JPH05273182A

JPH05273182A - 包装体内容物の非破壊検査方法及び検査装置

Info

Publication number: JPH05273182A
Application number: JP3159662A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kakimoto; 建一垣本; Toshitaka Kobayashi; 敏孝小林
Original assignee: Meiji Milk Products Co Ltd
Current assignee: Meiji Dairies Corp
Priority date: 1991-06-04
Filing date: 1991-06-04
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】包装体内容物を破壊することなく、超音波を
使用して内容物の正常又は異常を検査する方法及び装
置。【構成】流動性を有する正常内容物の包装体を振盪し
た後、超音波を照射して得た測定値と、同一内容物より
なる被検査包装体を同一条件で振盪した後、超音波を照
射して得た測定値とを比較し、その異同及び程度により
内容物の正常、異常を判別する包装体内容物の非破壊検
査方法。包装体の加振装置及び超音波発生機構並びに超
音波検出機構、該超音波検出機構の出力を信号処理機構
及びデータ処理機構を介して接続した選別装置を結合さ
せた包装体内容物の非破壊検査装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液体またはペースト
体のような流動性を有する物品を内容物とする包装体を
破壊することなく、内容物の異常を判定することを目的
とした包装体内容物の非破壊検査方法及び検査装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、包装容器に充填された内容物の物
性異常の有無、特に食品等の内容物の変質の有無を知る
ことは、製品の品質管理上重要とされている。従来この
種の検査設備として、缶詰の内容物変質の有無を調べる
打検法等があり、缶詰以外では容器を振動して内容物の
液面のゆらぎから、正常品と異常品の差を目視または画
像解析により非破壊検査する方法がある。例えば、特開
昭６３−１６７２４９号及び特開昭６３−２７１１４６
号は、被検査包装体を振盪させた後、該包装体の外面か
ら超軟Ｘ線を照射して映像情報を得ることにより、その
映像におけるヘッドスペースの分散状態に基づいて内容
物変質の有無、または度合を判定する方法及び装置が提
案されている。また、特開平２−３０９２３０号では、
包装体を所定の条件で振盪させ、内容物と容器を共振状
態に保ちながら、包装体の外面から超軟Ｘ線を照射して
透過Ｘ線量を計測し、本計測値と被検査体を前記所定条
件で振盪して得た計測値を比較して両計測値の相違から
被検査包装体の異常の有無または度合の判定を提案して
いる。しかしながら、前記のような方法及び装置が活用
できない場合には、適当数の包装体をサンプリングして
開封後、物性異常の有無を判定している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来実施されてい
る非破壊検査方法で、打検法は缶詰にのみ活用可能であ
る。また、容器を振盪後、液面のゆらぎを観察する方法
は、容器が透明な場合にのみ活用できるが、一般に包装
容器は不透明なものが多く、活用範囲はきわめて狭いと
いう問題点がある。また、前記特開昭６３−１６７２４
９号及び特開昭６３−２７１１４６号による場合は、透
過したＸ線より映像信号を得る場合に、蛍光像では画面
に残存が残るため、検査を連続して行う場合、残像が消
滅するまで待たなければならない。また、ネガフィルム
像にした時は、現像時間を必要とする等の理由で検査能
力には限界があった。前記各方法及び装置は、殆ど目視
などの人的介在を必要とするために、能率及び精度の向
上について制約が大きく、かつその性質上全自動ライン
への介装の困難性が重大な問題点となっていた。また、
特開平２−３０９２３０号による場合は容器のこわさが
共振に影響する場合、誤判定を起しやすく、包装体内の
気体が少ない時、振盪で均一に気体を混合しても、密度
変化として現われないため、その利用には幾多の制約が
加えられる問題点があった。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】この発明の包装体内容物検
査方法では、包装容器に流動性を有する内容物が充填さ
れている包装体を振盪して、包装体内の気体を内容物を
均一に混合し、振盪停止後、包装体外面から超音波を照
射し透過若しくは容器対面で反射した超音波を探触子で
把握することによって内容物の物性のちがいで起きる混
合された気泡の消滅速度差を、単位体積当りの気泡の有
無、または気泡量の大小として捕え、内容物の物性異常
の有無または大小を判定することを特徴とするものであ
る。探触子から得られた透過若しくは容器対面で反射し
た超音波を混合された気泡の消滅速度差として捕え、内
容物の物性異常の有無及び度合の判定に用いる技術は未
だ知られていない。前記における物性異常とは、濃度異
常、粘度異常、組成異常及び食品、医薬品等における細
菌的不良等をいう。

