KR101485888B1 - 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법 및 핀홀 검사기 - Google Patents

Abstract

종래의 핀홀 검사에 비하여 병의 핀홀을 적합하게 검출할 수 있는 핀홀 검사 방법을 제공한다. 공급 밸브(3)를 소정 시간만큼 개방으로 하고 공급 밸브(3)를 폐쇄한 직후의 병 내압을 기준 내압(P₁)으로 하고, 그 기준 내압(P₁)이 미리 규정한 제 1 역치(P_th1)를 초과하고 있는지의 여부를 체크하고, 그 제 1 역치(P_th1)를 초과하고 있는 경우에는 병의 공기 밀봉 상태를 일정 시간 유지하고, 병 내압의 일정 시간 경과 후의 기준 내압으로부터의 압력 저하량(ΔP)을 계측한다. 그리고, ΔP가 미리 규정한 제 2 역치(ΔP_th2)를 초과하고 있지 않은 경우에 한하여 그 병은 양품으로 판정한다.

Description

합성수지제 병의 핀홀 검사 방법 및 핀홀 검사기{METHOD AND APPARATUS FOR INSPECTING PINHOLE IN SYNTHETIC RESIN BOTTLE}

본 발명은 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법 및 핀홀 검사기, 특히 블로우 성형된 합성수지제 병의 핀홀 검사에 있어서, 종래의 핀홀 검사에 비하여 병의 핀홀을 적합하게 검출할 수 있고, 합성수지제 병의 핀홀 검사 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법 및 핀홀 검사기에 관한 것이다.

합성수지제 병, 특히 PET병은 경량이고 취급이 간편한 것 등을 이유로 음료, 식품 등의 용기로서 최근 대량으로 생산되고 있다.

이 PET병은 우선 프리폼이라고 불리는 1차 성형품을 사출성형 등에 의해 제조하고, 이어서 이 프리폼을 소정의 금형에 셋팅하고, 그리고 히터 등의 가열 수단에 의해 배향 연신 가능한 온도까지 가열하고, 이어서 고압 공기를 분사하는 연신 로드를 프리폼의 내부에 삽입하고, 연신 로드와 고압 공기에 의해 2축으로 연신하는 소위 2축 연신 블로우 성형법에 의해 얻어진다. 이렇게, 2축 연신 블로우 성형법은 가열한 프리폼을 연신 로드에 의해 축방향과 그것과 직교하는 방향의 2축으로 연신하기 때문에, 미묘한 가공력(연신력)의 차이나 수지 재료 중으로의 극소한 이물의 혼입 등에 의해 PET병은 핀홀이나 균열 등의 결함을 수반하여 제조되는 경우가 있다. 따라서, 블로우 성형 후의 PET병에 대하여는 핀홀 등의 결함이 발생하여 있는지의 여부의 검사를 실시할 필요가 있다. 이를 위한 검사 방법으로서는, 메인 로터의 외주를 따라 파지된 PET병에 대하여 가압 헤드를 병 입구부에 접촉시켜서 병의 내부에 공기를 충전·밀봉하고, 그 공기 밀봉 상태를 일정 시간 유지하고, 그 일정 시간 경과 후의 병 내압의 압력 저하량으로부터 핀홀이 발생해 있는지의 여부를 판정하는 핀홀 검사 방법이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 및 특허문헌 2를 참조.).

도 13은 종래의 압력 저하량으로부터 핀홀의 유무를 판정하는 핀홀 검사 방법을 나타내는 그래프이다. 세로축이 병 내압[㎪]을 나타내고, 가로축이 밸브의 시퀸스/시간[sec]을 나타내고 있다.

이 핀홀 검사 방법은, 예를 들면 시각 T=t₀에서 공급 밸브를 개방으로 하여 공기를 병의 내부로 공급한다. 이어서 시각 T=t₁에서 공급 밸브를 폐쇄로 하여 공기의 공급을 정지해 소정량의 공기를 병에 밀봉한다. 그리고 시각 T=t₂까지의 동안에 그 공기 밀봉 상태를 유지(홀드)한다. 만약, 병에 핀홀 등의 병의 밀봉성을 저해하는 결함이 존재하는 경우에는 병 내부의 공기가 그 결함을 통해서 외부로 유출되고, 그에 따라 병 내압이 저하된다. 그런데, 시간의 경과와 함께 병 내부의 온도가 서서히 저하되고 그에 비례해서 병 내압도 저하된다. 또한, 내압 상승에 의해 병의 몸통부가 바깥쪽으로 약간 팽창함으로써도 병 내압은 저하된다. 즉, 핀홀 등이 존재하지 않는 병이어도 병 내압은 시간 경과와 함께 어느 정도 저하된다. 그래서, 온도 저하 등의 비핀홀에 기인하는 압력 저하량을 역치(ΔP₀)로서 미리 규정해 두고, 시각 T=t₁부터 t₂까지의 압력 저하량을 그 역치(ΔP₀)로 검사한다. 그리고, 압력 저하량이 그 역치(ΔP₀)를 초과하고 있지 않으면 그 병은 양품으로 판정된다. 한편, 압력 저하량이 역치(ΔP₀)를 초과하고 있는 경우는 그 병은 불량품으로 판정되게 된다. 예를 들면, 병 1에서는 압력 저하량(ΔP₁)이 역치(ΔP₀)를 초과하고 있지 않으므로 병 1은 핀홀 등의 결함이 존재하지 않는 양품으로 판정된다. 한편, 병 2에서는 압력 저하량(ΔP₂)이 그 역치(ΔP₀)를 초과하고 있으므로 병 2는 핀홀 등의 결함이 존재하는 불량품으로 판정된다. 그리고 시각 T=t₂에서 병 내부의 공기를 배기하고, 소정 시간이 경과한 시각 T=t₃에서 핀홀 검사를 종료한다. 양품으로 판정된 병은 몸통부가 원래의 형상으로 복원되고 반송 장치에 의해 다음 공정인 살균 충전 공정으로 반송된다. 한편, 불량품으로 판정된 PET병은 제거되어서 다음 공정으로는 반송되지 않게 된다.

당연한 것이지만, 핀홀이 존재하는 병 3의 시각 T=t₁에 있어서의 공기 밀봉 직후의 병 내압은 다른 핀홀이 존재하지 않는 양품 병(병 1)의 내압에 비하여 낮아진다. 이 경향은, 몸통부의 두께가 종래의 병보다 얇게 된 계량 박육병에서 보다 현저해진다.

그러나, 병 3의 압력 저하량(ΔP₃)에 대해서 보면 공기의 밀봉 직후의 병 내압이 작기 때문에 핀홀 등으로부터 누출되는 공기의 유출량도 적다. 그 결과, T=t₁부터 t₂까지의 압력 저하량(ΔP₃)은 역치(ΔP₀)를 초과하지 않는 경우가 일어날 수 있다. 이 경우는 이 병 3은 핀홀이 있음에도 불구하고, 상기 종래의 검사 방법에 있어서는 양품으로 판정되어버릴 우려가 있다.

또한, 종래의 핀홀 검사기에서는 검사기 자체의 검사 정밀도(핀홀 검출 정밀도)를 확인하는 기능(자기진단 기능)은 없고, 검사기 자체의 검사 정밀도의 확인은 사용자의 임의의 판단에 맡겨져 있었다.

