(V3−V2)/Q … 式(1)
In the following, in the same manner as in the first embodiment, the
Switching time tc = (V3-V2) / Q ... Equation (1)
以上のように、飲料充填機3は、充填バルブ10を大流量から小流量に開度を切り替えるタイミングを制御するので、第二カメラ31Bが撮影する際に、液面レベルが視野FV2の範囲からずれることなく視野FV2の範囲に確実に収めることができる。
As described above, since the beverage filling machine 3 controls the timing of switching the opening degree of the filling
以後は、第2実施形態と同様にして、制御部50は、液面レベルh2と液面レベルh1の間の製品液の充填流量Qを上述した式(2)に基づいて求め、さらに、第1実施形態で説明した式(1)に基づいて停止時間tsを決定し、求めた停止時間tsに基づいて充填バルブ10を閉じるように制御する。
After that, in the same manner as in the second embodiment, the
[飲料充填機3の効果]
以上説明した通りであり、飲料充填機3は飲料充填機2と同じ効果を奏するのに加えて、以下の効果を奏する。
飲料充填機3は、最も上流側に設けられた第三カメラ31Cにより検出した液面レベルに応じて、大流量から小流量に切り替えるタイミングを調整する。したがって、飲料充填機3によれば、第二カメラ31Bが撮影する際に、液面レベルが視野FV2の範囲からずれることなく視野FV2の範囲に確実に収めることができる。加えて、第一カメラ31Aが撮影する際に、液面レベルが視野FV1の範囲からずれることなく視野FV1の範囲に確実に収めることができる。
よって、飲料充填機3によれば、より高い精度で最終入味線高さh0を制御できる。
[Effect of beverage filling machine 3]
As described above, the beverage filling machine 3 has the same effect as the
The beverage filling machine 3 adjusts the timing of switching from the large flow rate to the small flow rate according to the liquid level detected by the
Therefore, according to the beverage filling machine 3, the final taste line height h0 can be controlled with higher accuracy.
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係る飲料充填機4を図11及び図12を参照して説明する。
飲料充填機4は、図11及び図12に示すように、第二カメラ31Bを備えていない点が、第3実施形態の飲料充填機3と相違する。飲料充填機4は、充填バルブ10からの製品液の充填流量が安定している場合に適用されるのが好ましい。
[Fourth Embodiment]
Next, the beverage filling machine 4 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
As shown in FIGS. 11 and 12, the beverage filling machine 4 is different from the beverage filling machine 3 of the third embodiment in that the
飲料充填機4は、第三カメラ31Cで撮影した画像から検出した液面レベルを用いて大流量から小流量に切り替えるタイミングを制御する。充填バルブ10における充填流量が安定していれば、第一カメラ31Aが撮影する際に、液面レベルが視野FV1の範囲からずれることなく視野FV1の範囲に確実に収めることができる。
その後、第一カメラ31Aが撮影した画像から検出した液面レベルh1を用いて、制御部50が停止時間tsを求める点は、第1実施形態と同様である。
以下、第4実施形態を第1実施形態及び第3実施形態との相違点を中心に説明する。
The beverage filling machine 4 controls the timing of switching from the large flow rate to the small flow rate by using the liquid level detected from the image taken by the
After that, the
Hereinafter, the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment and the third embodiment.