【０００５】即ちこの発明によれば、流動性を有する正
常な物品よりなる内容物の包装体を所定の条件で振盪さ
せて、前記内容物と、包装体内の気体とを均一に混合
し、振盪停止後、前記包装体の外面から超音波を照射し
容器を透過もしくは容器対面で反射した超音波を探触子
を介して、振盪停止後の気泡が消滅する度合を計測し、
前記計測値と、前記と同一で、正常か異常か不明の物品
よりなる内容物の被検査体を、前記所定条件で振盪し
て、振盪停止後超音波を照射して得た気泡消滅度合の計
測値とを比較し、両計測値の異同から前記内容物の異常
の有無、または度合を判定することを特徴とした包装体
内容物の非破壊検査方法である。また物品を液体、また
はペースト体とし、気体を空気または窒素ガス等の不活
性ガスとしたものである。

【０００６】またこの発明の装置は、包装体の加振装置
及び超音波発生機構並びにこれに付属する超音波検出機
構を備え、超音波検出機構の出力を、信号処理機構およ
びデータ処理機構を介して、前記包装体の選別装置と接
続したことを特徴とする包装体内容物の非破壊検査装置
である。前記における超音波検出機構は、探触子を介し
て超音波量を把握する機構で信号処理機構及び異常の有
無を判定及び／又は記録するデーター処理機構に接続し
ている。加振装置は振動発生機構および包装体の形態に
合せた振動条件をコントロールできるファンクションシ
ンセサイザーからなり、包装体破壊防止のための固定装
置を取付けることができる。前記のように、この発明は
従来行われていた検査法の技術的問題点を悉く改善する
と共に、全自動ラインへの介装を可能にしたものであ
る。

【０００７】包装体内容物とヘッドスペースを均一に混
合した後、振盪を停止すると、内容物の中に混合された
気泡は一部合体しながら液面に向って上昇する。この上
昇速度は、内容物の粘度、密度、表面張力、気泡径等を
変数とする、ある種の数域で表わされ、また気泡径は振
動数、振幅、内容物の密度、粘度、表面張力、包装体の
液面深さ等を変数とする、ある種の数域で表わされる。
従って物理学上、これ等の値が一定で、かつ容器が同種
であれば気泡上昇速度は一定で振動停止後混合された気
泡が消滅するまでの時間は一定である。しかし、内容物
の化学的物性が異なると、発泡時産生する気泡径並びに
気泡上昇速度は正常品と全く異なる。従って、内容物が
食品の時、蛋白分解菌等による腐敗で粘度に変化はなく
ても、蛋白質の分解等で発泡状態並びに気泡上昇速度が
異なるため、本発明の検査法により、腐敗品等の検出は
可能である。

【０００８】検査装置において、包装体の振盪を行った
後、包装体が破損したり、変形して超音波を透過させる
部分の厚味が変化すると誤った判定を出すためこうした
現象が起きないよう包装体の形態に合せて固定治具を特
殊加工する。

【０００９】包装材料としては、金属箔、金属箔とプラ
スチックのラミネート物、単層または複層のプラスチッ
ク包装材料、金属蒸着フィルム等が上げられる。

【００１０】包装容器の形態は、ボトル、コンテナ、ア
ルミ缶等が上げられる。

【００１１】包装容器に充填される内容物としては、食
品、医薬品、飼料、試薬などが上げられ、特に食品、医
薬品が重要である。内容物の形態は液体、ペースト体等
均一な流動性を有するものであれば何等の制約はない。

【００１２】この発明により包装容器に流動性を有する
内容物が充填されている包装体を検査するに当っては、
包装体を容器が破損や変形が起きぬよう固定装置で加振
装置に固定した後振盪する。振盪時の振動加速度、加振
時間は、包装体の形態で異なるが、内容物に気泡が均一
に混合され、停止後気泡の合体が検査結果に悪影響を及
ぼさないレベルになるよう振動条件を決定する。振動波
形は、ランダム波、サイン波、ショック波、ランダムオ
ンランダム波等とし、ファンクションシンセサイザーに
て波形制御を行う。

