JPH10245016A

JPH10245016A - 充填容量の検査方法及び制御装置

Info

Publication number: JPH10245016A
Application number: JP5125097A
Authority: JP
Inventors: Masahide Suenaga; 永雅英末; Kenichi Tsutsumi; 健一堤
Original assignee: Yakult Honsha Co Ltd
Current assignee: Yakult Honsha Co Ltd
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】搬送速度の大きいラインで充填容量の精度を
高める。【解決手段】搬出ラインコンベア（Ｌ１）上を連続し
て搬送されてくる充填済み容器（Ｖ１）の上方開口部
（Ｖｂ）から、レーザー変位センサ（ＬＳ）のレーザー
ビーム（Ｂ）を照射し、反射ビーム（Ｂ１）との変位
（Ｘ）から液位を計測して充填容量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、充填容量の検査方
法及び制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、飲料は充填機により容器に連続的
に充填されるが、その充填速度は非常に速い。

【０００３】他方、品質管理上から商品の容量を管理す
ることは重要である。その容量の管理には、従来から次
の方法などが用いられている。

【０００４】（１）段ボール等に複数個単位でパッケ
ージされた商品を、ウエイトチェッカーで検査する。

【０００５】（２）充填後の商品を、光電管を利用し
て容量を検査する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、方法
（１）は、個々の商品を検査するものではなく、極端な
増減やパッケージ漏れ等が検査できるにすぎない。

【０００７】また、ウエイトチェッカーで個々の商品を
ライン上で検査することは、搬送速度が大きいため不可
能であった。

【０００８】他方、方法（２）は、或る程度の検査精度
を得ることはでききるが、充分な精度を得るためには複
数回の検査を行う必要がある。

【０００９】したがって、上記の方法（１）、（２）を
組合わせたり、人手による検査も行われているが、これ
らは負担が多いばかりでなく、検査結果を充填容量の調
節に即座に反映させることが困難である。

【００１０】本発明は、搬送速度の大きいラインに好適
な高精度の充填容量の検査方法及び制御装置を提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による方法は、ラ
イン上を連続的に搬送されてくる充填済み容器の上方開
口部から、所定位置に固定されたレーザー変位センサに
より液位を計測し、計測した液位から充填容量を求める
ことを特徴としている。

【００１２】更に、本発明による方法は、液位センサで
連続的に液位を計測し、該センサの容器上方開口部通過
時計内の計測値の最小値、最大値又は平均値を計測液位
とすることを特徴としている。

【００１３】本発明による装置は、真空充填機を用いて
充填を行うラインの充填機下流側の上方に固設されたレ
ーザー変位センサと、計測される充填済み容器の通過を
検出する第１タイミングセンサ及び第２タイミングセン
サと、これら両タイミングセンサと前記レーザー変位セ
ンサとからの信号に基づいて所定個数の充填容量の平均
値を求め、該平均値が基準値より大きいときに充填機真
空室の真空圧調整手段に真空圧を高くする制御信号を出
力し、前記平均値より小さいときに前記手段に真空圧を
低くする制御装置とを設けている。

【００１４】更に、本発明による装置は、充填機真空室
の真空圧調整手段が、インバータ及び真空ポンプで構成
されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００１６】図１及び図２において、全体を符号１で示
す真空充填機の入口側には、未充填容器Ｖを搬入する搬
入ラインコンベアＬが接続され、出口側には、充填済み
容器Ｖ１を搬出する搬出ラインコンベアＬ１が接続され
ている。その搬出ラインコンベアＬ１の充填機１に近い
部分の上方には、レーザー変位センサＬＳが設けられ、
制御装置である充填制御盤４０に接続されている。な
お、図中の符号１７及び１８は真空圧調整手段を構成す
るインバータ及び真空ポンプ、５０は生産管理盤、５１
はキャップシュータ、５２はライン制御盤である。

【００１７】図３において、真空充填機１には、コンベ
アＬ、Ｌ１の搬送速度に同期してギヤ２で駆動される回
転軸３が設けられている。その回転軸３の頂部には、全
体を符号４で示す真空室が固設され、真空室４の下方に
隣接して全体を符号２０で示す容器ホルダが固設されて
いる。

