(57)【要約】超音波エネルギーのビームを接合領域(3)に加え、反射した超音波エネルギーを評価して、このようなシールの精度を決定するために送信機/受信機ヘッド(12)によって接合領域3に沿って容器とフォイルすなわち蓋との間の適正なシールを試験するための装置および方法。接合領域(3)からの超音波エネルギー送信を改良するために送信機/受信機(12)と接合領域(3)との間に液体境界部(26)が設けられる。
2006504934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも容器の第1の部分および第2の部分を提供するステップと、
前記第1および第2の部分の少なくとも1つの部分内に製品を供給するステップと、
前記第1の部分の一部を前記第2の部分の一部に接合し接合領域を形成することによって前記第1の部分と第2の部分を組み立てるステップと、
前記接合領域に沿って超音波エネルギーのパルス列の送信されたビームで走査するステップと、
前記接合領域から超音波エネルギーの反射パルス列を検知するステップと、
少なくとも1つの時間ラグ、および前記検知されたパルス列の振幅の時間微分係数を決定するステップと、
前記時間微分係数の少なくとも1つと所定のしきい値を比較することによって前記接合領域に沿った前記接合の品質を示す信号を発生させるステップと、
前記指示信号が前記接合領域に沿った接合が不正確であることを示す場合、前記容器を抽出するステップと、を含む充填容器を製造するための方法。
【請求項２】
前記パルス列のビームを前記接合領域に向け、前記反射されたパルス列を前記接合領域から独占的に液体を通して少なくとも主要な部分に向けるステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記パルス列のビームを前記接合領域に向けるステップであって、前記方向は、接合領域に直角ではなく、前記領域上の垂線と前記接合領域に沿って前記ビームの走査方向とによって画定される平面内にあると考えられるステップを有する請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記容器の前記接合領域はループを形成する請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記ループは少なくともほぼ平坦である請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記ループは少なくともほぼ円形である請求項4に記載の方法。
【請求項７】
前記接合領域は、互いに重なっている少なくとも3つの材料から形成され、前記材料のうち2つの材料は、付随して材料境界部を形成し、前記検知は、前記材料境界部の少なくとも1つから超音波エネルギーの反射パルス列を検知することを含む請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記接合領域に沿った超音波エネルギーの前記パルス列の前記走査経路を監視するステップと、前記発生された指示信号が不正確な接合を示す前記接合領域に沿った場所を識別するステップとを含む請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記ビームは、最も高感度の超音波エネルギー検知の軸線とほぼ同軸に発生させられる請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
送信された前記パルス列が検知されるように前記少なくとも1つの反射パルス列と重複しないように前記パルス列のデューティサイクルおよびパルス列反復周波数を選択するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
直角方向と角度αとによって画定される前記方向を選択するステップであって、この場合、αについては、0°＜α≦30°
好ましくは、5°≦α≦20°
さらに好ましくは、10°≦α≦18°であるステップを含む請求項3に記載の方法。
【請求項１２】
前記液体は水である請求項2に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも前記容器の前記接合領域およびパルス列の前記ビームを発生するための電気機械変換器の出力部並びに前記反射されたパルス列を検知するための機械電気変換器の入力部を前記液体に浸けるステップを含む請求項2に記載の方法。
【請求項１４】
パルス列の前記ビームを発生するための電気機械変換器の出力部から前記接合領域および前記パルス列を検知するための機械電気変換器の入力部へ前記液体のローカルブリッジを確立するステップを含む請求項2に記載の方法。
【請求項１５】
前記接合領域に前記液体を局所的に適用することによって前記ブリッジを確立するステップと、前記走査が終わった後、前記接合領域から前記液体を吸引するステップとを有する請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記接合領域に沿って前記ビームを移動させ、前記容器を静止して保持することによって前記走査を確立するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
前記ビームを静止しながら、前記ビームを前記接合領域に沿って移動させることによって前記接合領域を走査するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１８】
前記容器並びに前記ビームを移動させることによって前記走査を実行するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項１９】