【００１３】ヘッドスペースが内容物に均一に分散する
まで振盪を続け、振盪停止後、一定時間が経過した時、
超音波を照射して透過若しくは容器対面で反射した超音
波を探触子で把握、正常品を前記被検体と同一の諸条件
で測定した値と比較する。超音波検査装置は加振装置上
または振盪後の工程にある包装体に探触子を介して超音
波を接触照射できるようセットし、包装体に対面する探
触子は、気泡上昇速度差を上昇時間差として捕えられる
よう容器の底部より一定の高さを確保する。この高さは
容器の形態によって調整するが、同一種容器では一定と
する。振盪停止後一定時間が経過した時、被検体が正常
品に比べ粘度が高い時は気泡上昇速度が遅いため、正常
品に比べ内容物に多くの気泡が混在し、エコー（乱反
射）が発生し、超音波は容器の対面に届かず、探触子に
透過若しくは容器対面で反射した超音波は検出されない
が、検出しても非常に低い出力になる。逆に粘度の低い
時は、探触子で検出される超音波量は正常品に比べ高い
出力となるため、正常品と差別化される。また、粘度は
同一でも、表面張力等の物性が異なると、正常品に比べ
気泡上昇速度は大または小となり、探触子で検知される
超音波は正常品に比べ大または小となり差別化可能であ
る。

【００１４】

【作用】物体に照射した超音波は、不均一面や、液体内
では気体が介在したりするとエコー（乱反射）が発生
し、非常に透過し難くなる。この透過超音波の大小は、
探触子で検出されることにより包装された物品の内部状
況を判断することができる。探触子は物品に照射した超
音波の透過若しくは容器対面で反射した超音波を、容器
に接触させた探触面で捕え、電流増幅され出力する。包
装体内容物と泡の混合率が高い程、超音波は乱反射を起
こすため、透過若しくは反射超音波は減少する。

【００１５】

【実施例１】直径５５mm、高さ１６５mm、肉厚０．７mm
のポリエチレンボトルに加工乳２５０mlを充填し密閉し
た。前記加工乳としては製造直後のもの（以下、非変質
品とする）、製造後不特定の菌株を植菌し、室温で４〜
５日放置したもの（以下、前期変質品とする）、製造後
不特定の菌株を植菌し、室温で２週間放置したもの（以
下、後期変質品とする）を用いた。超音波照射並びに検
出装置（以下、これ等はセットになっているために超音
波探傷器）は、ＴＯＫＩＭＥＣ社製ＳＭ１０１型を用い
（出力周波数範囲０．４〜１０MHz 、探触子５Ｃ１０Ｎ
−Ｃ型使用）、次の試験を行った。

【００１６】上記の各包装体を加振装置を使ってサイン
波にて１２０Hz、振動加速度６２．５Ｇの振動条件で１
秒間振盪し、振盪停止より５．０秒後、５MHz の超音波
を照射し、ボトルの底より７０mm上部の透過した超音波
を音速１５００m/s に換算、３０dB増幅し、前記探触子
を介して計測した。この結果（振盪前の線量計出力を１
００％とした時）、線量計出力は非変質品の出力が最低
７０％あるのに対し、前記振盪条件で前期変質品、後期
変質品では最も出力されたものでも２０％未満と低かっ
た。なお、非変質品の粘度は２０℃で１．８４cpに対
し、変質品の粘度は２０℃で１．５０〜２４７．５０cp
の範囲にあり、非変質品と殆ど変らぬものもあったが、
この発明による検査法では識別可能であることが確認さ
れた。

【００１７】

【実施例２】アルミ缶に充填した離乳食（標準粘度では
２０℃で２．５cp）の製造開始時発生する濃度異常（う
すもの）の製品を、本発明の装置を用いて連続検出試験
した。超音波探傷器及び検査方法は、実施例１に準じ、
振盪条件は１５０Hz、１００Ｇ、サイン液、振盪時間は
０．８秒とした。超音波照射時期は振盪停止２．０秒
後、反射超音波の測定は缶の底より４０mm上部とした。

【００１８】この結果、粘度は２０℃で１．８cp以下の
濃度の薄い製品は誤動作なく選別できた。

【００１９】

【実施例３】内容量２mlのプラスチックカップに１mlの
クリームを充填し、実施例１に準じて試験を行った。但
し、振盪条件は２００Hz、１００Ｇ、サインバースト波
を用い、超音波の周波数は３MHz 、照射時期は振盪停止
０．５秒後、透過超音波の測定は容器の底より５mm上部
とした。この結果、非変質品より得られた出力は６０％
程度に対し、前期変質品、後期変質品は出力が低く、出
力は最高２０％程度であり、選別可能であった。