飲料充填機4は、図11及び図12に示すように、第一カメラ31A及び第三カメラ31Cと二台の撮影手段を備えている。
第一カメラ31Aは、第1,3実施形態と同じように、小流量の範囲内に設けられ、視野FV1も第1,3実施形態と同じである。
As shown in FIGS. 11 and 12, the beverage filling machine 4 includes a
The
次に、第三カメラ31Cは、図11(a)に示すように、第一カメラ31Aよりも所定距離だけ上流側に設けられており、かつ、図12に示すように、第一カメラ31Aよりも下方に設けられている。つまり、第三カメラ31Cにより撮影される視野FV3は、第一カメラ31Aで撮影される視野FV1よりも下方に設定される。
Next, as shown in FIG. 11A, the
制御部50は、第三カメラ31Cで撮影された画像を取得する。この画像が撮影されるのは、製品液の充填流量が大流量のときである。
制御部50は、第三カメラ31Cで撮影された画像を取得し、液面レベルh3を特定し、この液面レベルh3及び液面レベルh1を位置−容積情報に照合する。なお、ここでいう液面レベルh1は仮想的に定められている高さであり、例えば視野FV1の1/2の位置である。これにより、液面レベルh1に達するまでに充填されるべき製品液の容積Vを求める。
The
The
以下は、第3実施形態と同様にして、制御部50は、液面レベルh1に達するまでに充填されるべき製品液の容積V(mL)を求め、大流量から小流量に切り替えるまでの切換時間tc(sec)を以下の式(1)により求める。制御部50は、求められた切換時間tcに基づいて充填バルブ10を大流量から小流量に開度を切り替えるように制御する。
切換時間tc=(V3−V1)/Q … 式(1)
In the following, in the same manner as in the third embodiment, the
Switching time tc = (V3-V1) / Q ... Equation (1)
以上のように、飲料充填機4は、充填バルブ10を大流量から小流量に開度を切り替えるタイミングを制御するので、第一カメラ31Aが撮影する際に、液面レベルが視野FV1の範囲からずれることなく視野FV1の範囲に確実に収めることができる。
As described above, since the beverage filling machine 4 controls the timing of switching the opening degree of the filling
以後は、第1実施形態と同様にして、制御部50は、最終入味線高さh0と取得した現時点の液面レベルh3を予め所持している位置−容積情報に照合することにより、停止時間tsを求め、求めた停止時間tsに基づいて充填バルブ10を閉じるように制御する。
After that, in the same manner as in the first embodiment, the
[飲料充填機4の効果]
以上説明した通りであり、飲料充填機4は飲料充填機1と同様の効果を奏するのに加えて、第3実施形態の飲料充填機3に比べて、第二撮影部30Bを一台省くことができるので、飲料充填機4の低コスト化に寄与する。
[Effect of beverage filling machine 4]
As described above, the beverage filling machine 4 has the same effect as the beverage filling machine 1, and in addition, one unit of the second photographing
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、第1実施形態〜第4実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the configurations described in the first to fourth embodiments may be selected or appropriately changed to other configurations as long as the gist of the present invention is not deviated. It is possible.
例えば、充填流量Qについて、第1実施形態及び第4実施形態は既定値を用い、第2実施形態及び第3実施形態は二つの液面レベルから算出により求めたが、本発明は他の充填流量Qの特定手法を採用できる。例えば、液タンク9における製品液(液相領域9A)の液面レベルを経時的に検出し、検出された液面高さの単位時間当たりの変位に基づいて、充填バルブ10における充填流量Qを推定できる。推定された充填流量Qは第1実施形態及び第4実施形態における既定値の代わりに適用できる。
For example, regarding the filling flow rate Q, the first embodiment and the fourth embodiment used the default values, and the second embodiment and the third embodiment were calculated from the two liquid level levels, but the present invention has other fillings. A specific method of flow rate Q can be adopted. For example, the liquid level of the product liquid (
また、第1実施形態〜第4実施形態は、回転式の飲料充填機1〜4について説明したが、本発明の液面レベル制御手法は、直線状の搬送経路を搬送される容器への製品液の充填を行う充填機に適用できる。 Further, although the first to fourth embodiments have described the rotary beverage filling machines 1 to 4, the liquid level control method of the present invention is a product to a container to be transported along a linear transport path. It can be applied to a filling machine that fills liquid.
また、本実施形態で説明した第一撮影部30A〜第三撮影部30Cの構成はあくまで一例にすぎず、液面レベルを検出できる限り本発明における液面レベルの検査部分の構成は任意である。たとえば、本実施形態は二台の光源33,33を用いたが、本発明は一台の光源33だけから照明光Lを照射することを許容する。
Further, the configurations of the
また、本実施形態では、製品液の充填流量が中流量、大流量及び小流量の三段階に切り替えられる例を示したが、本発明における製品液の充填流量は任意であり、例えば二段階あるいは四段階に切り換えられるのを許容する。 Further, in the present embodiment, an example is shown in which the filling flow rate of the product liquid can be switched to three stages of medium flow rate, large flow rate and small flow rate, but the filling flow rate of the product liquid in the present invention is arbitrary, for example, two stages or Allows switching in four stages.
