JPH07500289A - 容器用連続作業検査機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 容器用連続作業検査機 本発明は請求項１の前文に記載の容器用連続作業検査機に関するものである。

とくにびんプラントにおいては、汚れ容器または破損容器が確実に検出されかつ 充填作業の前に選別されることが必要である。これに関しては、種々の方法およ び装置が既知であり（ドイツ特許公開第３０３６２）０２号、ドイツ特許第３６ ２１９７６号）、これらはガラスびんのような空容器上またはその内部の汚れお よび異物を非接触でたいていの場合オプトエレクトロニクスの方法で検出を可能 にする。さらに、破損部分および割れのような損傷も検出可能である。しかしな がら、飲料工業において使用されるガラス材料またはプラスチック材料の回収び んの場合、オプトエレクトロニクス手段により必ずしも確実に検出できない欠陥 またはこのような手段によりきわめて高い費用をかけて初めて検出できる欠陥が 発生することがある。このような欠陥は透明材料からなるびんの底部、側壁また は口部領域における細いヘアクラック（ｈａｉｒｌｉｎｅ　ｃｒａｃｋｓ）また は小さな穴であり、とくに加圧してびん詰めされる炭酸飲料の場合にこれらの欠 陥が存在すると、充填されるびんの気密性がもはや保証されず、したがって充填 作業後内圧がしだいに低下してくるので、前記欠陥は再充填の際にこれらのびん を使用不能とする。上記の欠陥はその前のクリーニング過程の間の温度負荷によ りまたは充填作業の間の圧力荷重により発生することがあり、これらは次の回収 びんサイクルの間に拡大されていく。びん詰ラインにおいてこのような欠陥びん を検出しかつそれらを選別可能にするために、ガラスびんの耐圧試験を行う機械 （米国特許第３０１０３１０号）が既に提案されている。高圧で作動するこの試 験機は薄肉びんまたはとくにプラスチック材料（たとえばポリエチレンテレフタ レート）のような可撓性材料からなるびんに対しては不適当である。さらにびん の気密性に影響を与えない外部損傷を検出することは不可能である。空びん内の 汚れ、異物、クリーニング洗剤または液の残りを検出するための検査手段は存在 しない。

したがって、容器の汚れまたは漏れが確実にかつ少ない費用で検出可能なように また高性能の機械が達成されるように、一般概念による検査機の検出信頼性をさ らに向上することが本発明の目的である。

この目的は請求項１の特徴部分に記載の特徴により達成される。

この検査機においては、オプトエレクトロニクス手段により十分確実な方法で検 出できない欠陥または損傷あるいはこのような方法によりきわめて高い費用をか けて初めて検出可能な欠陥または損傷を検出するように容器の気密性が検査され 、一方漏れ試験によっては検出できない汚れスポットのような欠陥は非接触のオ プトエレクトロニクス作業モードにおいて作動する検査手段により検出される。

気密性を検査するために圧力試験が行われ、またこのために検査すべき容器の内 部には比較的低い圧力を形成または減圧するだけで十分である。次に比較的短時 間で圧力特性が測定される。これにより当該容器の欠陥を表示するおそらく許容 しがたい高い圧力降下が検出可能である。大気圧以上の圧力で試験が行われると き、試験圧力は炭酸飲料がびん詰めされるときに必要な容器をプレテンショニン グするための逆圧力（ｃｏｕｎｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ）よりも実質的に低く選 択してよい。この漏れ試験の間に容器にかかる機械的荷重は比較的低いことが好 ましく、これにより容器は破壊しないであろう。

他の有利な実施態様により漏れ試験およびオプトエレクトロニクス検査が一部ま たは完全に同時に行われるとき、占有空間が少なくかつコストが節約できるとく にコンパクトな構造が達成可能である。