사용자는 유사 핀홀을 천공한 테스트 피스를 정기적으로 핀홀 검사기에 투입하고, 이들 테스트 피스가 검사기에 의해 확실하게 배척되는 것을 가지고서 핀홀 검사기는 소정의 핀홀 검출 정밀도를 유지하고 있다고 판단하고 있었다. 그러나, 이러한 검사 정밀도의 확인으로는 정밀도의 확인 작업에 많은 노력과 시간을 요할 뿐만 아니라, 테스트 피스를 복수회 사용하면 유사 핀홀의 구멍 지름이 넓어져 버리기 때문에 엄밀한 핀홀 검출 정밀도의 확인을 행하기 위해서는, 그 때마다 정확하게 천공한 테스트 피스를 제작하거나 해야만 하여 합리적이라고는 말하기 어려웠다. 또한, 테스트 피스의 투입 자체도 연속적으로 PET병을 고속 반송하고 있는 라인에 대하여 행하는 것이기 때문에 어려웠다.

또한, 이들 핀홀 검사기는 블로우 성형기와는 별개 독립적으로 설치되어 있다. 따라서, 블로우 성형 직후의 병은 컨베이어 등의 반송 라인에 의해 블로우 성형기의 출구부로부터 핀홀 검사기의 입구부까지 반송되게 된다. 이 때, 병을 핀홀 검사기에 투입하는 타이밍과 핀홀 검사기가 병을 받아들이는 타이밍을 동기시킬 필요가 있다. 만약, 이들 타이밍이 동기되어 있지 않은 경우는 핀홀 검사기에서의 빗나감, 또는 핀홀 검사기 입구에서의 병의 밀집·혼잡이라고 하는 생산 효율상 바람직하지 못한 사태를 초래하게 된다. 또한, 이들 타이밍을 조정하는 타이밍 조정 장치로서는 타이밍 스크류나 그래비티 휠(gravity wheel) 등의 공지 기구가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3을 참조.).

블로우 성형기가 병을 송출하는 타이밍과 핀홀 검사기에서의 받아들이는 타이밍은 일반적으로 동기되어 있지 않다. 따라서, 병의 투입 타이밍이 핀홀 검사기에서의 병을 받아들이는 타이밍에 동기하도록 타이밍 스크류 등의 타이밍 조정 장치에 의해 병의 투입 타이밍을 제어할 필요가 있다.

그러나, 타이밍 스크류의 경우에는 병이 그 나사부에 끼일 우려가 있다. 또한, 병을 블로우 성형기로부터 핀홀 검사기까지 반송할 경우에 반송 도중에 병이 쓰러져 버려 라인을 정지시킬 우려도 있다. 이들 문제는 종래의 블로우 성형기 및 핀홀 검사기에 있어서는 병의 형상(단면 형상)이나 강도(박육화)에 관계없이 어떠한 형상·강도의 병이라도 일어날 수 있는 것이었다.

일본 특허공개 2004-205453호 공보 일본 특허공개 2002-310843호 공보 일본 특허공개 2004-26435호 공보

그래서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은 블로우 성형된 합성수지제 병의 핀홀 검사에 있어서 종래의 핀홀 검사에 비하여 병의 핀홀을 적합하게 검출할 수 있고, 합성수지제 병의 핀홀 검사 정밀도의 향상을 도모할 수 있는 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법, 및 반송 라인에 대하여 유사 핀홀이 천공된 테스트 피스를 투입하지 않고 또한 검사 횟수에 의존하지 않고 핀홀 검사기 자체의 핀홀 검출 정밀도를 적절하게 확인할 수 있는 자기진단 기능을 내장한 핀홀 검사기, 및 블로우 성형한 모든 병을 안전하고 또한 확실하게 핀홀 검사할 수 있는 핀홀 검사기를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 청구항 1에 기재된 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법은 블로우 성형된 합성수지제 병에 가스를 밀봉하는 공정과, 밀봉 직후의 상기 병 내압을 기준 내압으로서 계측하고, 상기 기준 내압이 미리 규정한 제 1 역치를 초과하고 있는지의 여부를 체크하는 공정과, 상기 기준 내압이 상기 제 1 역치를 초과하고 있는 경우에는 상기 병의 밀봉 상태를 일정 시간 유지하는 공정과, 일정 시간 경과 후의 상기 병 내압의 상기 기준 내압으로부터의 압력 저하량을 계측하는 공정과, 계측한 상기 압력 저하량이 미리 규정한 제 2 역치 이내인지의 여부를 체크하는 공정을 구비해서 이루어지고, 상기 기준 내압이 상기 제 1 역치를 초과하고 있고 또한 상기 압력 저하량이 상기 제 2 역치를 초과하고 있지 않은 경우에 한해서 상기 병은 핀홀이 없는 양품으로 판정하는 것을 특징으로 한다.

상기 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법에서는 소정량의 가스를 밀봉한 직후의 병 내압을 기준 내압으로 해서 그 기준 내압에 대해서 역치(제 1 역치)를 설정하고, 그 제 1 역치를 초과하고 있지 않은 병은 불량품으로서 떨어트려져, 그 이후의 압력 홀드 등의 공정은 전혀 실시되지 않는다. 한편, 제 1 역치를 초과한 병은 다음 공정인 압력 홀드, 압력 저하량의 계측이 순서대로 행하여지고, 그리고 압력 저하량이 제 2 역치를 초과하고 있지 않은 경우는 그 병은 최종적으로 양품으로서 판정된다. 이렇게, 압력 저하량 계측에 있어서의 기준 내압에 대해서도 역치를 설정함으로써 핀홀이 존재하는 불량품 병을 확실하게 떨어트릴 수 있게 된다.

상기 목적을 달성하기 위하여 청구항 2에 기재된 핀홀 검사기는 소정량의 가스를 병에 봉입해 병 입구부를 밀봉 상태로 하고, 일정 시간 경과 후의 상기 병 내압의 저하량 또는 축방향의 신장량을 계측하고 그 계측 결과를 기초로 핀홀의 유무를 판정하는 핀홀 검사기로서, 상기 병의 가스 공급측 라인 또는 압력 검출측 라인 도중에 분기 라인을 설치하고, 상기 분기 라인에 밸브를 개재해서 유사 핀홀로서의 오리피스를 접속시킨 것을 특징으로 한다.

상기 핀홀 검사기에서는 (구멍이 없는)정상의 병을 개재한 가스 회로에 소정량의 가스를 그 회로에 도입하고 가스의 공급 밸브를 폐쇄로 함으로써, 병에 가스 밀봉 상태를 형성한다. 또한 병 상류측의 가스 공급 라인 또는 병 내압을 검지하는 압력 검출 라인의 도중이 분기되고, 그 분기 라인에 밸브(자기진단 밸브)를 개재해서 유사 핀홀로서의 오리피스가 설치되어 있다. 그 때문에, 그 분기 라인의 밸브(자기진단 밸브)를 개방으로 함으로써, 마치 병에 핀홀이 존재하고, 그 핀홀을 통해서 가스가 누출되고 있는 듯한 유사 누출 상태를 형성할 수 있게 된다. 즉, 상기 핀홀 검사기는 (구멍이 없는)정상의 병을 가스 밀봉 상태로 한 회로에 오리피스라고 하는 테스트 피스를 접속시킴으로써, 정상의 병에 유사적 핀홀이 형성된 듯이 보이게 해 핀홀 검사기의 검출 정밀도의 확인을 행하는 것이다. 이것에 의해, 반송 라인에 정상인 병 대신에 일부러 유사 핀홀이 천공된 테스트 피스를 투입할 필요가 없어지고, 그 결과 그 테스트 피스의 제작을 포함하여 테스트 피스의 투입에 의한 노력 및 시간이 모두 절약되게 된다. 또한, 오리피스라고 하는 금속 부품이 사용되기 때문에, 검사 횟수에 비례해서 구멍 지름이 확대된다고 하는 현상은 일어나지 않게 된다.

청구항 3에 기재된 핀홀 검사기에서는 상기 오리피스는 구멍 지름 가변인 것으로 했다.