本発明に適用される製品液は任意であり、コーラ飲料のほかに、ビールなどのアルコール飲料、サイダーなどの清涼飲料に広く適用することができる。また、本発明は、炭酸飲料に代表されるガス入り飲料の充填に限らず、ガスを含まない飲料の充填を行うこともできる。さらに、本発明は、製品液の種類に限らずその効果を得ることができるので、飲料以外の製品液を容器に充填する際に適用することもできる。 The product liquid applied to the present invention is arbitrary, and can be widely applied to alcoholic beverages such as beer and soft drinks such as cider, in addition to cola beverages. Further, the present invention is not limited to filling a gas-containing beverage typified by a carbonated beverage, and can also fill a gas-free beverage. Furthermore, since the present invention can obtain the effect regardless of the type of product liquid, it can also be applied when filling a container with a product liquid other than a beverage.
1,2,3,4 飲料充填機5 フィラ本体
6 搬送スターホイール
7 搬入スターホイール
8 搬出スターホイール
9 液タンク
9A 液相領域
9B 気相領域
10 充填バルブ
30 液面レベル制御装置
30A 第一撮影部
30B 第二撮影部
30C 第三撮影部
31A 第一カメラ
31B 第二カメラ
31C 第三カメラ
33 光源
35 反射体
50 制御部
100 容器
101 容器口
103 首部
105 胴部
FV1,FV2,FV3 視野
IN 容器供給地点
EX 容器排出地点
L 照明光
P1 給液路
P2 通気路
R 搬送経路
1, 2, 3, 4
Claims (20)
前記容器の外部から前記液面レベルを含む前記容器の画像を撮影する撮影部と、
前記画像から検出された前記液面レベルに基づいて、前記製品液の充填状態の変更を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記容器における高さ方向の位置と容積が対応付けられた位置−容積情報と、検出された前記液面レベルと、に基づいて、前記充填状態の変更を制御し、かつ、
前記制御部は、
前記製品液の前記充填状態の変更のために、
前記製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、前記製品液の充填流量を切り換えるまでの切換時間の一方又は双方を求め、
また、前記制御部は、
前記位置−容積情報と前記製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、前記停止時間及び前記切換時間の一方又は双方を求める、
ことを特徴とする液面レベル制御装置。 A liquid level control device that detects the liquid level of the product liquid to be filled in a container and controls the filling of the product liquid.
An imaging unit that captures an image of the container including the liquid level from the outside of the container.
A control unit that controls a change in the filling state of the product liquid based on the liquid level detected from the image is provided.
The control unit
Based on the position-volume information in which the position and volume in the height direction in the container are associated with each other and the detected liquid level, the change of the filling state is controlled and changed.
The control unit
Due to the change in the filling state of the product liquid,
Obtain one or both of the stop time until the filling of the product liquid is stopped and the switching time until the filling flow rate of the product liquid is switched.
In addition, the control unit
Based on the position-volume information and the filling flow rate obtained in the process of filling the product liquid, one or both of the stop time and the switching time are obtained.
A liquid level control device characterized by the fact that.
請求項1に記載の液面レベル制御装置。 The filling flow rate is determined based on the fluctuation of the liquid level in the container.
The liquid level control device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の液面レベル制御装置。 The filling flow rate is determined based on the fluctuation of the liquid level of the product liquid in the liquid tank for supplying the product liquid.
The liquid level control device according to claim 1 or 2.
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。 The control unit
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate smaller than the large flow rate, and
The stop time is obtained based on the first liquid level of the product liquid detected in the small flow rate range and the filling flow rate which is a specified value.
The liquid level control device according to any one of claims 1 to 3.
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと、
前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された前記製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量(b)を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量(b)とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。 The control unit
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate smaller than the large flow rate, and
The first liquid level of the product liquid detected in the small flow rate range and
The filling flow rate (b) was obtained based on the difference between the small flow rate range and the second liquid level of the product liquid detected at a position lower than the first liquid level.
The stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the determined filling flow rate (b).
The liquid level control device according to any one of claims 1 to 4.