とくに検査すべき容器が底部と口部との間で軸方向に固定された場合、とくに透 過光法により漏れ試験と同時にかつ追加費用なしに側壁検査を実施可能であるの で、漏れ試験はきわめて少ない費用で実施可能でありかつ２つの検査方法の間の 相互のマイナス影響は発生しないであろう。

しかしながら、漏れ試験は同様に非接触でかっオブトエレクトロニクス手段によ り実施される底部検査または残液の検出のような他の検査工程の間に実施しても よい。

これはとくに側壁検査手段を含まない簡単な検査機でも実施可能である。この組 合せの場合、漏れ試験すなわち圧力試験を行うために容器の口部にシールディス クが圧着され、前記シールディスクには加圧ガスが供給される横接続口が設けら れており、また前記シールディスクはたとえばその中に設けられたガラスインサ ートにより軸方向にすなわち容器の縦軸方向に透明である。したがって、漏れ試 験と同時に底部検査または残液検出のために容器を軸方向に透過照明することが 可能である。この過程の間に容器はその周辺面に好ましくはびんの底部がフリー になるように首部または口部の領域の近くで保持可能である。

部分真空により行われる漏れ試験は、圧力テスト終了後たとえば炭酸ガスのよう な不活性ガスまたは滅菌空気を導入することにより容器内部の真空を大気圧に戻 すことが可能であるという点で有利である。

以下に一実施態様を図面により説明する。ここで、図１は検査機の略平面図を示 し、 図２は図１の線１１−　ＩＩによる検査機の縦断面図を示し、図３は図２に略図 でのみ示した芯出しヘッドの制御手段の拡大部分断面図を示し、 図４ないし図７は種々の欠陥の場合における漏れ試験の圧力特性線図を示す。

図１に概略的に示す検査機はそのテーブルトップ２７上に第１の回転コンベヤ１ ９を支持し、この第１の回転コンベヤ１９上でびんの漏れ試験および側壁検査が 行われる。第１の回転コンベヤ１９のあとに第２の回転コンベヤ２６が続き、２ つの回転コンベヤの周縁は相互に接触している。第２の回転コンベヤ２６の循環 経路に沿って固定ステーションとして追加の検査ステーションが配置されている 。びんの移動方向に見て前記ステーションは、底部検査手段７、残液を検出する ための赤外線検査手段８、びんの底部領域内に設けられたコードを検出するため のデコーダ検査手段９、残液を検出するための高周波検査手段１０、口部検査手 段１１およびねじ検査手段１２である。びんを供給しかつそれらを搬出するため に、第１の回転コンベヤはそれに付属して送りスター２８を有し、また、第２の 回転コンベヤ２６はそれに付属して搬出スター２９を有している。送りスター２ ８と搬出スター２９には既知のように選択制御可能な保持部材が装着されており 、この保持部材によりびんはそれぞれ保持されかつ解放される。

照明手段１５および画像検出のためのセンサ１６を含む側壁検査手段６が第１の 回転コンベヤ１９に配置されている。線走査カメラとして構成されている照明手 段１５およびセンサ１６は回転コンベヤ１９の外側で相互に反対側に位置決めさ れ、回転コンベヤ１９は２つのビーム経路１７の領域内には組込部品を有してい ない。参照符号５は回転コンベヤ１９上でびんがそれに沿って漏れ試験をうける 経路を示す。