前記所定の軌道に沿って前記走査を実行するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２０】
前記接合領域のコースを追跡し、前記追跡の結果によって前記容器および前記ビームの相対運動を制御することによって前記走査を実行するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２１】
吸引によって前記走査のために前記容器を位置決めするステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２２】
前記第1および第2の部分の流れを供給し、前記部分の少なくとも1つの部分内に前記製品を供給し、前記組立て、前記走査、検知、決定、発生するステップを実行し、各指示信号が不適切である接合を示す容器を他の容器から分離し、漏れ試験を行うために他の容器を搬送し、漏れのある容器を前記他の容器から分離するステップを含む請求項1に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも容器の第1の部分および第2の部分を提供するステップと、
前記第1および第2の部分の少なくとも1つの部分内に製品を供給するステップと、
前記第1の部分の一部を前記第2の部分の一部に接合し接合領域を形成することによって前記第1の部分と第2の部分を組み立てるステップと、
超音波エネルギーの送信されたビームで前記接合領域を走査するステップと、
前記接合領域から超音波エネルギーの反射パルス列を検知するステップと、
前記検知された超音波エネルギーから前記接合領域に沿って前記接合の品質を示す信号を発生させるステップと、
前記送信されたビームを発生させるために電気機械変換器の機械的出力部からの前記超音波エネルギーを前記接合領域に、接合領域からの前記反射された超音波エネルギーを液体内で検知するために機械電気変換器の機械的入力部に向けるステップと、を含む充填容器を製造する方法。
【請求項２４】
前記反射された超音波エネルギーの少なくとも1つの特徴ある値の時間微分を実行し、前記時間微分の結果から前記指示信号を発生させるステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
前記走査超音波エネルギーをパルス列のビームとして前記接合領域に向けるステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記超音波エネルギーの前記ビームを前記接合領域に向け、この方向は、直角と異なり、前記領域の垂線と前記接合領域に沿った前記ビームの走査方向とによって画定される平面内にあると考えられる請求項23に記載の方法。
【請求項２７】
前記接合領域はループを形成する請求項23に記載の方法。
【請求項２８】
前記ループは少なくともほぼ平坦である請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
前記ループは少なくともほぼ円形である請求項27に記載の方法。
【請求項３０】
前記接合領域は、互いに重なっている少なくとも3つの材料から形成され、前記材料のうち2つの材料は、付随して材料境界部を形成し、前記検知は、前記材料境界部の少なくとも1つから反射された超音波エネルギーを検知するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項３１】
前記接合領域に沿って送信されたビームの前記走査経路を監視するステップと、前記発生された指示信号が不正確な接合を示す前記接合領域に沿った場所を識別するステップとを有する請求項23に記載の方法。
【請求項３２】
前記ビームは、最も高感度の超音波エネルギー検知の軸線とほぼ同軸に発生させられる請求項23に記載の方法。
【請求項３３】
送信された前記パルス列が超音波エネルギーの反射パルス列と重複しないように前記パルス列のデューティサイクルおよびパルス列反復周波数を選択するステップを含む請求項25に記載の方法。
【請求項３４】
直角方向と角度αとによって画定される前記方向を選択するステップであって、この場合、αについては、0°＜α≦30°
好ましくは、5°≦α≦20°
さらに好ましくは、10°≦α≦18°であるステップを含む請求項26に記載の方法。
【請求項３５】
前記液体は水である請求項23に記載の方法。
【請求項３６】
少なくとも前記容器の前記接合領域および前記ビームを発生するための電気機械変換器の出力部並びに前記反射されたエネルギーを検知するための機械電気変換器の入力部を前記液体に浸ける請求項23に記載の方法。
【請求項３７】
前記ビームを発生するための電気機械変換器の出力部から前記接合領域および反射された超音波エネルギーを検知するための機械電気変換器の入力部へ前記液体のローカルブリッジを確立するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項３８】
前記接合領域に前記液体を局所的に適用することによって前記ブリッジを確立するステップと、前記走査が終わった後、前記接合領域から前記液体を吸引するステップとを有する請求項37に記載の方法。
【請求項３９】
前記接合領域に沿って前記ビームを移動させ、前記容器を静止して保持することによって前記走査を確立するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項４０】
前記ビームを定常状態として、前記ビームを前記接合領域に沿って移動させることによって前記接合領域を走査するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項４１】