상기 핀홀 검사기에서는 오리피스는 검사의 목적 등에 따라 구멍 지름이 가변으로 되도록 구성되어 있기 때문에, 상정되는 여러 가지 핀홀을 유사(모의)할 수 있게 된다.

청구항 4에 기재된 핀홀 검사기에서는 상기 오리피스는 상기 분기 라인의 유로의 일부를 이루는 부재가 상기 분기 라인에 대하여 교환 가능하게 설치되어서 이루어지는 것으로 했다.

상기 핀홀 검사기에서는 유로를 이루는 하나의 부재를 구멍 지름이 상이한 다른 부재로 교환함으로써, 용이하게 상정되는 여러 가지 핀홀을 유사할 수 있게 된다.

청구항 5에 기재된 핀홀 검사기에서는 소정량의 가스를 상기 병에 봉입해 병 입구부를 밀봉 상태로 하고, 가스 밀봉 직후의 상기 병 내압을 기준 내압으로서 계측함과 아울러 일정 시간 경과 후의 상기 병 내압의 상기 기준 내압으로부터의 압력 저하량을 계측하고, 상기 기준 내압이 소정의 제 1 역치를 초과하고 있고 또한 상기 압력 저하량이 소정의 제 2 역치를 초과하고 있지 않은 경우에 한하여 상기 병은 핀홀이 없는 양품으로 판정하는 것으로 했다.

상기 핀홀 검사기에서는 소정량의 가스를 밀봉한 직후의 병 내압을 기준 내압으로서 계측하고, 그 기준 내압에 대해서 소정의 제 1 역치를 초과하고 있는지의 판정을 행함과 아울러 다음 공정에서의 압력 홀드, 압력 저하량의 계측에 의해 상기 압력 저하량이 소정의 제 2 역치를 초과하고 있지 않은지의 판정을 행한 후에 그 병의 최종적인 양품 판단이 행하여진다. 이렇게, 압력 저하량 계측에 대한 역치설정에 더하여, 가스 밀봉 직후의 병 내압의 기준 내압에 대하여도 역치를 설정함으로써 핀홀이 존재하는 불량품 병을 확실하게 떨어트릴 수 있게 된다.

청구항 6에 기재된 핀홀 검사기에서는 상기 핀홀 검사기는 소정량의 가스를 상기 병에 봉입해 병 입구부를 밀봉 상태로 하고, 일정 시간 경과 후의 상기 병의 축방향의 신장량을 계측함으로써 상기 병의 핀홀 유무를 판정하는 것으로 했다.

예를 들면, 경량 박육병 등에 소정량의 가스를 밀봉하고 일정 시간 홀드할 경우에 병에 핀홀이 존재하지 않으면 병은 축방향에 대하여 병 내압 증가에 비례한 탄성변형을 하게 된다. 한편, 병에 핀홀이 있으면 핀홀을 통해서 가스가 누출되기 때문에 병은 축방향으로 변형되지 않거나, 변형되는 경우라도 그 탄성변형량은 미소하다.

따라서, 상기 핀홀 검사기에서는 병에 소정량의 가스를 밀봉하고 일정 시간 홀드할 경우의 병의 축방향에 대한 탄성변형량을 측정함으로써, 상기 압력 저하량과 마찬가지로 핀홀의 유무를 적합하게 검출할 수 있게 된다.

청구항 7에 기재된 핀홀 검사기에서는 상기 핀홀 검사기는 상기 병의 축방향과 직교한 반경방향의 신장을 억제하면서 상기 병의 축방향의 신장량을 계측하는 것으로 했다.

경량화된 병에 가스를 공급해 가면 종횡으로 자유롭게 변형되기 때문에, 봉입한 가스량에 대하여 소망 방향의 변형량이 현저하게 나타나지 않는 경우가 일어날 수 있다. 이 경향은 경량화, 특히 직사각 형상이나 타원 형상의 병에서 현저하게 보인다.

그래서, 상기 핀홀 검사기에서는 봉입한 가스량에 대하여 축방향의 신장량이 현저하게 나타나도록 반경방향의 신장을 억제하면서 병의 축방향의 신장량을 계측한다. 이것에 의해, 반경방향의 변형이 축방향의 변형으로 전환되고, 그 결과 축방향의 변형이 증대되어 핀홀 유무의 검출이 용이하게 된다.

또한, 병의 내부가 양압화된 상태에서 검사할 경우, 신장되기 쉬운 방향(반경방향)의 신장을 규제함으로써 병 변형을 억제함과 아울러 승압을 빠르게 하는 것도 가능해 진다.

청구항 8에 기재된 핀홀 검사기에서는 상기 핀홀 검사기는 프리폼을 2축으로 연신 블로우해 병을 성형하는 블로우 성형기에 일체화되어서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 핀홀 검사기는 블로우 성형기에 미리 일체화되어 구비되기 때문에, 블로우 성형기와 핀홀 검사기를 연결하는 반송 라인 및 타이밍 조정 장치 등이 불필요 또는 대폭 간략화된다. 그 결과, 병이 타이밍 스크류의 나사부에 끼이거나, 또는 반송 라인 상에서 전도되는 라인 트러블이 발생하지 않게 된다. 이것에 의해, 병의 형상·강도에 관계없이 블로우 성형된 모든 병을 안전하고 또한 확실하게 핀홀 검사할 수 있게 된다. 또한, 핀홀 검사기를 블로우 성형기에 일체화함으로써 살균·충전 시스템을 포함한 생산 라인 전체의 공간 절약화 및 설비의 컴팩트화가 도모되게 된다. 또한, 핀홀 검사기는 블로우 성형기에 내장 형태로 일체화되거나, 또는 외부 부착(부가) 형태, 예를 들면 블로우 성형기의 출구부에 근접해서 일체화할 수 있다.

청구항 9에 기재된 핀홀 검사기에서는 상기 핀홀 검사기와 상기 블로우 성형기가 동일 드라이브에 의해 구동되는 복수의 회전 휠에 의해 연결 일체화되어서 이루어지는 것으로 했다.