図２に第１の回転コンベヤ１９が縦断面図で詳細に示されている。第１の回転コ ンベヤ１９は本質的に回転テーブル２０ならびにロータ２１で構成され、回転テ ーブル２０は駆動されてそれが垂直軸１８の周りを回転するように設計されかつ その上にびん２を受け取るための回転駆動が可能な板２２が設けられており、ま たロータ２１は前記回転テーブル２０の上方にそれと同軸に配置されている。そ の内部が中空である中心コラム３４を介してロータ２１は相互に回転しないよう に回転テーブル２０に結合されているが、機械を種々のびん高さに調節するため に前記ロータ２１は回転テーブル２０に対して垂直方向には調節可能である。ロ ータ２１は本質的にキャッチプレート３５および均等配置された芯出しヘッド２ ３で構成され、キャッチプレート３５は相互に回転しないように前記中心コラム ３４に結合され、また芯出しヘッド２３は制御されて垂直方向に可動であり、共 通の目盛付サークル上で前記キャッチプレート３５の外側リム上に配置されてい る。芯出しヘッド２３にそれと芯出しされるように板２２が付属され、板２２は びん２を軸方向に固定するために使用される。芯出しヘッド２３の高さ制御は固 定位置に保持された持上げカム３６により行われる。芯出しヘッド２３を上下さ せるために使用される持上げカム３６は持上げカムキャリヤ３７に固定接続され 、持上げカムキャリヤ３７はキャッチプレート３５上に回転支持されかつトルク サポート３８により回転変位しないように固定されている。キャッチプレート３ ５の上側はそれに固定されてエレクトロディストリビュータ６１およびエアディ フューザ６２を備えた制御および評価手段２５を有している。評価手段２５はキ ャッチプレート３５およびそれに支持された芯出しヘッドと共に回転する。エア ディフューザ６２およびエレクトロディストリビュータ６１のそれぞれならびに 評価装置２５への電流および空気の供給は下側から中空の中心コラム３４を通過 して行われる。

照明手段１５および線走査カメラ１６が回転テーブル２０の外側に固定配置され ている。

図３は芯出しヘッドのために使用される高さ制御手段をさらに詳細に示した図で ある。連続軸穴４０が設けられている芯出しヘッド２３は回転ディストリビュー タ３９上に回転可能に支持され、回転ディストリビュータ３９のハウジングは同 様に連続軸穴４１が設けられているロッド４２に動かないように固定され、すな わち前記ハウジングはそれに対し回転しないようにロッド４２に固定されている 。ロッド４２はその上端部にＴピース４３を支持し、一方Ｔピース４３はそれに 固定されたガス圧力センサ２４を有している。可撓性圧縮空気配管４４がＴピー ス４３から圧縮空気弁４５へ伸長し、圧縮空気弁４５は回転キャッチプレート３ ５上に位置決め固定されかつ圧縮空気弁４５にエアディフューザ６２から前記圧 縮空気弁まで伸長する空気供給配管４６を介して滅菌圧縮空気が供給される。圧 縮空気弁４５は制御磁石４７により操作される。前記制御磁石４７およびガス圧 力センサ２４は制御配線４８および測定配線４９のそれぞれにより制御装置およ び評価手段２５に接続されている。

ロッド４２はブッシング５０を介してチューブ５１内で変位可能に案内され、前 記チューブ５１はその下端部にカムローラ５２を支持し、カムローラ５２は圧縮 ばね５３により操作されて持上げカム３６上に当接している。

チューブ５１はキャッチプレート３５に動かないように結合された案内手段５４ 内で垂直方向に変位可能に案内され、前記チューブ５１は回転変位を行わないよ うに摺動ブロック５５により固定され、摺動ブロック５５は前記案内手段５４の 凹部内を摺動している。チューブ５１の内部のロッド４２は圧縮ばね５６により 常に下向きにびん２の方向に付勢されている。前記圧縮ばね５６により、びん２ の避けられない高さ公差が補償可能である。

さらに、前記圧縮ばね５６のばね特性は、公差にもかかわらず芯出しヘッド２３ 内の芯出しシール５７がびん２の口部へ本質的に一定圧力で圧着されることが保 証されるような性質を有している。