前記容器並びに前記ビームを移動させることによって前記走査を実行するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項４２】
前記所定の軌道に沿って前記走査を実行するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項４３】
前記接合領域のコースを追跡し、前記追跡の結果によって前記容器および前記ビームの相対運動を制御することによって前記走査を実行するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項４４】
吸引によって前記走査のために前記容器を位置決めするステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項４５】
第1および第2の部分を有する前記容器の流れを供給し、前記部分の少なくとも1つの部分内に前記製品を供給し、前記組立て、前記走査、検知、発生、リーディングを行い、各指示信号が不適切である接合を示す容器を他の容器から分離し、漏れ試験を行うために他の容器を搬送し、漏れのある容器を前記他の容器から分離するステップを含む請求項23に記載の方法。
【請求項４６】
少なくとも容器の第1の部分および第2の部分を提供するステップと、
前記第1および第2の部分の少なくとも1つの部分内に製品を供給するステップと、
前記第1の部分の一部を前記第2の部分の一部に接合し接合領域を形成することによって前記第1の部分と第2の部分を組み立てるステップと、
超音波エネルギーの送信されたビームで前記接合領域を走査するステップと、
前記接合領域から反射された超音波エネルギーを検知するステップと、
前記検知された超音波エネルギーから前記接合領域に沿って前記接合の品質を示す信号を発生させるステップと、
前記超音波エネルギーの前記ビームを、前記領域の垂線と異なり前記領域の垂線と前記接合領域に沿った前記ビームの方向を走査する方向とによって画定される平面内にあると考えられる前記接合領域に向かう方向に向けるステップと、を含む充填容器を製造する方法。
【請求項４７】
前記反射された超音波エネルギーの少なくとも1つの特徴ある値の時間微分を実行し、前記時間微分の結果から前記指示信号を発生させるステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項４８】
前記走査超音波エネルギーをパルス列のビームとして前記接合領域に向けるステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項４９】
前記接合領域はループを形成する請求項46に記載の方法。
【請求項５０】
前記ループは少なくともほぼ平坦である請求項49に記載の方法。
【請求項５１】
前記ループは、少なくともほぼ円形である請求項49に記載の方法。
【請求項５２】
前記接合領域は、互いに重なっている少なくとも3つの材料から形成され、前記材料のうち2つの材料は、付随して材料境界部を形成し、前記検知は、前記材料境界部の少なくとも1つから反射された超音波エネルギーを検知するステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項５３】
前記接合領域に沿った送信されたビームの前記走査経路を監視するステップと、前記発生された指示信号が不正確な接合を示す前記接合領域に沿った場所を識別するステップとを有する請求項46に記載の方法。
【請求項５４】
前記ビームは、最も高感度の超音波エネルギー検知の軸線とほぼ同軸に発生される請求項46に記載の方法。
【請求項５５】
送信された前記パルス列が、反射され検知されるような前記少なくとも1つの反射パルス列と重複しないように前記パルス列のデューティサイクルおよびパルス列反復周波数を選択するステップを含む請求項48に記載の方法。
【請求項５６】
前記方向が、直角方向と角度αとによって画定されるように選択され、この場合、αについては、0°＜α≦30°
好ましくは、5°≦α≦20°
さらに好ましくは、10°≦α≦18°であるステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項５７】
前記送信されたビームを発生するために電気機械変換器の機械的出力部からの前記超音波エネルギーを前記接合領域に、前記接合領域からの前記反射された超音波エネルギーを液体内で検知するために機械電気変換器の機械的入力部に向けるステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項５８】
前記液体は水である請求項57に記載の方法。
【請求項５９】
少なくとも前記容器の前記接合領域および前記ビームを発生するための前記電気機械変換器の出力部並びに前記反射されたエネルギーを検知するための前記機械電気変換器の入力部を前記液体に浸けるステップを含む請求項57に記載の方法。
【請求項６０】
前記ビームを発生させるための前記電気機械変換器の出力部から前記接合領域および反射された超音波エネルギーを検知するための前記機械電気変換器の入力部へ前記液体のローカルブリッジを確立するステップを含む請求項57に記載の方法。
【請求項６１】
前記接合領域に前記液体を局所的に適用することによって前記ブリッジを確立するステップと、前記走査が終わった後、前記接合領域から前記液体を吸引するステップとを有する請求項60に記載の方法。
【請求項６２】
前記接合領域に沿って前記ビームを移動させ、前記容器を静止して保持することによって前記走査を確立するステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項６３】
前記ビームを定常状態として、前記ビームを前記接合領域に沿って移動させることによって前記接合領域を走査するステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項６４】