상기 핀홀 검사기에서는 핀홀 검사기와 블로우 성형기의 드라이브가 동일하게 동기하고 있고, 또한 핀홀 검사기와 블로우 성형기 사이에서 반송 라인 컨베이어 및 타이밍 조정 장치 등을 개재하지 않고 상기 병을 주고받는 것이 가능해지도록 미리 일체화되어 구비되어 있다. 즉, 상기 복수의 회전 휠이 동일 드라이브에 의해 구동되기 때문에, 이들 회전 휠간에는 항상 동기가 취해져서 병은 회전 휠 사이를 반송되게 된다. 이것에 의해, 블로우 성형된 병은 동기한 이들 회전 휠간을 순차적으로 주고받아지게 됨으로써, 컨베이어 및 타이밍 조정 장치를 개재하지 않고 다음 공정인 핀홀 검사부로 반송시키는 것이 가능해진다. 그 결과, 병이 타이밍 스크류의 나사부에 끼이거나, 또는 반송 라인 상에서 전도되는 라인 트러블이 발생하지 않게 되는 것에 더해, 병의 형상·강도에 관계없이 블로우 성형된 모든 병을 안전하고 또한 확실하게 핀홀 검사할 수 있게 된다. 또한, 핀홀 검사기를 블로우 성형기에 일체화함으로써 살균·충전 시스템을 포함한 생산 라인 전체의 공간 절약화 및 설비의 컴팩트화가 도모되게 된다. 또한, 핀홀 검사기는 블로우 성형기에 내장 형태로 일체화되거나, 또는 외부 부착(부가) 형태, 예를 들면 블로우 성형기의 출구부에 근접해서 일체화할 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명의 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법에 의하면, 소정량의 가스를 밀봉한 직후의 병 내압을 「압력 저하량 계측의 기준 내압」으로 하고, 그 기준 내압에 대하여 역치를 설정하고, 그 역치를 클리어한 병에 대하여 압력 홀드와 압력 저하량의 계측을 순서대로 실시하고, 기준 내압으로부터의 압력 저하량이 역치를 초과하고 있지 않을 경우는 그 병은 양품으로서 판정된다. 이것에 의해, 핀홀에 기인해서 가스 밀봉 직후의 병 내압이 원래 낮고, 그 결과, 압력 저하량이 양품 병의 압력 저하량에 대하여 유의차를 나타내지 않아, 종래의 검사 방법에서는 양품으로 판정될 우려가 있었던 핀홀 병을 확실하게 떨어트릴 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 핀홀 검사기에 의하면 반송 라인에 (구멍이 없는)정상인 병 대신에 유사 핀홀이 천공된 테스트 피스를 투입하는 일없이, 검사기 자체의 핀홀 검출 정밀도를 적절하게 확인할 수 있게 된다. 이것에 의해, 테스트 피스의 제작을 포함해 테스트 피스의 투입에 의한 노력 및 시간이 모두 절약되게 된다. 또한, 병의 가스 공급측 라인 또는 압력 검출측 라인에 설치된 자기진단 밸브의 오리피스에 의해 병의 유사 누출 상태가 형성되기 때문에, 핀홀 검출 정밀도의 확인이 검사 횟수에 의존하지 않게 된다. 또한, 자기진단 밸브의 오리피스에 의해 병의 유사 누출 상태를 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 예를 들면 자기진단 밸브가 개방이고 병이 배척되지 않는 경우 등과 같이, 병 배출 기구 등의 불량의 발견이 용이하게 된다. 이렇게, 검사기 자체의 검사 정밀도(검사 기능이 열화되어 있지 않은 것)를 적절하게 확인할 수 있게 되기 때문에 핀홀 검사의 품질이 향상되게 된다. 또한, 검사 회로 중에 유사적 핀홀을 확실하게 형성하고 있기 때문에 검사기의 검사 중에 이 검사기에 투입되는 병은 병 자체의 핀홀의 유무에 관계없이 전수 아웃품으로 판정되어서 검사기로부터 배척된다. 이 때, 병이 양품으로 판정되어 검사기로부터 배척되지 않는 경우에는 검사기의 병 배척 기구에 발생한 불량을 찾아낼 수도 있다.

또한, 본 발명의 핀홀 검사기와 블로우 성형기의 드라이브가 동일하게 동기하고 있고, 또한 핀홀 검사기와 블로우 성형기 사이에서 반송 라인 컨베이어 및 타이밍 조정 장치 등을 개재하지 않고 상기 병을 주고받는 것이 가능해지도록 핀홀 검사기와 블로우 성형기가 미리 일체화되어 있는 경우는 병이 타이밍 스크류의 나사부에 끼이거나, 또는 반송 라인 상에서 전도되는 라인 트러블이 발생하지 않게 된다. 이것에 의해, 병의 형상·강도에 관계없이 블로우 성형된 모든 병을 안전하고 또한 확실하게 핀홀 검사할 수 있게 된다. 또한, 핀홀 검사기를 블로우 성형기에 일체화함으로써 살균·충전 시스템을 포함한 생산 라인 전체의 공간 절약화 및 설비의 컴팩트화가 도모되게 된다. 또한, 핀홀 검사기는 블로우 성형기에 내장 형태로 일체화되거나, 또는 외부 부착(부가) 형태, 예를 들면 블로우 성형기의 출구부에 근접해서 일체화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 핀홀 검사기를 적용한 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기(100)를 나타내는 구성 설명도이다.
도 2는 본 발명에 의한 핀홀 검사부를 나타내는 설명도이다.
도 3은 핀홀 검사부의 핀홀 검사 장치의 요부를 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명에 의한 자기진단 밸브 및 압력 검출부의 요부를 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 의한 공급 밸브가 개방으로 된 직후의 자기진단 밸브 및 압력 검출부의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 6은 본 발명에 의한 공급 밸브가 폐쇄로 된 직후의 자기진단 밸브 및 압력 검출부의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명에 의한 공급 밸브가 폐쇄로 되고 일정 시간 경과 후의 자기진단 밸브 및 압력 검출부의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명에 의한 자기진단 밸브가 개방으로 된 직후의 압력 검출부의 동작을 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명에 의한 핀홀 검사부에 있어서의 양품 병을 판정하는 일례를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명에 의한 핀홀 검사부에 있어서의 불량품 병을 판정하는 일례를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 발명에 의한 핀홀 검사부에 있어서의 불량품 병을 판정하는 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 1에 의한 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기를 나타내는 구성 설명도이다.
도 13은 종래의 압력 저하량으로부터 핀홀의 유무를 판정하는 핀홀 검사 방법을 나타내는 그래프이다.

이하, 도면에 나타내는 실시형태에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 핀홀 검사기를 적용한 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기(100)를 나타내는 구성 설명도이다.

이 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기(100)는 프리폼을 소정의 금형에 셋팅하고, 그리고 히터 등의 가열 수단에 의해 연신 배향 가능한 온도까지 가열하고, 이어서 고압 공기를 분사하는 연신 로드를 프리폼의 내부에 삽입하고, 연신 로드와 고압 공기에 의해 2축으로 연신함으로써 재공품(work in process)으로서의 병을 제조하는 블로우 성형부(110)와, 병의 내부에 공기를 충전·밀봉하고, 공기 충전 직후의 병 내압(기준 내압)과, 그 공기 밀봉 상태를 일정 시간 유지하고, 그 일정 시간 경과 후의 병 내압의 압력 저하량으로부터 핀홀이 발생하고 있는지의 여부를 판정하는 핀홀 검사부(120)를 구비해서 구성되어 있다. 또한, 핀홀 검사부(120)의 상세에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하면서 후술한다.

종래, 블로우 성형 직후의 재공품으로서의 병은 컨베이어 등의 반송 라인에 의해 핀홀 검사 장치로 이송되고, 거기에서 핀홀 검사가 행하여지고 있었다. 그 때문에, 반송 라인이 병을 독립된 드라이브를 갖는 핀홀 검사기의 입구로 운반하는 타이밍과 핀홀 검사 장치가 병을 받아들이는 타이밍이 정합되도록 반송 라인에는 타이밍 스크류 등의 타이밍 조정 장치가 설치되어 있었다. 그러나, 반송된 병이 타이밍 스크류의 나사부에 끼이거나, 또는 반송 라인에서 병이 전도되는 등의 라인 트러블의 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기(100)는 병의 핀홀을 검사하는 검사 장치[핀홀 검사부(120)]가 미리 블로우 성형기[블로우 성형부(110)]에 동일한 드라이브에 의해 구동되는 복수의 회전 휠에 의해 연결 일체화되어 있기 때문에, 타이밍 스크류 등의 타이밍 조정 장치, 및 반송 라인은 불필요하게 된다. 따라서, 종래의 병의 타이밍 스크류에의 끼임이나 반송 라인 상에서의 전도 등의 문제는 발생하지 않게 된다. 이것에 의해, 병의 형상·강도에 관계없이 블로우 성형된 모든 병을 안전하고 또한 확실하게 핀홀 검사할 수 있게 된다. 또한, 핀홀 검사부(120)를 블로우 성형부(110)에 일체화함으로써 살균·충전 시스템을 포함한 생산 라인 전체의 공간 절약화 및 설비의 컴팩트화가 도모되게 된다. 또한, 핀홀 검사 장치는 블로우 성형기에 내장 형태로 일체화되거나, 또는 후술하는 실시예 1과 같이 외부 부착(부가) 형태, 예를 들면 블로우 성형기의 출구부에 근접해서 일체화할 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 블로우 성형부(110)와 핀홀 검사부(120)를 나타내는 설명도이다.

