(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の開口部に接離可能の検査ヘッドと、
一定圧の気体を蓄える蓄圧室を有し該蓄圧室に蓄えられた一定圧一定量の気体を前記検査ヘッドを通じて前記容器内に供給して加圧する容器加圧手段と、
前記容器加圧手段の蓄圧室に一定圧の気体を補給する圧力供給手段と、
容器加圧手段によって加圧された容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、
前記容器加圧手段と圧力供給手段および検査ヘッド間の接続を選択的に切り換える電磁切換弁と、前記容器加圧手段による加圧後、前記圧力測定手段によって測定された容器内の圧力が基準範囲内の場合には充填量が適正、基準範囲外の場合には充填量が不適と判定し、さらに、加圧直後の圧力及び所定時間経過した後の圧力低下量が一定のしきい値内か否かを判断し、しきい値内であればリーク無し、しきい値を超えている場合にはリーク有りとするリークの判定を行う判定手段と、
を備えてなることを特徴とする容器の検査装置。
【請求項２】
判定手段は、圧力測定手段による測定圧力のピーク値が基準範囲内か否かを判定する請求項１に記載の容器の検査装置。
【請求項３】
容器の外周を保持して加圧時の容器の膨張を押さえる容器固定治具を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器に充填した内容液の充填量や容器のリークの有無を検査するための容器の検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の容器の充填量検査は、内容液の液面高さを検出することが一般的である。
すなわち、容器に内容液を充填後、容器の搬送途中に光電管センサやレーザセンサ、超音波センサを設け、これらのセンサにより容器内の内容液が一定の高さに達しているか否かを判別して、内容液の充填量の良否を判定するようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光電管センサやレーザセンサ、超音波センサでは、内容液の液面の高さが一定の高さ（一定の充填量）に達しているかのみを判定するだけであり、例えば、一定高さ（一定充填量）よりもかなりオーバーしていてもそれを判断することはできない。上限を判定するためには、新たに別のセンサを追加し、これらと組み合わせて判定する必要があった。
【０００４】
また、光電管センサやレーザセンサを用いる場合、内容液の液面が搬送により波うち、実際の内容液の液面よりも盛り上がってしまうと、センサは液面を物理的に計測するため、実際は基準充填量に達していなくても、光電管センサやレーザセンサはその盛り上がり点を最高点と捉え、充填量に達していると誤った判断をする可能性がある。このような誤判断は、容器の断面積が小さいほど可能性は大きくなる傾向にある。
反対に、断面積の大きい（２Ｌのような）容器では、液面高さの面積が広くなるため、多少の液量のバラツキでは液面の高さはほとんど変化せず、微妙な内容液のバラツキを判別できなくなってしまう。
また、光電管センサやレーザセンサを用いた方法では、光が透過可能な容器でなければ対応できず、一方超音波センサを用いた方法では、容器の光透過性に影響はされないもののセンサが容器の充填口よりも広くなければ対応できないという容器についての制約もある。
【０００５】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、断面積の違いや液面の状態に拘わらず、内溶液の充填量を正確かつ簡単に検査することが可能な容器の検査装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の容器の検査装置にあっては、
容器の開口部に接離可能の検査ヘッドと、
一定圧の気体を蓄える蓄圧室を有し該蓄圧室に蓄えられた一定圧一定量の気体を前記検査ヘッドを通じて前記容器内に供給して加圧する容器加圧手段と、
前記容器加圧手段の蓄圧室に一定圧の気体を補給する圧力供給手段と、