前記容器並びに前記ビームを移動させることによって前記走査を実行するステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項６５】
前記所定の軌道に沿って前記走査を実行するステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項６６】
前記接合領域のコースを追跡し、前記追跡の結果によって前記容器および前記ビームの相対運動を制御することによって前記走査を実行するステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項６７】
吸引によって前記走査のために前記容器を位置決めするステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項６８】
第1および第2の部分の前記容器の流れを供給し、前記部分の少なくとも1つの部分内に前記製品を供給し、前記組立て、前記走査、検知、発生、リーディングを行い、各指示信号が不適切である接合を示す容器を他の容器から分離し、漏れ試験を行うために他の容器を搬送し、漏れのある容器を前記他の容器から分離するステップを含む請求項46に記載の方法。
【請求項６９】
第1の部分の一部を前記第2部分の一部に接合することによって組み立てられる第1の部分および第2の部分を有する接合領域の試験装置であって、少なくとも1つの超音波エネルギーのパルス列のビームを発生する少なくとも1つの発生器と、少なくとも1つの超音波エネルギーセンサとを有し、前記少なくとも1つの発生器の出力部および少なくとも1つのセンサの出力部は、評価ユニットに連動可能に接続され、前記評価ユニットは、超音波エネルギーの検知されたインパルス列のタイムラグの時間微分係数が所定のしきい値に達したとき、および/または検知された超音波エネルギーのパルス列の振幅の時間微分係数が所定のしきい値に達したときにはいつでも、指示信号を発生し、前記指示信号は、前記接合領域に沿って不正確な接合を指示する、充填容器の接合領域の試験装置。
【請求項７０】
第1の部分の一部を前記第2部分の一部に接合することによって組み立てられる少なくとも第1の部分および第2の部分を有する充填容器の試験装置であって、少なくとも1つの超音波エネルギーのパルス列のビームを発生する少なくとも1つの発生器と、超音波エネルギー用の少なくとも1つのセンサとを有し、前記少なくとも1つのセンサの出力部は、前記接合の品質を示す信号を出力部で発生する評価ユニットに連動可能に接続されており、さらに試験される少なくとも1つの容器用の搬送構成および液体の供給源を含み、前記液体は、前記発生器の電気機械変換器の出力部を前記搬送構成上の容器の接合領域に前記少なくとも1つのセンサの機械電気変換器の入力部に接続する充填容器の試験装置。
【請求項７１】
第1の部分の一部を前記第2部分の一部に接合することによって組み立てられた少なくとも第1の部分および第2の部分を有する充填容器の試験装置であって、少なくとも1つの超音波エネルギーのビームを発生する少なくとも1つの発生器と、超音波エネルギーを検知する少なくとも1つのセンサとを有し、さらに試験される少なくとも1つの容器用の搬送構成を含み、前記少なくとも1つの発生器は、前記領域の垂直方向とは異なる方向に前記容器の接合領域に向かって前記少なくとも1つのビームを発生するようになっている充填容器の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、図1から図10を参照して例示する、充填された容器を製造する際に生じる問題から出発する。
【背景技術】
【０００２】
図1には、第1の部分1aおよび第2の部分1bを含む容器1が示されている。第1の部分1aは収容部(receptacle)として考えられ、食品、例えばヨーグルトのような製品Pが充填される。第2の部分1bは、カバー用フォイルすなわち蓋と考えられ、接合領域3に沿って部分1aに密封するように接合される。
【０００３】
上面図において、容器1は、非常に多くの形状を有することができ、いくつかの例が、図2から図4に示されている。図2によれば、図1の容器のように、円筒形であるか、または円錐形状であり、接合領域3は円形である。
【０００４】
図3および図4によれば、容器1は、容器製造の発想から生じる形状で考えられる円形から出発した形状を有する。これらの接合領域3の形状は、概して円形から出発し、実際にはどのようなループ形状を有していてもよい。
【０００５】
図5によれば、例えば、図1に示すような外形を備えた容器1は、例えば、容器部分1aの一体部分である分離壁5によって分離された2つの各室に、例えば、2つの充填製品PaおよびPbが充填された部分1aを有する。したがって、第2の部分1bが容器の第1の部分1aに密封するように接合される接合領域3は、図6の上面図に示すように、ループ領域だけではなく、さらにループと交差する領域を有する。図7および図8は、図3および図4に例示として示す容器から出発して、例えば、図1によるそれらの部分1aが、壁を追加することによって2つ、または2つ以上の明確な室に分割されるとき、このような容器およびその結果形成される接合領域を示す。図1から図8は、接合領域3が、実際にどのような形状を有することができるかを示している。
【０００６】