블로우 성형부(110)에서는 연신 배향 가능한 온도로 가열된 프리폼이 프리폼 반송 휠(도시 생략)을 통해서 블로우 휠(21) 상에 등간격으로 복수개(예를 들면 20개) 배치되어 연속 회전하는 금형에 공급되고, 이 금형 내에서 연신 로드와 블로우 공기에 의해 순차적으로 병으로 성형된다. 그리고, 성형된 병은 병 인출 휠(22)의 그리퍼에 의해 금형으로부터 인출되고, 다음 공정인 핀홀 검사부(120)로 주고받아진다.

핀홀 검사부(120)에서는 우선 핀홀 검사 휠(23)이 앞 공정의 병 인출 휠(22)의 그리퍼로부터 마찬가지로 외주 등간격으로 복수개 배치된 그리퍼(2)에 의해 병을 수취하고, 그리고 이 그리퍼(2)와 쌍을 이루는 공기 분사기(도시 생략)에 의해 병에 소정량의 계측용 공기가 공급되어 핀홀 검사 휠(23)을 통과하는 병에 대하여 핀홀 검사가 행하여진다. 또한, 핀홀 검사의 구체적인 방법 등에 대해서는 후술한다. 그리고, 핀홀 검사가 행하여진 병은 출구측 반송 휠(24)로 주고받아져 간다. 따라서, 이들 회전 휠(21,22,23,24)은 완전히 동기해서 병의 수수를 행한다. 또한, 핀홀 검사기에 있어서의 피검사물의 병의 유지에 대해서는, 도시한 바와 같이 그리퍼(2)에 의한 병 넥부의 유지 이외에, 병 넥부의 넥링(neck ring)을 회전 휠 단부에 형성된 포켓에 감합 적재시키는 포켓 유지이어도 된다.

도 3은 핀홀 검사부(120)의 핀홀 검사 장치의 요부를 나타내는 설명도이다. 또한, 도시 상 그리퍼(2)와 공기 분사기(10)의 쌍은 1개밖에 묘사되어 있지 않지만, 실제로는 복수의 그리퍼(2)와 공기 분사기(10)의 쌍이 핀홀 검사 휠 상에 등간격으로 복수개 배치되어 있다.

이 핀홀 검사 장치는 병(1)에 공기를 공급함과 아울러 병 내압을 출력(피드백)하는 공기 분사기(10)와, 병(1)의 넥부를 유지하면서 병(1)의 자세를 안정시키는 그리퍼(2)와, 공기 분사기(10)에 대한 공기의 공급을 단속(斷續)하는 공급 밸브(3)와, 병(1)의 유사 누출 상태를 형성하는 자기진단 밸브(4)와, 병(1)의 일정 시간 경과 후의 기준 내압으로부터의 압력 저하량을 계측하는 압력 검출부(5)와, 일정압으로 조압된 공기를 안정 공급하는 공기원(6)과, 공기를 이송하는 공기 공급 라인(7)과, 압력을 전파하는 압력 검출 라인(8)과, 공급 밸브(3) 및 자기진단 밸브(4)를 개폐함과 아울러 압력 검출부(5)로부터의 신호를 기초로 압력 저하량이 역치를 초과하고 있는 경우에 피검사 대상인 병(1)을 아웃품으로 판단해 라인으로부터 배척하도록 지시를 보내는 제어 장치(9)를 구비해서 구성되어 있다. 또한, 자기진단 밸브(4) 및 압력 검출부(5)의 상세에 대해서는 도 4부터 도 8을 참조하면서 후술한다. 또한, 「병(1)의 기준 내압」이란 공급 밸브(3)를 폐쇄한 직후의 병(1)의 내압이다.

병(1)은 PET병 등의 합성수지제 병이고, 프리폼으로부터 블로우 성형된 후에 병 인출 휠(22)을 통해서 핀홀 검사 휠(23)의 입구(인터페이스)까지 반송되고, 거기에서 그리퍼(2)에 의해 넥부가 유지되어 정립 상태에서 공기 분사기(10)의 바로 아래로 반송되어 온다.

공급 밸브(3) 및 자기진단 밸브(4)는 응답성의 관점으로부터 전자(電磁) 밸브가 바람직하다. 또한, 공급 밸브(3) 및 자기진단 밸브(4)는 제어 장치(9)에 의해 제어되어 소정의 ON 시간만큼 개방되고, 그 이외는 폐쇄 상태를 유지하는 소위 노멀 클로즈 밸브이다.

자기진단 밸브(4)는 출구부에 오리피스(41)를 구비하고 있다. 이 오리피스(41)는 병(1)의 핀홀을 유사하고 있다. 상세에 대해서는 도 4부터 도 8을 참조하면서 후술하지만, 자기진단 밸브(4)가 개방으로 되면 병(1)에 봉입된 공기가 그 오리피스(41)로부터 외부로 유출되어 마치 병(1)에 핀홀이 존재하고, 그 핀홀로부터 공기가 누출되고 있는 듯한 유사 누출 상태를 형성한다. 이 때, 제어 장치(9)는 병(1)의 압력 저하량에 의거하여 병(1)의 핀홀로부터 누출되고 있는 것으로 판단하고, 그리퍼(2)를 구동해 그 병(1)을 배척한다. 이렇게, 자기진단 밸브(4)를 개방으로 함으로써 핀홀 검사 장치 자체의 검사 정밀도(검사 기능이 열화되어 있지 않은 것)를 확인하는 소위 자기진단을 할 수 있게 된다. 또한, 상정되는 여러 가지 병의 핀홀을 정확하게 유사할 수 있도록 오리피스(41)는 교환 가능하게 장착되어 있다.

오리피스(41)는, 예를 들면 스로틀 기구를 구비하여 구멍 지름이 연속해서 변화하는 가변 오리피스로 해도 된다. 또는 상기 분기 라인에 대하여 갈아 끼울 수 있는 복수의 부재이고, 상기 부재 각각에 구멍 지름을 변화시켜서 설치해도 된다. 또한, 오리피스의 구멍 지름의 가변 수단은 이들에 한정되지 않고 적절한 공지의 수단을 사용할 수 있다.

압력 검출부(5)는 병(1)의 내압을 계측하는 압력 센서와, 일정 시간 경과 후의 기준 내압으로부터의 압력 저하량을 계측하는 차압 센서를 구비한다.

공기원(6)은 조압 밸브 또는 감압 밸브에 의해 예를 들면 20~25[㎪]의 범위에서 일정압으로 조압된 공기를 하류에 안정 공급한다.

공기 공급 라인(7)은 공급 밸브(3)로부터 출발해서 그 도중에 조인트부를 개재하여 2방향으로 분기되고, 일단을 공급 포트(13)에 연결하고, 타단을 자기진단 밸브(4)에 연결하고 있다.

압력 검출 라인(8)은 압력 포트(14)와 압력 검출부(5)를 연결한다. 또한, 압력 검출 라인(8)은 도중에 분기 라인이 접속되는 조인트부를 갖고 있다. 따라서, 이 조인트부에 대하여 공기 공급 라인(7)에 설치한 조인트부와 마찬가지로 자기진단 밸브(4)를 접속시키고, 핀홀 검사 전에 시스템의 검사 정밀도(검사 기능이 열화되어 있지 않은 것)의 확인을 실시할 수 있다.