前記製品液の充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(a)とに基づいて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量(b)を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量(b)に基づいて、前記停止時間を求める、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。 The control unit
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate in which the filling flow rate is smaller than the large flow rate, and
Based on the third liquid level detected in the large flow rate range and the filling flow rate (a) which is a specified value, the switching time from the large flow rate to the small flow rate is obtained.
Based on the difference between the first liquid level detected in the small flow rate range and the second liquid level level detected in the small flow rate range lower than the first liquid level. To find the filling flow rate (b),
The stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the determined filling flow rate (b).
The liquid level control device according to any one of claims 1 to 4.
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(c)に基づいて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量(d)に基づいて、前記停止時間を求める、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。 The control unit
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate smaller than the large flow rate, and
Based on the third liquid level detected in the large flow rate range and the filling flow rate (c) which is a specified value, the switching time from the large flow rate to the small flow rate is obtained.
The stop time is obtained based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the filling flow rate (d) which is a specified value.
The liquid level control device according to any one of claims 1 to 4.
前記撮影部は、前記搬送経路の外側の定点に設けられる、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。 While the plurality of containers are transported along the arcuate transport path, the product liquid is filled from the respective filling valves corresponding to the plurality of containers.
The photographing unit is provided at a fixed point outside the transport path.
The liquid level control device according to any one of claims 1 to 7.
前記撮影部は、前記第一液面レベルについて前記首部の前記画像を撮影する、
請求項4から請求項7のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。 When the target of the liquid level level detection is the container having a body portion and a neck portion having a diameter smaller than that of the body portion,
The imaging unit captures the image of the neck at the first liquid level.
The liquid level control device according to any one of claims 4 to 7.
前記撮影部で撮影された前記画像について、前記画像の濃淡に基づいて画像解析することにより、前記液面レベルを特定し、かつ、
前記画像の前記濃淡を、撮影した前記画像の下方から順に判別する、
請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置。 The control unit
The liquid level is specified and the liquid level is specified by performing image analysis on the image taken by the photographing unit based on the shading of the image.
The shading of the image is discriminated in order from the bottom of the captured image.
The liquid level control device according to any one of claims 1 to 9.
前記容器の外部から前記液面レベルを含む前記容器の画像を撮影する第一ステップと、
前記画像から検出された前記液面レベルに基づいて、前記製品液の充填状態の変更を制御する第二ステップと、を備え、
前記第二ステップにおいて、
前記容器における高さ方向の位置と容積が対応付けられた位置−容積情報と、前記液面レベルと、に基づいて、前記充填状態の変更を制御し、
前記第二ステップにおける前記製品液の前記充填状態の変更は、
前記製品液の充填を停止するまでの停止時間、及び、前記製品液の充填流量を切り換えるまで切換時間の一方又は双方であり、
前記第二ステップにおいて、
前記位置−容積情報と前記製品液の充填の過程で求められる充填流量とに基づいて、前記停止時間及び前記切換時間の一方又は双方を求める、
ことを特徴とする液面レベル制御方法。 A liquid level control method that detects the liquid level of the product liquid to be filled in a container and controls the filling of the product liquid.
The first step of taking an image of the container including the liquid level from the outside of the container,
A second step of controlling a change in the filling state of the product liquid based on the liquid level detected from the image is provided.
In the second step,
The change of the filling state is controlled based on the position-volume information in which the position and the volume in the height direction in the container are associated with each other and the liquid level.
The change in the filling state of the product liquid in the second step is
One or both of the stop time until the filling of the product liquid is stopped and the switching time until the filling flow rate of the product liquid is switched.
In the second step,
Based on the position-volume information and the filling flow rate obtained in the process of filling the product liquid, one or both of the stop time and the switching time are obtained.
A liquid level control method characterized by this.
前記充填流量は、前記容器における前記液面レベルの変動に基づいて求められる、
請求項11に記載の液面レベル制御方法。 In the second step,
The filling flow rate is determined based on the fluctuation of the liquid level in the container.
The liquid level control method according to claim 11.