さらに、図9に示すように、容器1の第2の部分は、容器または蓋部分である必要はなく、第2の収容部分となることができる。図9によれば、容器1は、収容部分として形成された部分1aおよび収容部分として形成された部分1cを有する。これら2つの部分は、接合領域3に沿って接合されている。それによって、容器1は、単一の製品を収容することになるが、容器1内には分離壁は設けられていない。容器1が、例えば、容器1内で混合することのない例えば2つの製品PaおよびPbを含む場合には、1つまたは2つの分離フォイル7が設けられ、接合領域3は、部品1a、1c並びにフォィル7を接合することが好ましい。さらに、図9に示す技法は、図5から図8に示すような壁によって部品1aおよび/または部品1cを分割することと組み合わされることができる。
【０００７】
図1から図9に例示として示される接合領域3全体は、図10に示されるような図6に示すX-Xの断面構造を有する。図10による、2つまたは2つ以上、例えば、3つの材料A,BおよびCは、前記断面図においてほぼ平らな接合領域3で一緒に接合されているように概略的に示されている。したがって実際には、接合領域3は帯形状である。接合は、のり付け、溶着等のような接合するための目的の公知の技法によって行われる。さらに特定の接合は、超音波密封、高周波密封、または熱接触密封によって、好ましい形態によって実行することができる。この実施形態において、「接合」という用語は、しばしば、例えば、文字通り「密封」と言われることがある。さらに、図10のA,BおよびCとしての材料は、等しいか、またはそれと異なる連続した対で考えられ、例えば、プラスチック材料、フォイル用のアルミニウムのような金属材料、被覆された金属材料等である。
【０００８】
たとえ、接触材料が等しく、材料の境界面のように他の材料と重なる場合であっても2つの材料層が互いに接触する包括的な表面を形成する。したがって、図10によれば、第1の材料境界は、材料Cと周囲空気との間に形成され、材料Bと材料Cとの間に第2の材料境界が、材料Aと材料Bとの間に第3の材料境界が、周囲空気と材料Aとの間に第4の材料境界が形成されている。
【０００９】
接合材料3によって、1つまたは複数の容器1の充填製品が収容される。接合領域3が高品質の接合部を形成しない場合、接合の欠陥の度合いによって、空気が捕捉されるか、充填製品が、容器1から多少迅速に流出するか、または接合部内に捕捉されすぎるか、時間が経つと劣化し始める。また、他の汚れが、帯領域に捕捉されることがある。このような容器内に収容される製品の種類、例えば、医薬品、食品によって、接合領域3に沿って局所的な不正確で乱れた接合が生じ、大きな問題を生じる。しかしながら、接合領域に沿った不正確な接合は、漏れ試験技法によって必ずしも検出可能でない。なぜならば、上述したような接合部内に捕捉された材料は、容器の耐漏れ性を劣化させないが、より短いまたはより長い期間にわたって、収納のある時間後においてのみ、このような容器の漏れが形成されるまで、充填製品の大きな劣化を生じるからである。
【特許文献１】米国特許第5,029,464号明細書
【特許文献２】米国特許第5,170,660号明細書
【特許文献３】米国特許第5,239,859号明細書
【特許文献４】米国特許第5,915,270号明細書
【特許文献５】米国特許第6,082,184号明細書
【特許文献６】米国特許第6,202,477号明細書
【特許文献７】米国特許第5,907,093号明細書
【非特許文献１】「High contrast ultrasound images of defects in food package seals」Catherine H. Frazier et al.、IEEE Transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control、Vol. 47、No.3、2000年5月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、製造の基本的なステップが、高品質の接合、すなわち、「密封」領域を備えた容器をつくるために接合領域をその品質について試験する、すなわち「密封の完全性」について試験をする、図1から図10を参照して説明するような種類の容器の製造方法を提供することである。
【００１１】
非特許文献1から超音波反応評価による接合領域の調査が知られている。本発明の目的は、精度および生産性に関してこのような試験方法を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
これは、本発明の第1の側面において、容器の少なくとも第1の部分および第2の部分を提供するステップと、前記第1および第2の部分の少なくとも1つの部分に製品を供給するステップと、前記第1の部分の一部を前記第2の部分の一部に接合し接合領域を形成することによって前記第1の部分と第2の部分を組み立てるステップと、前記接合領域に沿って超音波エネルギーのパルス列の送信されたビームで走査するステップと、前記接合領域から超音波エネルギーの反射パルス列を検知するステップと、少なくとも1つの時間ラグ、および前記検知されたパルス列の振幅の時間微分を決定するステップと、前記時間微分係数の少なくとも1つと所定のしきい値を比較することによって前記接合領域に沿った接合の品質を示す信号を発生させるステップと、前記指示信号が前記接合領域に沿った接合が不正確であることを示す場合、前記容器を分離するステップとを含む、充填容器を製造するための方法によって達成される。
【００１３】
最も好ましい実施形態において、前記パルス列のビームを前記接合領域に向け、前記反射されたパルス列を前記接合領域から液体を通して少なくとも独占的に主要な部分に向ける。それによって、各発生器から接合領域におよび超音波エネルギーセンサに戻る超音波エネルギーの少なくとも主要な部分は、独占的に液体を通って導かれる。
【００１４】
さらに最も好ましい実施形態において、前記パルス列のビームを前記接合領域の方向に向け、前記方向は、前記領域上の垂線とは異なり、接合領域の垂線と接合領域に沿ったビームの走査方向とによって画定される平面内にあると考えられる。