제어 장치(9)는 공급 밸브(3) 및 자기진단 밸브(4) 등의 개폐를 제어한다. 또한, 압력 검출부(5)로부터의 압력 신호를 기초로 일정 시간 경과 후의 기준 내압으로부터의 압력 저하량이 미리 설정한 역치를 초과하는 경우에는 병(1)에 핀홀이 존재하는 것으로 판단하고, 그리퍼(2)를 구동해 그 병(1)을 배척한다. 또한, 병의 수수가 적절하게 이루어지도록 제어 장치(9)는 도 2의 각 휠(21,22,23,24)의 타이밍을 제어한다.

공기 분사기(10)는 병 입구부에 기밀하게 접촉하는 가압 헤드(11)와, 내부에 공기 공급 유로(12a)와 압력 검출 유로(12b)의 2채널의 유로가 형성되어 있는 본체(12)와, 공기의 도입구가 되는 공급 포트(13)와, 병(1)의 내압을 출력하는 압력 포트(14)와, 가압 헤드(11)가 병 입구부에 접촉할 때의 충격을 흡수하는 스프링 기구(15)를 구비해서 구성되어 있다.

공기 분사기(10)는 승강 장치(도시 생략)에 의해 상하로 이동할 수 있다. 또한, 따라서 이 승강 장치는 병(1)에 공기를 공급할 때는 가압 헤드(11)를 하강시켜 병 입구부에 접촉시키는 한편, 병(1)으로부터 공기를 배기할(공기 밀봉 상태를 해제할) 때는 가압 헤드(11)를 상승시켜 병 입구부로부터 분리시킨다. 또한, 가압 헤드(11)는 병 입구부와의 밀봉성(시일성)을 확보하기 위해서 합성고무 등의 탄성체 에 의해 구성해도 된다. 또한, 공기 분사기(10)에는 스프링 기구(15)와 함께 또는 그것 대신에 가압 헤드(11)의 축심과 병(1)의 축심의 어긋남을 보정하는 얼라인먼트 조절 기구를 구비시켜도 된다.

도 4는 자기진단 밸브(4) 및 압력 검출부(5)의 요부를 나타내는 설명도이다.

이 자기진단 밸브(4)는 출구부에 오리피스(41)를 구비하고 있다. 이 자기진단 밸브(4)는 통상은 폐쇄 상태로 공급 밸브(3)와 함께 병(1)의 밀봉성을 유지하고 있다. 또한, 오리피스(41)는 여러 가지 병의 핀홀을 정확하게 유사할 수 있도록 구멍 지름이 다른 오리피스를 장착·분리 가능하게 구성되어 있다. 따라서, 자기진단 밸브(4)가 개방으로 되면 병(1)의 공기는 오리피스(41)을 통해서 외부로 유출되고, 그 결과 마치 병(1)의 핀홀을 통해서 공기가 누출되고 있는 듯한 유사 누출 상태가 형성되게 된다. 따라서, 핀홀 검사 장치 자체가 정상이면 공기 유출에 따른 압력 저하량으로 인하여 병(1)에는 핀홀이 존재하는 것으로 판정하고, 그 결과 병(1)은 배척되게 된다.

이와 같이, 자기진단 밸브(4)에 의해 유사 핀홀이 천공된 테스트 피스를 병(1) 대신에 반송 라인에 셋팅할 필요가 없어짐과 아울러 여러 가지 병의 핀홀이 정확하게 유사된 유사 누출 상태에서의 자기진단을 행할 수 있다. 이것에 의해, 핀홀 검사부(120)의 검사 정밀도(검사 기능이 열화되어 있지 않은 것)의 확인이 적절하게 이루어져 핀홀 검사의 품질이 향상되게 된다.

이 압력 검출부(5)는 병(1)의 내압을 항상 계측하는 압력 센서(51)와, 병(1)의 일정 시간 경과 후의 기준 내압으로부터의 압력 저하량을 계측하는 차압 센서(52)와, 차압 센서(52)의 2개의 챔버를 연통/비연통 상태로 하는 차압 밸브(53)로 이루어진다. 또한, 후술하는 바와 같이 차압 밸브(53)의 개폐 동작은 공급 밸브(3)의 개폐 동작에 동기하고 있고, 공급 밸브(3)가 개방(ON)일 때는 차압 밸브(53)도 동시에 개방(ON)으로 되고, 공급 밸브(3)가 폐쇄(OFF)일 때는 차압 밸브(53)도 동시에 폐쇄(OFF)로 된다.

차압 센서(52)는 항상 병(1)에 연통된 제 1 챔버(52a)와, 차압 밸브(53)가 ON일 때만 병(1)에 연통되는 제 2 챔버(52b)라고 하는 2개의 챔버를 갖는다. 따라서, 제 1 챔버(52a)의 압력은 병(1)의 내압을 항상 모니터하고 있다. 또한, 제 2 챔버(52b)는 차압 밸브(53)가 OFF[공급 밸브(3)가 OFF]로 될 때에 병(1) 및 제 2 챔버(52b)와 비연통 상태로 되기 때문에, 차압 밸브(53)가 OFF인 동안의 제 2 챔버(52b)의 압력은 공급 밸브(3)가 OFF로 된 직후의 병(1)의 내압을 나타내고 있게 된다. 따라서, 이 제 2 챔버(52b)의 압력은 병(1)의 일정 시간 경과 후의 압력 저하량을 계측할 때의 기준 내압이 된다. 따라서, 차압 센서(52)는 (공급 밸브(3)가 OFF로 된 직후의 병(1)의 내압)-(리얼타임의 병(1)의 내압)=시간 경과 후의 병(1)의 압력 저하량을 모니터하고 있게 된다.

도 5부터 도 8은 자기진단 밸브(4) 및 압력 검출부(5)의 동작을 나타내는 설명도이다.

우선, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제어 장치(9)가 공급 밸브(3)를 개방(ON)으로 하면 동시에 차압 밸브(53)도 개방(ON)으로 되고, 병(1), 차압 센서(52)의 제 1 챔버(52a) 및 제 2 챔버(52b)에 대하여 공기가 공급된다. 또한, 이 때 병은 내압에 의해 몸통부 등의 변형되기 쉬운 부분이 약간 바깥쪽으로 팽창되도록 변형된다. 이 공기 도입 직후의 병 내부는 공기의 분자끼리가 격렬하게 충돌하는 과도 상태에 있고, 그 때문에 공기의 온도는 상승한다. 그러나, 시간의 경과와 함께 병 내부는 정상 상태에 가까워지고, 또한 바깥쪽으로 팽창된 병의 몸통부도 통상의 상태로 되고, 그 결과 병(1)의 내압은 서서히 저하해 일정압으로 수렴된다. 또한, 이 때 자기진단 밸브(4)는 폐쇄(OFF) 상태이다.