容器加圧手段によって加圧された容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、
前記容器加圧手段と圧力供給手段および検査ヘッド間の接続を選択的に切り換える電磁切換弁と、前記容器加圧手段による加圧後、前記圧力測定手段によって測定された容器内の圧力が基準範囲内の場合には充填量が適正、基準範囲外の場合には充填量が不適と判定し、さらに、加圧直後の圧力及び所定時間経過した後の圧力低下量が一定のしきい値内か否かを判断し、しきい値内であればリーク無し、しきい値を超えている場合にはリーク有りとするリークの判定を行う判定手段と、
を備えてなることを特徴とする。
【０００７】
判定手段は、圧力測定手段による測定圧力のピーク値が基準範囲内か否かを判定する。
【０００８】
容器の外周を保持して加圧時の容器の膨張を押さえる容器固定治具を備えていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図３は本発明の実施の形態１に係る容器の検査装置を示している。
この液量検査装置は、内容液が充填された容器１０のノズル部１１に接離可能の検査ヘッド１と、一定圧の気体としての空気圧を蓄える蓄圧室２を有しこの蓄圧室２に蓄えられた一定圧一定量の空気圧を検査ヘッド１を通じて容器１０内に供給する容器加圧手段としての容器加圧機構３と、容器加圧機構３の蓄圧室２に一定圧の気体を補給する圧力供給手段としての圧力供給部４と、前記検査ヘッド１に接続される圧力測定手段としての圧力センサ５と、前記容器加圧機構３と圧力供給部４および検査ヘッド１間の接続を選択的に切り換える第１電磁切換弁６と、を備えている。
また、容器１０が可撓性容器の場合に、加圧時の容器の膨張を押さえるために容器１０の外周を保持して加圧時の膨張を押さえる容器固定治具７を備えている。
圧力センサ５はシーケンサ１００に接続され、圧力センサ５によって測定された圧力数値がシーケンサ１００に読み込まれる。シーケンサ１００は、容器加圧機構３による容器加圧後、圧力センサ５から読み込まれた容器１０内の圧力Ｐ１が基準範囲内の場合には充填量が適正、基準範囲外の場合には充填量が不適と判定する判定手段として機能する。
また、加圧完了直後の圧力Ｐ１及び所定時間Ｔ１経過した後の圧力低下量ΔＰに基づいて、圧力低下量ΔＰがしきい値ΔＰ０内であればリーク無し、しきい値を超えている場合にはあリーク有りとするリーク判定を行う。
すなわち、圧力センサ５は、一定時間、アナログ値として圧力データを取り込み、Ｔ１のタイミングでＰ１の値を検出し、さらに、このＰ１の高さを基準値にし、次いでＰ２の値を算出し、Ｐ１−Ｐ２でΔＰを導き出す。
圧力センサ５は圧力値を電圧（ボルト）に変換するもので、シーケンサ１００は充填量およびリークの判定を電圧で判定し、表示のみＭＰａで表示する機能を有する。たとえば、圧力センサ５が圧力を１〜５ボルトの範囲で計測する場合、シーケンサ１００の表示は０〜１ＭＰａの範囲で表示する。
【００１１】
検査ヘッド１は内部に不図示の空気通路を有し、検査ヘッド１と第１電磁切換弁６間は加圧ライン８によって接続されている。
検査ヘッド１は、容器１０のノズル部１１上方に配置されており、ヘッド昇降シリンダ１２によって上下方向に移動するようになっている。ヘッド昇降シリンダ１２は、第２電磁切換弁１３によって制御される。
【００１２】
容器加圧機構３は、蓄圧室２を有する加圧シリンダ３１と、この加圧シリンダ３１を駆動するためのアクチュエータとしての駆動シリンダ３２とを備えている。図３においては、加圧シリンダ３１と駆動シリンダ３２は互いに平行に配列されている。また、駆動シリンダの代わりに、加圧シリンダに連結されるカム、リンク、直動アクチュエータ（エアシリンダ、ボールネジ）等を適宜選択することができる。各シリンダのロッド３１ａ，３２ａは連結部材３３を介して互いに連結され、同一方向に同期して移動するようになっている。すなわち、駆動シリンダ３２のロッド３２ａを押し出すと加圧シリンダ３１のロッド３１ａも押し出されて蓄圧室２が拡張して空気圧が補給され、駆動シリンダ３２のロッド３２ａをシリンダ内に戻すと、加圧シリンダ３１のロッド３１ａもシリンダ内部に戻され、蓄圧室２が収縮して内部の空気圧が押し出される。