以下に検査機内を走行するびん２の完全な一検査サイクルを説明する。

供給コンベヤベルト３０により検査機１に供給されるびん２は図示されていない 分離スクリュ一手段により機械の分割に対応する間隔で移動され、この運動の過 程において、びん２は高さ検出カメラ５８を通過し、高さ検出カメラ５８は許容 可能な高さ公差範囲から外れるびんを検出することが可能である。もしびん２が 許容可能な高さ公差範囲内にある場合、送りスター２８におけるたとえば回転可 能なロックバーのような付属の保持手段が高さ検出カメラ５８により操作され、 かつ、びん２は供給コンベヤベルト３０から第１の回転コンベヤ１９の回転テー ブル２０に搬送される。高さ検出カメラ５８により欠陥があると識別されたびん は送りスター２８によりつかまえられないで、びんシュート５９からその下に配 置された回収箱６０内に滑り込み、前記びんシュート５９はテーブルトップ２７ 内に組み込まれている。

びん２が送りスター２８により回転コンベヤ１９の回転テーブル２０に搬送され たとき、びんは持上げカム３６により降ろされた芯出しヘッド２３によって板２ ２上に軸方向に固定される。制御磁石４７が制御配線４８を介して制御および評 価手段２５により同時に操作され、したがって圧縮空気弁４５が空気供給配管４ ６を圧縮空気配管４４に接続し、これによりＴピース４３、ロッド４２、回転デ ィストリビュータ３９および芯出しヘッド２３を介してびん２の内部３に滅菌空 気を導入する。びん２の内部３に圧力が形成されたとき、圧縮空気弁４５は制御 磁石４７により閉じられ、これにより圧縮空気のそれ以後の供給が遮断される。

連続検査の過程において、評価手段２５は測定配線４９およびそれに接続された 圧力センサ２４を介して特定時間におけるびん２の内部３の圧力特性を観察する ことができる。もしその間に圧力センサ２４が過大な圧力降下を検出した場合、 これは検査機１の出口において選別されるべき欠陥びんが存在することを示して いる。

漏れ試験が実施可能なように、びん２が第１の回転コンベヤ１９上の経路５に沿 って走行している間、びん２がビーム経路１７を通過するとき透過光法により同 時に側壁検査が行われる。このためにびん２は照明手段１５の前方で回転テーブ ル２０の角頭域α（約３５°）内を高い角速度でそれ自身の軸の周りに回転され 、またこの過程の間にびん２は透過照明されかつその全高さにわたりその中心線 に沿った狭い領域内で検査される。

側壁を検査するときびんの主本体表面の完全な検査を達成するために、側壁検査 の間びんは使用されるセンサ１６のタイプに応じて少なくとも１８０°または３ ６００だけそれ自身の軸の周りに回転され、前記センサ１６はたとえば線走査カ メラまたは面走査カメラである。

漏れ試験および側壁検査が終了したとき、びん２は第２の回転コンベヤ２６に供 給されて追加の検査工程を行ない、びん２は、２つの回転コンベヤ１９および２ ６の周縁接触点において、その主本体の領域およびその頭部の領域内で第２の回 転コンベヤ２６により固定され、これによりその底部およびその頭部はフリーと なり、第１の回転コンベヤ１９の芯出しヘッド２３が同時に持上げカム３６によ り持ち上げられる。びん２の底部および口部がフリーになるようにびん２が固定 されることから、びん２を固定配置された検査ステーションを通過させることに より次に底部、残液、ねじおよびコードを検査するための検査工程が実施可能で ある。検査結果により搬出スター２９はびんを種々の搬出コンベヤベルト３１な いし３３に搬送することができる。このために、送りスター２８と全く同様に搬 出スター２９はたとえばピボット運動が可能なロックバーのような選択制御可能 な保持部材を有している。

上記の検査工程はすべて容器が機械の中を連続的に搬送される間に行われる。

上記の実施態様により、プログラミング可能な制御および評価手段２５による圧 縮空気弁４５の制御は、びんの内部に圧力が形成される時間ならびに圧力特性を さらに観察するために用いられる時間が機械の瞬間性能にかかわらず一定である ように行うことができる。しかしながら、このタイプの制御装置を使用する代わ りに、回転コンベヤ１９の循環経路上に配置された制御カムにより圧縮空気弁４ ５を機械的に制御することもまた可能である。