【００１５】
さらに好ましい実施形態において、調査すべき接合領域はループを形成し、好ましくはループは少なくともほぼ平坦であり、さらに好ましくは前記ループは少なくともほぼ円形である。
【００１６】
さらに好ましい実施形態において、接合領域は互いに重なっている少なくとも3つの材料を画定し、前記材料のうち2つの材料は、付随して材料境界部を形成し、前記検知は、前記材料境界部の少なくとも1つから超音波エネルギーの反射パルス列を検知することを含む。2つの剛性材料、例えば、金属フォイルがプラスチック材料に接合されている接合領域において、3つの材料が互いに積み重ねられ、すなわち、3つの材料が境界部を形成するようにプラスチック材料と、その上にフォイル材料および最後に周囲空気または液体のような他の周囲材料が積み重ねられる。これは、材料境界部の画定および計数を説明するものである。
【００１７】
さらに好ましい実施形態において、接合領域に沿った超音波エネルギーの前記パルス列の前記走査経路を監視し、測定するステップと、前記発生された指示信号が不正確な接合を示す前記接合領域に沿った場所を識別する。これにより、例えば、接合ツールの傷害による接合ステーションで障害に関する情報が可能になる。
【００１８】
検知されたインパルス列の評価を容易にするために、送信されたパルス列が検知場所で反射され検知されるパルス列に重複しないようにパルス列のデューティサイクルおよびパルス反復周波数を選択することが好ましい。さらに、最も好ましい実施形態において、ビームは、超音波エネルギー検知の最も高感度の軸線のほぼ同軸に発生される。超音波エネルギーセンサは、超音波エネルギー検知振幅の受信ローブを画定する。このような受信ローブは、最も高感度の問題を解決する軸線を画定する。送信ビームは、この軸線と同軸に送信される。
【００１９】
さらに本方法を使用する実施形態において、接合領域にビームを向ける方向は、角度αによって規定され、αは、接合領域の垂線と走査方向によって画定される平面内で垂線と走査方向によって規定され、その角度は次の条件を満たす。
0°＜α≦30°
好ましくは、
5°≦α≦20°
さらに最も好ましくは、
10°≦α≦18°
【００２０】
液体を通過する超音波エネルギーの実質的な部分のコンダクタンスを実現する第1の好ましい実施形態は、少なくとも容器の接合領域、ビームを発生するための電気機械変換器の出力部並びに反射したパルス列を検知するための機械電気変換器の入力部が液体に浸けられる。液体内のこの超音波エネルギーコンダクタンスを実現する他の好ましい実施形態は、超音波ビームを発生するための電気機械変換器の前記出力部から接合領域に、次に、反射した超音波エネルギーを検知するための機械電気変換器の入力部に液体のブリッジを局所的に形成することによって実現される。さらに好ましい実施形態において、液体のブリッジは、接合領域で液体を局所的に適用し、このような領域が走査された直後、接合領域から液体を吸引することによって実現される。
【００２１】
最も好ましい実施形態において、液体として水が選択される。さらに好ましい実施形態において、走査技法に関して、その形成器(former)が静止状態にある容器の接合領域に沿ってビームを移動させることによって、このような走査が実現される。他の好ましい実施形態においては、ビームが移動され、それに対し、容器は、この問題となっている走査のために静止させられる。他の好ましい実施形態においては、容器を移動させ、ビームを移動させることによって走査が実行される。
【００２２】
さらに好ましい実施形態において、走査の軌道経路は、走査運動制御が、このような所定の軌道を基礎として実現することができるように予め決定される。他の好ましい実施形態において、接合領域の形状の精度および反復性は、十分正確には予め決定されず、接合領域のコースは、ピクチャリングヘッドによって追跡され、容器およびビームの相対運動は追跡結果によって制御される。
【００２３】
調査すべき容器の安定し、再生産可能な位置を確立するために、特に接合領域追跡技法が使用されない場合、好ましい実施形態において、容器は、吸引動作で位置決めされ、それによって容器は所定の位置に吸引され引かれる。
【００２４】
上述したような目的を満たすための本発明の第2の側面において、容器の少なくとも第1および第2の部分が提供され、これらの部分の少なくとも一方は製品で満たされ、2つの部分は、第1の部分の一部を第2の部分の一部に接合することによって組み立てられ、それによって接合領域が形成される。接合領域は超音波エネルギーの送信ビームで走査され、接合領域からの反射された超音波エネルギーが検知される。検知された超音波エネルギーから接合領域に沿った接合の品質を示す信号が発生される。この側面において、接合領域への送信ビームを発生するための電気機械変換器の機械的出力部からの超音波音波エネルギーおよび反射した超音波エネルギーを検知するための機械電気変換器の機械的な入力部への前記反射された超音波エネルギーは液体内で実行される。本発明の第2の側面におけるこの技法は、上述した側面の1つまたはそれ以上の側面と組み合わされることが好ましい。
【００２５】
本発明の第3の側面において、上述した目的を満たすために、調査すべき容器の少なくとも第1および第2の部分が設けられる。これらの2つの部分のうち少なくとも1つの部分の中に製品が入れられ、第1の部分および第2の部分は、第1の部分の一部を第2の部分の一部に接合することによって組み立てられ、それによって接合領域が形成される。接合領域は超音波エネルギーの送信ビームで走査され、接合領域からの反射された超音波エネルギーが検知される。検知された超音波エネルギーから接合領域に沿った接合の品質を示す信号が発生される。さらに、接合領域に向かう超音波エネルギーのビームの方向は、前記接合領域の直角な線とは異なり、接合領域内の垂線または直角および走査方向によって画定される平面内で考えられる。本発明のこの第3の側面において、上記の異なる好ましい実施形態は、この側面において本発明の2つまたはそれ以上を組み合わせることによる。