駆動シリンダ３２は複動シリンダで、第３電磁切換弁１４によって制御される。駆動シリンダ３２には、ロッド３２ａのストロークを調整可能とするストッパ３２ｄが設けられている。
【００１３】
圧力供給部４は、圧力源４０と、圧力源４０に接続された第１，第２調圧弁４１，４２とを備え、第１調圧弁４１によって第１定圧供給ライン４３が一定圧に調圧され、第１および第２調圧弁４１，４２の２つの調圧弁によって第２定圧供給ライン４４が一定圧に調圧されている。
【００１４】
第１電磁切換弁６は３位置５ポート弁で、圧力供給部４の第２定圧供給ライン４４と加圧シリンダ３１の蓄圧室２間を連通し、かつ蓄圧室２と検査ヘッド１間を非連通とする圧力補給位置６Ａと、すべてのポートを閉じる中立位置Ｎと、蓄圧室２と検査ヘッド１間を連通しかつ蓄圧室２と第２定圧供給ライン４４間を非連通とする容器加圧位置６Ｂとの３位置に切り換え可能となっている。
第３電磁切換弁１４も３位置５ポート弁で、駆動シリンダ３２のロッド押し室３２ｂと第１定圧供給ライン４３間を連通しかつロッド戻し室３２ｃと開放ポートとを連通するロッド押し位置１４Ａと、駆動シリンダ３２のロッド戻し室３２ｃと第１定圧供給ライン４３間を連通しかつロッド押し室３２ｂと開放ポート間を連通するロッド戻し位置１４Ｂと、すべてのポートを閉じる中立位置Ｎとの３位置に切換可能となっている。
【００１５】
この第３電磁切換弁１４と駆動シリンダ３２のロッド押し室３２ｂ間、第３電磁切換弁１４とロッド戻し室３２ｃ間を結ぶ通路には速度調整用の絞り弁３４ａ，３４ｂが設けられている。
第２電磁切換弁１３も３位置５ポート弁で、ヘッド昇降シリンダ１２内のロッド押し室１２ｂと第１定圧供給ライン４３間を連通しかつロッド戻し室１２ｃを開放ポートと連通するロッド押し位置１３Ａと、ロッド戻し室１２ｃと第１定圧供給ライン４３間を連通しかつロッド押し室１２ｂと開放ポート間を連通する戻し位置１３Ｂと、すべてのポートを閉じる中立位置Ｎとの３位置に切換可能となっている。
第２電磁切換弁１３とヘッド昇降シリンダ１２のロッド押し室１２ｂ間、第２電磁切換弁１３とロッド戻し室１２ｃ間を結ぶ通路にも速度調整用の絞り弁１５ａ，１５ｂが設けられている。
これら第１，第２，第３電磁切換弁６，１３，１４は、上記シーケンサ１００によって制御される。
シーケンサ１００は、図４に示すように、所定の制御プログラムに基づいて、第１，第２，第３電磁切換弁６，１３，１４を制御すると共に、圧力センサ５からの測定情報を、メモリ１０１に格納された所定の判定プログラムに基づいてＣＰＵ１０２により圧力ピーク値を求めると共に、このピーク値が所定の基準範囲内にあるか否かを判定する。
【００１６】
次に本発明の容器の検査装置の動作について、図５を参照して説明する。
加圧シリンダ３１の蓄圧室２には、予め一定圧の空気圧Ｐ０が充填されており、加圧シリンダ３１および駆動シリンダ３２のロッド３１ａ，３２ａは共に押し出されている（図３中二点鎖線位置）。
【００１７】
まず、容器１０がセットされる。
次いで、第２電磁切換弁１３がロッド押し位置１３Ａに切り替わり、ヘッド昇降シリンダ１２のロッド押し室１２ｂに空気圧が流入してロッド１２ａが下方に押し出される。
このヘッド昇降シリンダ１２のロッド１２ａによって検査ヘッド１が下降し、容器１０のノズル部１１に密接しシールされる。容器１０には内容液が所定量充填されており、ノズル部１１にはたとえば中栓等がセットされている。
【００１８】
次に、第１，第３電磁切換弁６，１４が切り替わる。
第１電磁切替弁６は容器加圧位置６Ａに切り換わり、加圧シリンダ３の蓄圧室２と検査ヘッド１間が連通し、同時に、第３電磁切換弁１４はロッド戻し位置１４Ｂに切り換わり、駆動シリンダ３２のロッド３２ａがシリンダ内に戻され、ロッド３２ａに連結された加圧シリンダ３１のロッド３ａがシリンダ内に戻されて、蓄圧室２内の空気圧が加圧ライン８，検査ヘッド１内の通路を通じて容器１０内に供給される。