前記充填流量は、前記製品液を供給する液タンクにおける前記製品液の前記液面レベルの変動に基づいて求められる、
請求項11または請求項12に記載の液面レベル制御方法。 In the second step,
The filling flow rate is determined based on the fluctuation of the liquid level of the product liquid in the liquid tank for supplying the product liquid.
The liquid level control method according to claim 11 or 12.
前記製品液の充填流量を、大流量から前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと規定値である充填流量とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項11から請求項13のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法。 In the second step,
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate smaller than the large flow rate, and
The stop time is obtained based on the first liquid level of the product liquid detected in the small flow rate range and the filling flow rate which is a specified value.
The liquid level control method according to any one of claims 11 to 13.
前記製品液の前記充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記小流量の範囲で検出された前記製品液の第一液面レベルと、
前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された前記製品液の第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量(b)を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量(b)とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項11から請求項14のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法。 In the second step,
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate in which the filling flow rate is smaller than the large flow rate, and
The first liquid level of the product liquid detected in the small flow rate range and
The filling flow rate (b) was obtained based on the difference between the small flow rate range and the second liquid level of the product liquid detected at a position lower than the first liquid level.
The stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the determined filling flow rate (b).
The liquid level control method according to any one of claims 11 to 14.
前記製品液の前記充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(a)とに基づ
いて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと、前記小流量の範囲であって、前記第一液面レベルよりも低い位置で検出された第二液面レベルと、の差分に基づいて、充填流量(b)を求め、
前記小流量の範囲で検出された前記第一液面レベルと求められた前記充填流量(b)に基づいて、前記停止時間を求める、
請求項11から請求項14のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法。 In the second step,
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate in which the filling flow rate is smaller than the large flow rate, and
Based on the third liquid level detected in the large flow rate range and the filling flow rate (a) which is a specified value, the switching time from the large flow rate to the small flow rate is obtained.
Based on the difference between the first liquid level detected in the small flow rate range and the second liquid level level detected in the small flow rate range lower than the first liquid level. To find the filling flow rate (b),
The stop time is determined based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the determined filling flow rate (b).
The liquid level control method according to any one of claims 11 to 14.
前記製品液の前記充填流量を、大流量から前記充填流量が前記大流量よりも小さい小流量に切り換え、かつ、
前記大流量の範囲で検出された第三液面レベルと規定値である充填流量(c)に基づいて、前記大流量から前記小流量に切り換えるまでの前記切換時間を求め、
前記小流量の範囲で検出された第一液面レベルと規定値である充填流量(d)とに基づいて、前記停止時間を求める、
請求項11から請求項14のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法。 In the second step,
The filling flow rate of the product liquid is switched from a large flow rate to a small flow rate in which the filling flow rate is smaller than the large flow rate, and
Based on the third liquid level detected in the large flow rate range and the filling flow rate (c) which is a specified value, the switching time from the large flow rate to the small flow rate is obtained.
The stop time is obtained based on the first liquid level detected in the small flow rate range and the filling flow rate (d) which is a specified value.
The liquid level control method according to any one of claims 11 to 14.
前記第一ステップにおける前記画像の撮影は、前記搬送経路の外側の定点から行われる、
請求項11〜請求項17のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法。 While the plurality of containers are transported along the arcuate transport path, the product liquid is filled from the respective filling valves corresponding to the plurality of containers.
The image is taken in the first step from a fixed point outside the transport path.
The liquid level control method according to any one of claims 11 to 17.
前記容器に充填される製品液の液面レベルを検出して、前記製品液の充填を制御する、
請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の液面レベル制御装置と、を備える、
ことを特徴とする充填機。 A rotating body in which a plurality of containers carry an arcuate transport path and a filling valve corresponding to each of the plurality of containers is provided.
The filling of the product liquid is controlled by detecting the liquid level of the product liquid filled in the container.
The liquid level control device according to any one of claims 1 to 10 is provided.
A filling machine characterized by that.
請求項11から請求項18のいずれか一項に記載の液面レベル制御方法が適用される、
ことを特徴とする製品液の充填方法。 When filling the container with the product liquid from the filling valve corresponding to each of a plurality of containers transported along the arc-shaped transfer path,
The liquid level control method according to any one of claims 11 to 18 is applied.
A method of filling a product liquid, which is characterized by the fact that.
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