【００２６】
本発明はさらに、上述した目的を各試験装置によって解決し、この装置は、第1の側面によって上述したように、超音波エネルギーの時間微分係数、特に、接合領域に向かってそれぞれ送信されたパルス列によって、または発生器出力部から接合領域に超音波エネルギーを独占的に案内し導入し、液体内の超音波センサの入力部に戻すことによって、または、接合領域に直角ではなく、接合領域に向けて送信された超音波ビームを向けるが、0とは異なり、前記直角線並びに走査方向を含む平面内で画定されたような接合領域の垂線で包囲することによって発生される超音波エネルギーの反射パルス列のタイムラグおよび/または振幅の時間微分係数を利用する。全ての方法および装置に関する本発明は、実施形態およびさらなる図面を参照することによって説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
[検知技法]
図11によれば、正常な状態で周囲空気に露出し接合領域3の表面10に隣接している少なくとも1つの超音波送信機および少なくとも1つの超音波受信機が設けられている。一般に、1つ以上の超音波送信機および/または1つ以上の超音波受信機が設けられており、受信機の数および送信機の数は、必ずしも同じである必要はない。重要なのは、受信機の配置が、接合領域3に設けられた少なくとも1つの材料境界部からの超音波信号によって行われることである。
【００２８】
図11に簡単に概略的に示した実施形態において、1つの超音波送信機および1つの超音波受信機が、単一の超音波送信機/受信機ヘッド12内に統合されている。ヘッド12は、電気機械変換器であり、入力部E12で加えられる電気入力信号を超音波信号に変換し、接合領域3にビームを集める第1の変換器14aを組み込んでいる。変換器14aは、電気入力部E12で電気発振器16に連動可能に接続されている。発振器16は、変調制御入力Modを有する。
【００２９】
ヘッド12は第2の変換器14bを含み、この第2の変換器14bは機械電気変換器であり、その出力部で超音波入力信号を電気出力信号に変換する。この出力部はヘッド12の出力部A12に連動可能に接続されている。
【００３０】
2つの変換器14aおよび14bは、ラウドスピーカとして作動可能なマイクロフォンと非常に類似している機械的出力部/入力部、それに応じて、電気的入力部/出力部を有する単一の変換器によって実現される。例えば、信号の予備増幅、アナログ・デジタル変換、信号調整、フィルタリング、電気バイアスおよび電源のような電気ユニットをヘッド12内に追加して統合することができる(図示せず)。
【００３１】
発振器16は、例えば10MHzの超音波信号周波数で作動する。このような超音波信号は、超音波周波数インパルスのパルス列を生じるように振幅変調される。インパルスは、実際には、パルス期間中に存在する超音波周波数信号のエンベロープである。これらの超音波周波数信号のインパルスのパルス反復周波数は、KHzレンジで選択することができる。好ましくは、パルス列のデューティサイクルは、短い、例えば0.1以下になるように選択され、これはパルス期間がパルス反復期間と比較して短いことを意味する。
【００３２】
電気機械変換器14aによって変換された図12に概略的に示される超音波信号Sのパルス列のビームが発生される。ここでAsはインパルスI内の超音波信号の振幅を示し、TIはパルス反復期間を、そしてΔはパルス期間を示す。デューティサイクルは比Δ/TIによって定義される。
【００３３】
超音波信号のパルス列のビームは接合領域3に焦点が合わせられる。接合領域3は、好ましくは、図3に示すように一定の速度で送信機/受信機ヘッド12に対して移動させられる。したがって接合領域3は、実際には、パルス反復周波数および速度vによって与えられるサンプリングレートで超音波パルス列を当てることによってサンプルが収集される。したがってパルス反復周波数および走査速度vは、相互依存して選択される。
【００３４】
超音波信号のインパルス列は、正規に接合領域3の周囲空気に露出された外面10の材料境界部面Ph0上に当たり、次に図11によってPh1,Ph2の下の材料境界部に当たる。いくつかの材料境界部面が接合領域3に存在する場合、全ての境界部面で超音波信号反射が生じる。
【００３５】
したがって、各境界部Phで衝突する超音波信号のインパルス列が反射される。機械電気変換器14bの機械的入力部に衝突する各境界部で反射するインパルス列が有するタイムラグτまたは位相Φは、このようなインパルス列に来る境界部に依存する。Ph0からの反射インパルス列は、次の材料境界部Ph1から反射されたインパルス列と比較してより小さいタイムラグτ1または位相Φ1で変換器14b上に衝突する。好ましくは、送信された超音波インパルス列Sのデューティサイクルは、少なくとも2つの境界部Ph0,Ph1から反射されたインパルス列Eが、送信されたインパルス列から時間的によく分離され、送信されたインパルス列に重複することなく変換器14bに衝突する。これは、エコーまたは反射の利用を著しく容易にする。パルス反復周波数およびデューティサイクル条件は、エコーおよび/または送信機インパルス列信号を重複する際に生じ、各インタレスティングエコーパルス列の分離は、接合領域3および容器1の所定の構造の場合、材料境界部からのタイムラグτまたは位相が知られているという考えで補正技法によって行われる。
【００３６】