空気圧の供給開始から一定時間経過後（＝エア供給完了時点）、第１，第２電磁切換弁３，１４が中立位置Ｎに切り替わり、容器１０のヘッドスペース１０ａが密封される。密封される範囲は、第１電磁切換弁３から検査ヘッド１間の加圧ライン８、および検査ヘッド１内の空気通路、および容器１０のヘッドスペース１０ａ内部全体であり、この範囲は容器１０内の圧力と同一である。
【００１９】
この容器１０内の圧力が、圧力センサ５によって検出され、検出値がシーケンサ１００に逐次読み込まれる。
すなわち、加圧シリンダ３１のロッド３１ａの移動に伴って徐々にヘッドスペース１０ａ内の圧力が増大し、駆動シリンダ３２のロッド３２ａがストッパ３２ｄに突き当たった時点でエア供給が完了し、この時点の圧力がピークとなる。この圧力が基準範囲内内にあるか否かが判定される。
図１は、容器の内容液充填量と圧力の関係を模式的に示したものである。
充填量の上限をｍ、下限をｎとし、充填量が上限ｍの時の加圧時の圧力をＰｍ、充填量が下限ｎの時の加圧時の圧力をＰｎとする。加圧時の圧力がＰｍ〜Ｐｎの間にあれば、液量が適正であると判定することができる。
【００２０】
図１（Ａ）は内容液の充填量が適正範囲（ｍ〜ｎ）の例で、図１（Ｄ）に示すように、ピーク圧力Ｐ１が基準範囲内（Ｐｍ〜Ｐｎ）となる。
図１（Ｂ）は容器内の液量が多過ぎる場合で、図１（Ｄ）に示すように、ピーク圧力Ｐ１′は基準範囲の上限Ｐｎを越え、不適と判定される。
図１（Ｃ）は容器内の液量が過少の場合で、図１（Ｄ）に示すように、ピーク圧力Ｐ１″は基準範囲の下限Ｐｍより小さくなり、不適と判定される。
【００２１】
さらに、充填量判定時（Ｔ１）から一定時間経過後（Ｔ２の時点）、再度容器１０内の圧力（Ｐ２）を計測し、ピーク値Ｐ１との差圧ΔＰを求める。この求められた差圧Δ＝Ｐ１−Ｐ２が一定のしきい値ΔＰ０内であるか否かを比較し、しきい値内であればリークは許容範囲内とし良品判定を行う。
一方、溶液の充填量が適正であっても、図２に示すように、差圧ΔＰ′がしきい値ΔＰ０を越えた場合には、容器がリークしているものとし不良判定を行う。
次に、第１電磁切換弁６が切り替わり、容器１０内の圧力が、第１電磁切換弁６に接続された圧力逃がし弁９を通じて逃がされる。
また、第３電磁切換弁１４がロッド押し位置１４Ｂに切り替わり、駆動シリンダ３２のロッド３２ａが押し出されると同時に加圧シリンダ３１のロッド３１ａが押し出されて蓄圧室２内に第２定圧供給ライン４４から、第１，第２調圧弁４１，４２によって調圧された一定圧Ｐ０の空気圧が充填される。
【００２２】
次に、第３電磁切替弁１３が切り替わり、ヘッド昇降シリンダ１２のロッド１２ａが戻され、検査ヘッド１が容器１０から離れて上昇し、容器１０が取り出される。
そして、先に判定された内容液充填量とリークの判定結果から、充填量が適正で、かつリークが無い場合に良品と判定され、次工程に進む。
液量とリークの少なくとも一方が不良と判定されれば不良品と判定され、製品がラインから排出される。
【００２３】
また、図６に示すように、排出された製品の不良要因（リーク，充填量不良）を表示することも可能である。
さらに、充填量不良の製品の中にも、たとえば本来は充填量が適正なのにリークが大きすぎてＰ１に達しないものが含まれている。このようなものについても、図７（Ａ）に示すように、区別して表示可能である。ここで、Ｐ２が不良というのは、基本的には圧力低下量の不良を意味する。
この判定手順としては、たとえば、図７（Ｂ）に簡略化して示すように、Ｐ１が一定範囲内に無い場合についても、Ｐ２を読込み、ΔＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）が基準置以下かどうかのリークの判定を行うようにすればよい。
【００２４】
【実施例】
充填量が１４ｍｌの目薬容器（中栓付き）を用意した。
そして、検査ヘッド１を下方に下げて容器１０のノズル部１１に密接させ、容器加圧機構３によって容器１０内に、一定圧（０．５ＭＰａ）のエアを一定量吹き込み、容器１０のヘッドスペース１０ａを加圧状態とした。