たとえば１．５リツトルのペットボトルを用いた場合の種々の圧力特性曲線が図 ４ないし図７に示されている。

図４の線図はいかなる欠陥もないびんの正しい圧力特性を示す。図５ないし図７ の線図は種々の欠陥の圧力特性に与える影響を示す。これらの欠陥を検出するた めに、たとえば０．８バールの検査圧力および１．１秒の全体測定時間で十分で あり、測定時間の半分は加圧のために使用され、また、残りの半分はその次の圧 力特性の観察のために使用される。

上記の装置はその口部領域がびんの中心線に対し直角に伸長していないびんを検 出するためにも使用可能であり、この場合一定の接触圧力を加えても芯出しベル ２３とびん口部との間にシールが不十分なギャップが形成されるので、前記ギャ ップは漏れ試験の間に著しい圧力降下を発生させる。

プログラミング可能な制御および評価手段２５にはびんの種々のサイズおよびタ イプに対してパラメータメモリが設けられている。検査圧力は要求に応じて中央 で調節可能である。

漏れ試験は真空を用いることによっても行うことができる。上記の検査機はこの 目的にも同様に使用可能である。約８０ミリバール（大気圧以下）の検査圧力が とくに有利であることがわかった。漏れ試験の終了後圧力補償のためにたとえば 炭酸ガスが芯出しヘッド２３からびん内に導入されることもまた好ましく、これ は次の充填工程のために有利である。好ましくない大気中の酸素を排出するため にペットボトルの充填作業の間にびんに充填すべき液体を導入する前に通常行わ れるガスによるフラッシングは、びん内の酸素の割合が既に減少されていること により短時間に行うことができる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．容器（２）とくに透明プラスチック材料またはガラスで製作されたびん用の 連続作業検査機（１）であって、固定配置されかっとくにオプトエレクトロニク ス手段を用いて容器の底部および／または側壁領域および／または口部領域の異 物または損傷を検出するために使用される少なくとも１つの検査手段（６ないし １２）を含む前記容器用連続作業検査機（１）において、前記容器（２）の気密 性を害する欠陥または損傷を検出するように検査機（１）内において容器（２） が漏れ試験（５）を受けることを特徴とする容器用連続作業検査機。 ２．漏れ試験（５）および容器（２）における異物または損傷の検出（６ないし １２）が相互に完全にまたは少なくとも一部分オーバーラップすることを特徴と する請求項１に記載の検査機。 ３．容器（２）の側壁のオプトエレクトロニクス検査を行うために少なくとも１ つの検査手段（６）が設けられ、前記オプトエレクトロニクス検査がとくに透過 光法により行われることを特徴とする請求項２に記載の検査機。 ４．容器（２）の内部（３）に大気圧以上の圧力を有するガスを導入することに より、または、容器の内部（３）に部分真空を発生することにより、および、同 時に内部圧力特性を測定することによって前記容器（２）の気密性が検査される ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の検査機。 ５．容器の内部（３）が最初に調節可能圧力に到達するまでガスが充填されるか または真空にされることと、ガス供給またはガス排出の終了後少なくとも続いて 調節可能測定時間の間圧力降下または圧力上昇が測定されることとを特徴とする 請求項４に記載の検査機。 ６．ガス充填またはガス排出時間および／または内部圧力特性を検出するための 測定時間が機械の瞬間性能にかかわらず時間不変であることを特徴とする請求項 ５に記載の検査機。 ７．固定側壁検査手段（６）を通過するとき、容器（２）が高い角速度でそれら 自身の軸の周りに回転され、前記回転がとくに少なくとも１８０°の回転である ことを特徴とする請求項３ないし請求項６の少なくともいずれか１項に記載の検 査機。 ８．漏れ試験（５）および側壁検査（６）を行うために底部（１３）および口部 （１４）の間で軸方向に固定されるように容器（２）が保持されることを特徴と する請求項１ないし請求項７の少なくとも１項に記載の検査機。 ９．側壁検査手段（６）が固定照明手段（１５）とそれに付属されかつ画像検出 のために使用される少なくとも１つのセンサ（１６）とを含み、前記検査機（１ ）が前記照明手段（１５）と前記センサ（１６）との間および垂直方向に見て容 器（２）の口部（１４）と底部（１３）との間の側壁検査手段（６）のビーム通 過領域（１７）内に組込部品を有していないことを特徴とする請求項３ないし請 求項８の少なくともいずれか１項に記載の検査機。 １０．検査機（１）に少なくとも１つの回転コンベヤ（１９）が設けられ、回転 コンベヤ（１９）は垂直軸（１８）の周りに回転駆動されるように設計されかつ 回転テーブル（２０）ならびにロータ（２１）とで構成され、回転テーブル（２ ０）はその上で回転されるように回転テーブル（２０）に固定された板（２２） を有し、またロータ（２１）は前記回転テーブル（２０）上に同軸に配置されか つロータ（２１）に芯出しヘッド（２３）が設けられ、芯出しヘッド（２３）は 上下運動が可能に設計されかっ芯出しヘッド（２３）に前記板（２２）が付属さ れ、容器（２）は板（２２）と芯出しヘッド（２３）との間で軸方向に固定可能 でありかつ芯出しヘッド（２３）によりそれに圧力が加えられるように設計され ていることを特徴とする請求項１ないし請求項９の少なくとも１項に記載の検査 機。 １１．各芯出しヘッド（２３）がそれに付属してガス圧力センサ（２４）を有し 、ガス圧力センサ（２４）は前記ロータ（２１）と共に回転する評価手段（２５ ）に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の検査機。 １２．固定側壁検査手段（６）が回転テーブル（２０）の外側半径方向でかつそ れに隣接して配置された照明手段（１５）と、画像検出のための少なくとも１つ のセンサ（１６）とを含み、センサ（１６）は前記照明手段（１５）の反対側に 位置決めされかつ同様に回転テーブルの外側半径方向でかつそれに隣接して好ま しくは配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の検査機。 １３．検査機（１）に少なくとも１つの回転コンベヤ（２６）が設けられ、回転 コンベヤ（２６）は容器（２）の底部がフリーになるように容器（２）を支持し かっ垂直軸の周りに回転駆動されるように設計され、底部および／または口部お よび／またはねじ部および／または残液を検査するための検査手段（７ないし１ ２）が回転コンベヤ（２６）の循環経路に固定配置されていることを特徴とする 請求項１ないし請求項１２の少なくとも１項に記載の検査機。 １４．容器がそれらの周縁表面の好ましくは頭部または口部領域の付近で回転コ ンベヤ（２６）内に保持されることを特徴とする請求項１３に記載の検査機。 １５．２つの回転コンベヤ（１９，２６）が並んで配置されていることと、容器 （２）がそれらの中を順次に走行し、前記容器が好ましくは１つの回転コンベヤ から次の回転コンベヤヘ直接搬送されることとを特徴とする請求項１０ないし請 求項１４のいずれか１項に記載の検査機。 １６．漏れ試験（５）が完全にまたは部分的に底部の検査（７）の間および／ま たは残液の検出（８，１０）の間に行われることを特徴とする請求項１ないし請 求項１５の少なくともいずれか１項に記載の検査機。 １７．部分真空による漏れ試験の終了後滅菌空気または不活性ガス好ましくは炭 酸ガスを導入することにより容器の内部（３）内の大気圧への戻しが行われるこ とを特徴とする請求項１ないし請求項１６の少なくともいずれか１項に記載の検 査機。