【００２０】

【実施例４】底面が７０mm×４０mm、高さ１５０mm、肉
厚０．５mmのポリエステルボトルに墨汁２５０mlを充填
し直ちに密閉したものと、密閉後蓋を少し弛めて３０℃
恒温器に２０日間放置後、再び密閉したものを用いて実
施例１に準じて実験を行った。但し、前者を正常品、後
者を異常品とし、振動条件は１７５Hz、０．６mmP-Pで
加振した時、胴部に現われるランダム波を３２．０dB増
幅したランダム波とし、加振時間は０．７５秒、超音波
照射時期は振盪停止２．０秒後、透過超音波の測定は容
器の底より５０mm上部とした。また超音波の周波数は５
MHz とし、透過超音波は音速１５００m/s に換算、３０
dB増幅して検知した。この結果、正常品では振盪前出力
を１００％とした時、透過超音波量は５０％以下であっ
たのに対し、異常品の出力は振盪前と同程度であった。

【００２１】

【実施例５】塩化ビニル製容器に入った２０ml入修正液
の品質確認のため、実施例４に準じて実験を行った。振
動条件は実施例４に準じたランダム波とし、振盪時間は
０．５秒、超音波照射時期は振盪停止０．１秒後、透過
超音波の測定は容器の底より２０mm上部とした。この結
果、正常品の超音波出力は、３０％〜５０％の間にある
のに対し、中味の硬化した製品の出力は、１００％か０
％であった。従って本発明による検査法で不良品の識別
は可能であった。

【００２２】

【実施例６】この発明の実施装置のブロックダイヤグラ
ムを図１に示し、実施装置において振盪停止後の経過時
間と包装体を透過する超音波出力の関係グラフを図２に
示し、選別装置を図３、４に示す。次に、この発明の実
施装置を図面に基づいて説明する。

【００２３】この発明の検査装置は、包装体１の振盪に
よる破損防止のための固定装置２、搬送装置３、加振装
置４、超音波検査装置５及び選別装置６の結合により構
成されている。前記固定装置２及び搬送装置３は、包装
体１の破損、変形を防止するために、容器の形態に合せ
て左右、上下より固定する型枠及びそれに付属する部材
により構成されている。固定は一度に１個又は数個と
し、振動発生機構上、または振動発生機構７に移動する
前に固定した後、振動発生機構７にセットする方法が採
用される。搬送装置３は前記包装体１を移動する装置で
コンベア等が採用される。振動発生機構にセットされた
前記包装体１は、加振装置４で所定時間振盪されると、
前記加振装置４は振動発生機構７とその振幅、振動波
形、振動時間等を制御するファンクションシンセサイザ
ー８及び電力増幅機９及びこれに付属する部材により構
成されている。前記振動発生機構７としては、動電式発
振機によるもの、電磁石の吸引力を利用するもの、振動
モーターを用いるもの、油圧式、機械式発振機を用いる
ものなど、従来公知の種々のタイプが使用できる。

【００２４】前記加振装置４で振盪された包装体１は、
振盪停止後所定時間を経て、前記超音波検査装置５によ
り検査される。超音波検査装置５は一般に超音波探傷器
と呼ばれ、従来公知の種々のタイプのものが使用でき
る。

【００２５】前記超音波検査装置５は、超音波発生機構
１１、１１ａ及び超音波検出機構１２、１２ａ並びに包
装体１に超音波を照射及び容器を透過、若しくは容器対
面で反射した超音波を計測する探触子１３、１３ａから
構成される。超音波発生機構１１、１１ａは包装体１に
探触子１３、１３ａを介して超音波を照射するためのも
のである。また、超音波検出機構１２、１２ａは、探触
子１３、１３ａを介して透過若しくは容器対面で反射し
た超音波を計測し、プリアンプ１０、１０ａで電気信号
に変換後、信号処理機構１４及びデーター処理機構１５
に伝送する。

【００２６】超音波検査装置５から発生した信号は、包
装体１固有の信号として信号処理機構１５で異常の有無
または度合を判定し、データー処理機構１６で表示、記
録する。この発明の検査装置の精度を上げるための超音
波検査装置５は２セット設置し、包装体１の検査は時間
をずらして２度計測し、正常値に比べ速かに混合された
気泡の上昇する物品及び気泡上昇の遅い物品を異常品と
する方法を採用することが望ましい。この状態を超音波
出力と振盪停止後経過した時間の関係で示すと図２の通
りとなる。また、前記超音波検査装置５は加振装置４ま
たは前記包装体１の搬送装置３と並行し、独立に配置さ
れる。加振装置４を超音波検査装置５に組込むことは、
振動発生機構７の振動が超音波検査装置５に伝わってゆ
れるため、超音波発生機構１１、１１ａより照射される
超音波の焦点がずれ、探触子１３、１３ａにより得られ
る信号にバラツキが現われる。従って、超音波検査装置
５に対し、振動発生機構７からの振動を絶縁する必要が
ある。包装体１の検査場所は、振動発生機構７上または
搬送装置３上とする。