その後、圧力センサ５で容器１０内の圧力を測定し、測定値をアナログ信号に変換し、エア吹き込み完了時点での値をピーク値（Ｐ１）としてシーケンサ１００に読み込んだ。
そして、ピーク圧力Ｐ１が基準値（０．５Ｍｐａ±０．０５Ｍｐａ）内であるかを判定基準として、充填量の判定を行った。
次いで、容器１０の加圧状態を保ったまま、一定時間（ｔ）経過後、更に容器１０内の圧力（Ｐ２）を上記ピーク圧力Ｐ１を求めた時と同様にして求めた。
そして、差圧ΔＰを求め、求めた値が一定の基準値（しきい値）以下であるかどうかを判定基準として、製品にエアリークがないかどうかの判定を行った。
【００２５】
（結果）
上記検査試験において、内容液が０．２ｍｌ相違すると、圧力は１０ｋｐａ程度変化することが判った。このことより、約０．２ｍｌ単位で内容液の量を計測できることが判った。
また、リーク検査においても、問題なく判定することができた。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の容器の検査装置によれば、一定圧の気体を蓄える蓄圧室を有し容器内に一定量で一定圧の気体を供給する容器加圧手段と、容器加圧手段の蓄圧室に一定圧の気体を供給する圧力供給手段と、容器加圧手段によって加圧された容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、を備えることにより、圧力を正確に供給することができ、内容液の充填量を正確に判定することができる。また、圧力測定手段からの測定情報に基づいて充填量の適否を判定する判定手段を設けることにより、内容液の充填量を自動的に判定することができる。また、判定手段によってリーク判定を行うようにしたので、充填量の判定とリークの判定を自動的に行うことができる。
また、圧力測定手段による測定圧力のピーク値が基準範囲内か否かを判定するようにしたので、スペースの容積のばらつきに正確に対応させることができる。
さらに、容器の外周を保持して加圧時の容器の膨張を押さえる容器固定治具を備えることにより、容器の膨張による圧力低下の影響を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の実施の形態に係る容器の検査方法の原理図、同図（Ｄ）は（Ａ）乃至（Ｃ）の圧力変化を示すグラフである。
【図２】図２は図１のリーク不良判定の圧力変化の一例を示すグラフである。
【図３】図３は本発明の実施の形態に係る液量検査装置の空気圧回路図である。
【図４】図４は図３の検査装置の制御ブロック図である。
【図５】図５は検査手順を示す図である。
【図６】図６は不良要因を表示するようにした検査手順を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は不良要因をさらに細かく表示する説明図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の表示を行うための判定手順例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  検査ヘッド、２  蓄圧室、
３  容器加圧機構（容器加圧手段）、３１  加圧シリンダ、３２  駆動シリンダ
３１ａ，３２ａ  ロッド、３２ｄ  ストッパ
４  圧力供給部（圧力供給手段）、
４０  圧力源、
４１，４２  第１，第２調圧弁，４３，４４  第１，第２定圧供給ライン
５  圧力センサ（圧力測定手段）、
６  第１電磁切換弁、
６Ａ  圧力補給位置、６Ｂ  容器加圧位置、Ｎ  中立位置
７  容器固定治具
１０  容器，１０ａ  ヘッドスペース
１１  ノズル部
１２  ヘッド昇降シリンダ
１２ａ，１２ｂ  ロッド押し室，ロッド戻し室
１３  第３電磁切換弁
１４  第２電磁切換弁
１００  シーケンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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