도 6에 나타내는 바와 같이 공급 밸브(3)의 일정 ON시간 후, 즉 소정량의 공기가 공급된 후에 제어 장치(9)는 공급 밸브(3)와 차압 밸브(53)를 OFF로 한다. 그 결과, 제 1 챔버(52a)와 제 2 챔버(52b)는 비연통 상태가 된다. 이 때의 압력 센서(51)의 지시값이 압력 저하량 계측의 기준 내압이 되고, 이 기준 내압이 미리 정한 역치를 초과하고 있는지의 여부를 검사하여 핀홀의 유무를 판정하는 공정에서 사용된다. 또한, 이 때 제 1 챔버(52a)의 압력과 제 2 챔버(52b)의 압력은 서로 같고, 그 결과 차압 센서(52)는 제로를 지시하고 있다. 또한, 이 때 자기진단 밸브(4)는 폐쇄(OFF) 상태이다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 일정 시간 경과 후 병(1)의 내부는 정상 상태가 된다. 만약, 병(1)에 핀홀 등의 병의 기밀성을 저해하는 결함 등이 없으면 주로 온도 저하 및 몸통부의 팽창에 기인하는 약간의 압력 저하가 발생할 뿐이다. 따라서, 차압 센서(52)의 제 1 챔버(52a)와 제 2 챔버(52b) 사이에 이들의 압력 저하에 대응한 약간의 압력차가 발생한다. 또한, 이 때 자기진단 밸브(4)는 폐쇄(OFF) 상태이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 차압 센서(52)의 지시값(기준 내압으로부터의 압력 저하량)이 미리 규정한 역치를 초과하지 않을 경우[병(1)에 핀홀이 존재하지 않을 경우], 제어 장치(9)는 자기진단 밸브(4)를 개방(ON)으로 한다. 그 결과, 병(1)의 공기가 오리피스(41)를 통해서 외부로 서서히 유출되어, 마치 병(1)의 핀홀로부터 공기가 누출되고 있는 듯한 유사 누출 상태가 형성된다.

상기 핀홀 검사부(120)에 의하면, 반송 라인에 대하여 병(1) 대신에 유사 핀홀이 천공된 테스트 피스를 투입하는 일없이, 검사 시스템 자체의 핀홀 검출 정밀도를 적절하게 확인할 수 있게 된다. 이것에 의해, 테스트 피스의 제작을 포함하여 테스트 피스의 투입에 의한 노력 및 시간이 모두 절약되게 된다. 또한, 병(1)의 가스 공급 라인에 설치된 자기진단 밸브(4)의 오리피스(41)에 의해 병(1)의 유사 누출 상태가 형성되기 때문에, 핀홀 검출 정밀도의 확인이 검사 횟수에 의존하지 않게 된다. 또한, 자기진단 밸브(4)의 오리피스(41)에 의해 병(1)의 유사 누출 상태를 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 예를 들면 자기진단 밸브(4)가 개방(ON)이고 병(1)이 배척되지 않는 경우 등과 같이 병 배출 기구 등의 불량의 발견이 용이하게 된다. 이렇게, 검사 시스템 자체의 검사 정밀도(검사 기능이 열화되어 있어 않은 것)를 적절하게 확인할 수 있게 되기 때문에, 핀홀 검사의 품질이 향상되게 된다.

도 9는 본 발명에 의한 핀홀 검사부(120)에 있어서의 양품 병을 판정하는 일례를 나타내는 그래프이다.

시각 T=t₀에서 공급 밸브(3)를 개방으로 하면 병의 내부에 공기가 공급되고, 병의 내압이 급격하게 상승한다. 이것은, 정확히 도 5의 상태에 상당한다.

그리고, 병(1)에 소정량의 공기가 공급되면 시각 T=t₁에서 공급 밸브(3)를 폐쇄로 한다. 이것은, 정확히 도 6의 상태에 상당한다. 여기에서, 공급 밸브(3)를 폐쇄로 한 직후의 병 내압(P₁)(기준 내압)이 제 1 역치(P_th1)를 초과하고 있는지의 여부를 체크한다. 병 내압(P₁)이 제 1 역치(P_th1)를 초과하고 있는 경우에는 병(1)을 일정 시간 홀드하고, 기준 내압으로부터의 압력 저하량(ΔP)을 계측한다.

압력 저하량(ΔP)은 기준 내압(P₁)과, 일정 시간 경과 후, 즉 가압 헤드(11)를 병 입구부로부터 분리하기 직전의 병 내압(P₂)의 압력차(ΔP=P₁-P₂)로부터 구해진다. 그러나, 각 압력값(P₁,P₂)은 별개로 구하지 않고, 압력 저하량(ΔP)은 차압 센서(52)에 의해 계측된다. 그리고, 계측한 압력 저하량(ΔP)이 제 2 역치(ΔP_th2)를 초과하고 있지 않은 경우에는 그 병은 양품으로 판정한다.

그리고, 시각 T=t₂에서 가압 헤드(11)를 병 입구부로부터 분리하고, 그리고 병(1)의 공기를 배기해 핀홀 검사를 종료한다.

이와 같이, 우선 기준 내압(P₁)이 제 1 역치(P_th1)를 초과하고 있는지의 여부를 검사한다. 초과하고 있는 경우에는 다음 압력 저하량의 검사로 이행하고, 공급 밸브(3)를 폐쇄한 직후부터의 압력 저하량(ΔP)이 제 2 역치(ΔP_th2)를 초과하고 있는지의 여부를 검사한다. 그리고, 압력 저하량(ΔP)이 제 2 역치(ΔP_th2)의 범위 내에 들어가 있는 경우에만 병은 핀홀이 없는 양품으로 판정한다. 제 1 역치(P_th1)로서는, 예를 들면 8[㎪]이다. 또한 제 2 역치(ΔP_th2)로서는, 예를 들면 3[㎪]이다. 또한, 기준 압력(P₁)으로서는, 예를 들면 15~20[㎪]이다.

도 10은 본 발명에 의한 핀홀 검사부(120)에 있어서의 불량품 병을 판정하는 일례를 나타내는 그래프이다.

이 병은 기준 내압(P₁)이 제 1 역치(P_th1)를 초과하고 있지만, 압력 저하량(ΔP)이 제 2 역치(ΔP_th2)를 초과하고 있다. 따라서, 이 병에는 핀홀이 존재하는 것으로 생각되고, 이 병은 불량품으로 판정된다.

도 11은 본 발명에 의한 핀홀 검사부(120)에 있어서의 불량품 병을 판정하는 일례를 나타내는 그래프이다.

이 병은, 기준 내압(P₁)이 제 1 역치(P_th1)를 클리어하고 있지 않다. 따라서, 이 병은 핀홀이 존재하는 것으로 생각되어 불량품으로 판정된다. 또한, 압력 홀드 및 압력 저하량(ΔP)은 계측되지 않고, 잠시 뒤 가압 헤드(11)를 병 입구부로부터 분리해서 핀홀 검사는 종료로 된다.

상기 핀홀 검사 방법에 의하면, 공기 밀봉 직후의 병 내압에 상당하는 기준 내압(P₁)에 대하여도 제 1 역치(P_th1)를 설정하고, 그 기준 내압(P₁)이 제 1 역치(P_th1)를 초과하지 않을 경우는 압력 저하량(ΔP)을 계측하지 않고 그 병은 불량품으로 판정된다. 또한, 그 기준 내압(P₁)이 제 1 역치(P_th1)를 초과하는 경우라도 압력 저하량(ΔP)이 제 2 역치(P_th2)를 초과하는 경우는 그 병은 불량품으로서 판정되게 된다. 즉, 공급 밸브(3)를 폐쇄한 직후의 병(1)의 기준 내압(P₁)이 제 1 역치(P_th1)를 초과하고, 또한 그 기준 내압(P₁)으로부터의 압력 저하량(ΔP)이 제 2 역치(ΔP_th2)를 초과하지 않는 경우에 한해서 그 병은 양품으로 판정된다. 따라서, 압력 저하량(ΔP)만으로 핀홀의 유무를 판정하고 있었던 종래의 핀홀 검사 방법에서는 양품으로 판정될 우려가 있는 핀홀 병을 확실하게 떨어트릴 수 있어, 핀홀 검사 정밀도가 향상된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 핀홀의 검사 방법으로서 병의 공기 밀봉 직후의 압력과 일정 시간 경과 후의 압력 저하량에 의하여 핀홀의 유무를 판정하고 있지만, 병이 박육 병 등의 인장강도가 작은 병일 경우에는 병에 공기를 밀봉하고 일정 시간 경과 후의 병 축방향의 신장량에 의해 핀홀의 유무를 판정할 수도 있다. 즉, 병에 핀홀이 존재하지 않으면 병은 내압 증대에 비례한 축방향의 신장을 나타내게 된지만, 핀홀이 존재할 경우는 병의 내압은 증대하지 않거나 미소하기 때문에 병은 축방향에 대하여 신장을 나타내지 않거나, 나타내는 경우라도 그 신장량은 미소하다. 따라서, 공기 밀봉 전의 병의 축방향의 길이(L₀)와, 일정 시간 경과 후의 병의 축방향의 길이(L)를 계측하고, 그 신장량(ΔL=L-L₀)을 산출하고, 공기 밀봉 전의 병의 축방향의 길이(L₀)를 기준으로 한 축방향의 신장률=ΔL/L₀×100[%]에 대하여 역치를 예를 들면 1.0[%]로 하고, 그 이상일 경우에는 병에 핀홀은 존재하지 않는다고 판정하고, 한편 그 미만일 경우에는 병에 핀홀이 존재하는 것으로 판정할 수 있다. 또한, 병의 축방향의 신장량을 계측하는 수단으로서는 공지의 위치 센서 또는 거리 센서를 사용할 수 있다.