【００１８】図４において、真空室４の本体ケーシング
５は、回転軸３にフランジ部６を介して取付けられてい
る。このケーシング５の中心線上には、充填する液体た
とえば飲料Ｄの供給管７が設けられ、図示しない供給源
に接続されており、フロートスイッチ８により所定液面
Ｗが保持されるようになっている。また、ケーシング５
の頂部には、吸引管９が設けられて矢印方向に延ばさ
れ、真空ポンプ１８（図１）に接続されている。そし
て、フランジ部６の周縁部には、複数の全体を符号１０
で示す充填ヘッドが下方に向けて突設されている。

【００１９】図５において、フランジ部６に固設された
充填ヘッド１０の外筒１１には、内筒１２が摺動自在に
収められ、両筒１１、１２の間に介装されたコイルスプ
リング１３は、内筒１２を下方に付勢している。その内
筒１２の下端には、小径部１２ａが形成され、この小径
部１２ａには、可撓性材のシールリング１４が巻装され
ている。

【００２０】他方、その小径部１２ａの開口部に着座す
る弁体１５が設けられている。この弁体１５には、弁体
１５を貫通して液面Ｗ上に突出する連通管１６が固設さ
れており、その連通管１６は、外筒１１の中央ボス部１
１ａに固定されている。

【００２１】したがって、未充填容器Ｖが容器ホルダ２
０にセットされた状態（図５の実線で示す状態）では、
小径部１２ａの開口部は弁体１５で閉じられており、吸
引管１６は外気を吸引している。そこで後記するように
ホルダ２０で容器Ｖが押し上げられ、上縁部Ｖａがシー
ルリング１４の下面に当接した時点から、容器Ｖの内部
空気は、吸引管１６から吸引（いわゆる真空引き）され
る。更に、容器Ｖが押し上げられると、シールリング１
４を介して内筒１２が所定リフトだけ上動し、上縁部Ｖ
ａと小径部１２ａとの間には隙間が形成される。その時
点において、容器Ｖの内部は充分に負圧化されているの
で、真空室４内の飲料Ｄは、内外筒１１、１２で形成さ
れた通路Ｐから短時間で容器Ｖに充填されるようになっ
ている。図３、図６及び図７において、容器ホルダ２０
の本体２１には、充填ヘッド１０に対向して全体を符号
２２で示す容器台が立設されている。その容器台２２の
本体である内筒２３は本体２１に固設され、この内筒２
３には、ピストン状体２４が収められ、両者２３、２４
の間には、ピストン状体２４を上方に付勢するコイルス
プリング２５が介装されている。前記内筒２３に摺接
し、ピストン状体２４で上方に付勢される外筒２６が設
けられている。その外筒の頂部には、受け部２６ａが突
設され、容器ホルダ２０の半径方向外方には、ガイドロ
ーラ２７が回転自在に設けられている。

【００２２】他方、回転軸３のギヤ２と容器ホルダ２０
との間には、全体を符号３０で示すカム装置が、上下一
対のベアリング３４により回転自在に設けられ（図
３）、図示しない固定部材に固設されている。

【００２３】そのカム装置の本体３１はディスク状に形
成され、この本体３１の周縁部には、リング状のブラケ
ット３２が立設されている。そして、ブラケット３２の
上部内側には、リング状のカム３３がボルト結合されて
いる。このカム３３には、ガイドローラ２７に係合し、
容器ホルダ２０が１回転する間の所定角度範囲におい
て、ガイドローラ２７を介して容器台２２に前記所定リ
フトを与える上方に凹のガイド面３３ａが形成されてい
る。

【００２４】したがって、搬入ラインコンベアＬから充
填機１に移載された未充填容器Ｖは、容器ホルダ２０が
１回転する間に飲料Ｄが充填され、充填済み容器Ｖ１は
搬出コンベアＬ１に移載される。