【００２７】またこの発明の装置においては、検査で異
常品と判定された包装体１を、正常品と判定された包装
体１とは別個に排出するための選別装置６を設けること
が望ましい。この装置としては、例えば次の機構が採用
される。

【００２８】図３に示したように、搬送装置３の終端側
に連結して第２コンベア１６を設けると共に、この該第
２コンベア１６の一端側を上下動可能に構成して、異常
品と判定された包装体１が第２コンベア１６に移動した
時、これの一端側を下方に回転させて異常品を排出する
機構である。また、図４に示したように、搬送装置３の
終端にガイドレール１７を設け、このガイドレール１７
の向きをコントロールすることにより、異常品と判定さ
れた包装体１の流れを、正常品と判定された包装体１の
流れとは別の方向に導く機構である。

【００２９】前記のようにして、検査された包装体１は
選別装置６により自動的に正常品と異常品に分けられ、
包装体１の発進、停止を適宜行うこととなる。

【００３０】

【発明の効果】この発明は、前記の方法及び装置によっ
て、包装体を開封することなく、内容物の変質の有無が
正確に判定できるので、検査によるロスを生じるおそれ
がなく、その上、物性異常の有無だけでなく、その程度
も判定できると共に、検査に対し目視の必要がないの
で、全数チェックが可能であるなどの諸効果があり、産
業上、特に食品、医薬品工業の分野において有益であ
る。

【００３１】また、この発明の装置は、一貫生産ライン
に介装し、他の加工ラインと同一能率で検査できるの
で、高能率、高精度で全自動化できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施工程を示すブロック図

【図２】同じく超音波出力と、振盪停止後の時間のグラ
フ

【図３】同じく搬送装置と選別機構との関係を示す実施
装置の正面図

【図４】同じく他の実施装置の平面図

【符号の説明】

１包装体２固定装置３搬送装置４加振装置５超音波検査装置６選別装置７振動発生機構８ファンクションシンセサイザー９電力増幅機１０、１０ａプリアンプ１１、１１ａ超音波発生機構１２、１２ａ超音波検出機構１３、１３ａ探触子１４信号処理機構１５データー処理機構１６第２コンベア１７ガイドレール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動性を有する正常な物品よりなる内容
物の包装体を所定の条件で振盪させて、前記内容物と、
包装体内の気体とを均一に混合し、振盪停止後の気泡の
消滅する度合を、前記包装体の外面から超音波を照射し
て、容器を透過もしくは容器対面で反射した超音波を探
触子を介して計測し、前記計測値と、前記と同一で、正
常か異常か不明の物品よりなる内容物の被検査体を、前
記所定条件で振盪して、振盪停止後超音波を照射して得
た気泡消滅度合の計測値とを比較し、両計測値の異同か
ら前記内容物の異常の有無、または度合を判定すること
を特徴とした包装体内容物の非破壊検査方法
【請求項２】物品を液体、またはペースト体とし、気
体を空気または窒素ガス等の不活性ガスとした請求項１
記載の包装体内容物の非破壊検査方法
【請求項３】包装体の加振装置及び振盪停止後の包装
体に対向する超音波発生機構並びに超音波検出機構を備
えた超音波検査装置を備え、前記装置の出力を、前記包
装体の選別装置と接続したことを特徴とする包装体内容
物の非破壊検査装置
【請求項４】加振装置は、包装体の形態に合せて振動
波形を制御できるファンクションシンセサイザー及び包
装体破壊防止のための固定装置取付け可能とした請求項
３記載の包装体内容物の非破壊検査装置
【請求項５】超音波検査装置は、探触子で把握した超
音波の信号処理機構および異常の有無を判定及び／又は
記録するデーター処理機構を付属させた請求項３記載の
包装体内容物の非破壊検査装置
【請求項６】選別装置は異常品の押出装置または通路
変換装置とした請求項３記載の包装体内容物の非破壊検
査装置