또한, 병의 축방향 신장량의 계측은 병의 반경방향의 변형을 억제(규제)하면서 행하는 것이 바람직하다. 병의 반경방향의 변형을 억제하는 몸통부 서포트 수단으로서는, 예를 들면 중공 원통 하우징 등을 들 수 있다. 또한, 이 원통의 측면은 완전히 폐쇄되어 있지 않은 편이 바람직하다. 왜냐하면, 측면이 폐쇄되어 있으면 병의 몸통부에 핀홀이 존재할 경우, 측면에 의해 그 핀홀이 막혀 핀홀을 검출할 수 없게 되기 때문이다. 측면이 완전히 폐쇄되어 있지 않은 서포트 수단으로서는, 예를 들면 축방향에 평행인 슬릿(노치)이 측면에 다수 형성된 바구니형 원통 하우징 등을 들 수 있다.

실시예 1

도 12는 실시예 1에 의한 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기(200)를 나타내는 구성 설명도이다.

이 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기(200)는 핀홀 검사부(120)가 블로우 성형부(110)의 출구 근방에 부가되어 블로우 성형부와 드라이브를 공통으로 해서 동기해 일체화되어 있다. 또한, 블로우 성형된 병의 핀홀 검사부(120)로의 반송은 블로우 성형기와 동기해서 회전하는 그리퍼 등에 의해 컨베이어나 타이밍 스크류를 개재하지 않고 주고받아진다. 이 경우, 상기 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기(100)와 마찬가지로 살균·충전 시스템을 포함한 생산 라인 전체의 공간 절약화 및 설비의 컴팩트화가 도모된다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 병 핀홀 검사용 가스로서 공기가 사용되고 있지만, 이에 한정하지 않고 헬륨 및 질소 등의 불활성 가스 또는 이들과 공기의 혼합 가스를 사용해도 된다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명의 합성수지제 핀홀 검사 방법 및 핀홀 검사기는 가스를 용기에 밀봉하고 일정 시간 경과 후의 용기 내압의 저하량을 계측함으로써 용기의 핀홀 유무를 판정하는 용기의 핀홀 검사 방법 및 핀홀 검사기에 적합하게 적용할 수 있다.

1 : 병 2 : 그리퍼
3 : 공급 밸브 4 : 자기진단 밸브
5 : 압력 검출부 6 : 공기원
7 : 공기 공급 라인 8 : 압력 검출 라인
9 : 제어 장치 10 : 공기 분사기
11 : 가압 헤드 12 : 본체
13 : 공급 포트 14 : 압력 포트
15 : 스프링 기구 100, 200 : 핀홀 검사 기능이 있는 블로우 성형기
110 : 블로우 성형부 120 : 핀홀 검사부

Claims (9)

1. 블로우 성형된 합성수지제 병에 가스를 밀봉하는 공정과, 밀봉 직후의 병 내압을 기준 내압으로서 계측하고, 상기 기준 내압이 미리 규정한 제 1 역치를 초과하고 있는지의 여부를 체크하는 공정과, 상기 기준 내압이 상기 제 1 역치를 초과하고 있는 경우에는 상기 병의 밀봉 상태를 일정 시간 유지하는 공정과, 일정 시간 경과 후의 상기 병 내압의 상기 기준 내압으로부터의 압력 저하량을 계측하는 공정과, 계측한 상기 압력 저하량이 미리 규정한 제 2 역치 이내인지의 여부를 체크하는 공정과, 상기 병의 가스 공급측 라인 또는 압력 검출측 라인의 도중에 분기 라인을 설치하고, 이 분기 라인에 밸브를 개재해서 유사 핀홀로서의 오리피스를 접속시키고, 상기 분기 라인의 밸브를 해방함으로써 유사 누출 상태를 형성하여 자기 진단을 행하는 공정을 구비하여 이루어지고, 상기 기준 내압이 상기 제 1 역치를 초과하고 있고 또한 상기 압력 저하량이 상기 제 2 역치를 초과하고 있지 않은 경우에 한하여, 상기 병은 핀홀이 없는 양품이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 합성수지제 병의 핀홀 검사 방법.
2. 소정량의 가스를 병에 봉입해 병 입구부를 밀봉 상태로 하고, 일정 시간 경과 후의 병 내압의 저하량 또는 축방향의 신장량을 계측해 그 계측 결과를 기초로 핀홀의 유무를 판정하는 핀홀 검사기로서, 상기 병의 가스 공급측 라인 또는 압력 검출측 라인 도중에 분기 라인을 설치하고, 상기 분기 라인에 밸브를 개재해서 유사 핀홀로서의 오리피스를 접속시키고, 가스 밀봉 직후의 상기 병 내압을 기준 내압으로서 계측함과 아울러, 일정 시간 경과 후의 상기 병 내압의 상기 기준 내압으로부터의 압력 저하량을 계측하는 압력 검출부를 갖고, 상기 기준 내압이 소정의 제 1 역치를 초과하고 있고 또는 상기 압력 저하량이 소정의 제 2 역치를 초과하고 있지 않은 경우에 한하여, 상기 병은 핀홀이 없는 양품이라고 판정하는 것을 특징으로 하는 핀홀 검사기.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 오리피스는 구멍 지름 가변으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 핀홀 검사기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 오리피스는 상기 분기 라인의 유로 일부를 이루는 부재가 상기 분기 라인에 대하여 교환 가능하게 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀홀 검사기.
5. 삭제
6. 제 2 항에 있어서,
   상기 핀홀 검사기는 소정량의 가스를 상기 병에 봉입해 병 입구부를 밀봉 상태로 하고, 일정 시간 경과 후의 상기 병의 축방향의 신장량을 계측함으로써 상기 병의 핀홀 유무를 판정하는 것을 특징으로 하는 핀홀 검사기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 핀홀 검사기는 상기 병의 축방향과 직교한 반경방향의 신장을 억제하면서 상기 병의 축방향의 신장량을 계측하는 것을 특징으로 하는 핀홀 검사기.
8. 제 2 항 내지 제 4 항 및 제 6항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀홀 검사기는 프리폼을 2축으로 연신 블로우하여 병을 성형하는 블로우 성형기에 일체화되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀홀 검사기.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 핀홀 검사기와 상기 블로우 성형기는 동일 드라이브에 의해 구동되는 복수의 회전 휠에 의해 연결 일체화되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀홀 검사기.
   
   
   

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