【００２５】図８及び図９において、レーザー変位セン
サＬＳは、搬出ラインコンベアＬ１上の充填済み容器Ｖ
１の中心軌跡上に設けられている。また、センサＬＳの
下方両側には、移動する容器Ｖ１の開口部Ｖｂの前端及
び後端を検出する第１タイミングセンサＳ１及び第２タ
イミングセンサＳ２が設けられている。これらのセンサ
Ｓ１、Ｓ２は、それぞれ発光素子ａと受光素子ｂとから
構成されている。なお、図１０をも参照しレーザー変位
センサＬＳは、公知技術によるもので、液面Ｗにレーザ
ービームＢを照射し、散乱による反射ビームＢ１の光位
置検出素子上の検出位置Ｘから液面Ｗとの距離に比例し
た電圧信号を継続して出力するようになっている。

【００２６】図１０において、レーザー変位センサＬＳ
は、アンプユニットＡを介して充填制御盤４０に接続さ
れ、第１、第２タイミングセンサＳ１、Ｓ２は、それぞ
れアンプＡ１と同期コントローラＳＣを介して制御盤４
０に接続されている。その制御盤４０には、表示器４
４、プリンタ４５及びインバータ１７がそれぞれ接続さ
れている。また、制御盤４０には、指定した期間（容器
Ｖ１の１個毎）すなわち第１、第２タイミングセンサＳ
１、Ｓ２のＯＮ時の間隔における電圧信号の例えば最小
値を出力するボトムホールドモード回路４１と、その出
力値の平均値から充填容量を演算する演算回路４２と、
算出した充填容量を所定範囲と比較して真空圧の大小を
判定する判定回路４３と、その判定結果に基づいてイン
バータ１７の周波数を制御するインバータ制御回路４４
などとが設けられている。なお、演算回路４２には図１
１に示すマップＭ１（変位Ｘと充填容量との関係）が、
インバータ制御回路４４には図１２に示すマップＭ２
（インバータ周波数と真空圧との関係）が記憶されてい
る。

【００２７】本発明で用いられる真空充填機は、容器内
部の空気を吸引しながら飲料を供給することで密封され
た容器内に飲料を短時間に充填しているので、その吸引
圧は通常、充填を円滑に行うために一定の範囲に調整さ
れていることが必要である。一方、該真空充填機は、連
通管下端部の設置位置（高さ）に応じて充填される液体
の高さを制御することができるように構成されている。
すなわち連通管からは容器内の空気が吸引されるほか、
充填後半には連通管の設置位置（高さ）を越えて過剰に
充填された飲料がタンクに戻されている。この際、真空
圧が低いと過剰な飲料を吸引できずに充填量が増加し、
また、真空圧が高いと必要以上に飲料を吸引し充填量が
減少する。

【００２８】本願の充填量の微量制御では、このように
あらかじめ真空圧と充填容量の関係を求めておき、これ
に基づいて充填量の制御を行う。

【００２９】次に、主として図１３を参照して検査及び
制御の態様を説明する。

【００３０】制御盤４０はボトムホールドモード回路４
１において、レーザー変位センサＬＳからの変位Ｘのア
ナログ信号を連続して入力し（ステップＳ１）、第１、
第２タイミングセンサＳ１、Ｓ２のＯＮ信号を入力した
ら（ステップＳ２、Ｓ３が共にＹＥＳ）、両センサＳ
１、Ｓ２のＯＮ信号間において、すなわち充填済み容器
Ｖ１の１個分についての変位Ｘの最小値を演算回路４２
に出力する（ステップＳ４）。演算回路４２は、最小値
の入力回数が所定回数Ｎ（例えば６０回）になったら
（ステップＳ５がＹＥＳ）、６０個の最小値の平均値を
求め、その平均値からマップＭ１（図１１）に基づき充
填容量を演算する（ステップＳ６）。次いで、判定回路
４３は、求められた充填容量が所定範囲内に入っている
か否かを判定する（ステップＳ７）。ＹＥＳだったら、
ステップＳ１に戻り、ＮＯの場合には、充填容量が所定
範囲より大きいか否かを判定し（ステップＳ８）、ＹＥ
Ｓだったら、真空圧が低い（不足）と判定し（ステップ
Ｓ９）、充填容量を所定範囲に入れる真空圧を決める
（ステップＳ１０）。すると、インバータ制御回路４４
は、マップＭ２（図１２）に基づきインバータ１７を制
御して、充填容量を減量し（ステップＳ１１）、リター
ンする。他方、ステップＳ８がＮＯの場合、すなわち充
填容量が所定範囲より小さい場合、判定回路４３は、真
空圧が高い（過剰）と判定し（ステップＳ１２）、充填
容量を所定範囲に入れる真空圧を決める（ステップＳ１
３）。すると、インバータ制御回路４４は、マップＭ２
に基づきインバータ１７を制御して、充填量を増量し
（ステップＳ１４）リターンする。

【００３１】上記のような充填容量の検査及び制御によ
り、充填容量のバラツキを、図１５に示す従来装置に対
し図１４に示すように小さくすることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、搬
送速度の大きいラインにおいて、充填容量の精度を大幅
に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示す平面
図。

【図２】図１の側面図。

【図３】図１の真空充填機の要部を示す側断面図。

【図４】図３の真空室を示す側断面図。

【図５】図４の充填ヘッドを示す側断面図。

【図６】図３の容器ホルダの要部を示す側断面図。

【図７】図６のＡ矢視図。

【図８】レーザー変位センサ回りを示す斜視図。

【図９】図８の要部の拡大図。

【図１０】制御ブロック図。

【図１１】変位と充填容量との関係を示すマップ。

【図１２】インバータ周波数と真空圧との関係を示すマ
ップ。

【図１３】制御ブロック図。

【図１４】本発明による充填容積のバラツキを説明する
図面。

【図１５】従来装置の充填容積のバラツキを説明する図
面。

【符号の説明】

Ｂ・・・レーザービームＢ１・・・反射ビームＤ・・・飲料Ｌ・・・搬入ラインコンベアＬ１・・・搬出ラインコンベアＬＳ・・・レーザー変位センサＰ・・・通路Ｓ１・・・第１タイミングセンサＳ２・・・第２タイミングセンサＳＣ・・・同期コントローラＶ・・・未充填容器Ｖ１・・・充填済み容器Ｖａ・・・上縁部Ｖｂ・・・開口部１・・・真空充填機２・・・ギヤ３・・・回転軸４・・・真空室５・・・本体ケーシング６・・・フランジ部７・・・供給管８・・・フロートスイッチ１０・・・充填ヘッド１１・・・外筒１１ａ・・・中央ボス部１２・・・内筒１３・・・コイルスプリング１４・・・シールリング１５・・・弁体１６・・・連通管１７・・・インバータ１８・・・真空ポンプ２０・・・容器ホルダ２１・・・本体２２・・・容器台２３・・・内筒２４・・・ピストン状体２５・・・コイルスプリング２６・・・外筒２６ａ・・・受け部２７・・・ガイドローラ３０・・・カム装置３１・・・本体３２・・・ブラケット３３・・・カム３３ａ・・・カム面３４・・・ベアリング４０・・・充填制御盤４１・・・ボトムホールドモード回路４２・・・演算回路４３・・・判定回路４４・・・インバータ制御回路４５・・・表示器４６・・・プリンタ５０・・・生産制御盤５１・・・キャップシュータ５２・・・ライン制御盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ライン上を連続的に搬送されてくる充填
済み容器の上方開口部から、所定位置に固定されたレー
ザー変位センサにより液位を計測し、計測した液位から
充填容量を求めることを特徴とする充填容量の検査方
法。
【請求項２】液位センサで連続的に液位を計測し、該
センサの容器上方開口部通過時計内の計測値の最小値、
最大値又は平均値を計測液位とすることを特徴とする請
求項１記載の充填容量の検査方法。
【請求項３】真空充填機を用いて充填を行うラインの
充填機下流側の上方に固設されたレーザー変位センサ
と、計測される充填済み容器の通過を検出する第１タイ
ミングセンサ及び第２タイミングセンサと、これら両タ
イミングセンサと前記レーザー変位センサとからの信号
に基づいて所定個数の充填容量の平均値を求め、該平均
値が基準値より大きいときに充填機真空室の真空圧調整
手段に真空圧を高くする制御信号を出力し、前記平均値
より小さいときに前記手段に真空圧を低くする制御装置
とを設けていることを特徴とする充填容量の制御装置。
【請求項４】充填機真空室の真空圧調整手段が、イン
バータ及び真空ポンプで構成されていることを特徴とす
る請求項３記載の充填容量の制御装置。