図13において、送信されたパルス列Sおよびこのような反射パルス列の振幅AEに関してエコー超音波パルス列のタイム遅延τによる位相Φが概略的に示されている。重複しないで変換器14bに当たる少なくとも2つの材料境界部Ph0,Ph1の反射またはエコーパルス列は、所定の公知の位相、例えば境界部Ph0の場合、Φ0,Ph1の場合Φ1で衝突する。したがってヘッド12からのA12の出力信号は、多数の時間スロット制御ユニット160,161等に連動可能に接続されることが好ましく、その数はエコーが評価される材料境界部Phの数による。時間スロットユニット16は、発振器16の出力部でインパルスの上昇縁から各タイムラグτ0,τ1で始まる所定の測定時間Δtの間にそれらの入力部からそれらの出力部に信号通信のために提供される。したがって実際にはユニット160は、スイッチユニットとして、境界部Ph0からエコー信号の予測されたタイムラグよりわずかに短い時間間隔τ0の後に、測定時間間隔Δtの間、その入力部およびその出力部の間の信号を提供し、Φ0によるτ0の後、測定時間スロットΔtの間に、エコーインパルス列Ph0はユニット160の出力部に現れる。したがって各エコーインパルス列は選択され分離される。図11に概略的に示すように、各境界部特定のエコー信号は、各ユニット180,181に送られ、これらは、各々、それらの出力部で各エコー信号の正確なタイムラグまたは、位相Φに依存する出力第1信号S(Φ)および各エコー信号インパルスの平均振幅またはピーク振幅に依存するS(A)をそれぞれ発生する。位相またはタイムラグ依存信号S(Φ)は、微分ユニット200Φに送られ、この場合、振幅依存信号S(A)は微分ユニット200Φに送られる。
【００３７】
各ユニット20において、評価すべき1つの材料境界部からエコー信号の位相依存および/または振幅依存信号の時間微分係数が形成される。ユニット20の出力部分における時間微分係数信号は、コンパレータユニット22に入力され、ここで各瞬間に優勢な時間微分係数が予め設定された、好ましくは、調整可能なしきい値(図示せず)と比較される。瞬間的に優勢な時間微分係数がしきい値を超える時はいつでもユニット22の出力で帯領域3に沿って不正確であることが分かったことを示す支持信号が発生される。
【００３８】
ほとんどの場合において、このような不正確さが振幅によって、および/または位相によって検出されるかどうかには関係なく、好ましくは、ユニット22の出力信号が、中央評価ユニット24に連動可能に接続され、中央評価ユニット24は、その出力部において、「不正確な接合」を支持する信号IBを発生する。
【００３９】
図11において、本発明の1つの側面による検知技法の原理は、アナログ技法において説明された。それにもかかわらず、超音波信号から依存する信号のアナログ・デジタル変換によって信号の評価がデジタル的に行われることは当業者に明らかである。それによって、このようなデジタル信号を時間ドメインから周波数ドメインに変換するために、およびデジタル信号について、例えば、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform(FFT))を実行することによって周波数ドメイン内で信号評価を実行することが有益である。
【００４０】
上述した「不適切な接合」を示す信号IBがユニット24で発生するときにはいつでも、試験下の各容器は、さらなる使用から取り除かれ、残りの容器は、それらの接合領域3に沿って全て適切な接合を有するものと言える。
【００４１】
図11によれば、エコー信号は、それらのタイムラグ、または位相、並びにそれらの振幅に関して評価されるように示されている。それにもかかわらず、本発明のいくつかのアプリケーションの場合、エコータイムラグ(位相)かまたは振幅の動きを評価することによってのみ信号の評価を実行することができる。
【００４２】
さらに、図11および上述した説明によれば、2つ以上の材料境界部Phからのエコー信号を利用することができる。それにもかかわらず、最も重要な材料境界部は、周囲空気に通常露出している表面10のPh0であることが分かった。したがって、それは可能であり、材料境界部Ph0で生じるエコー信号を利用するために全体のシステムを非常に簡単にする。
【００４３】
それによって、図11を参照すると、時間スロットユニット160のみが必要であり、さらに評価ユニットはそれに連動可能に連結している。
【００４４】
最も好ましい実施形態において、符号26で図11に示すように、一方で、電気機械トランスデューサ14aの機械的出力部および機械電気トランスデューサ14bの機械的入力部と、他方で接合領域3の周囲空気に露出される表面10との間に空気と異なる材料媒体が設けられる。最も好ましい実施形態において、このような媒体26は液体媒体であり、最も好ましいのは水である。材料の境界部がさらに形成されること、それによってノイズが形成されることを防止するためにガスの泡のないこのような液体を提供することが重要である。さらに図11によれば、超音波インパルス列のビームSの送信および超音波エコーインパルス列Eの受信は、接合領域3の中間平面E3に直角である方向で実行される。この構成は、超音波インパルス列のビームを送信する方向、好ましくは、中間の平面E3上の垂線nに対して角度α傾斜する機械電気変換器14bへの機械の最も高感度の方向、その同軸方向に改良されることが好ましい。図14において、帯形状の接合領域3は、接合領域3によって少なくとも局所的に画定されたような中間平面E3上の垂線nによって例示される。αは平面Eαで定義され、この平面Eαはnを含み、走査速度vの方向に平行である。図11によれば、超音波ビームの送信および受信は、図14による方向nで生じる。さもなければ、最も好ましい実施形態において、超音波ビームSの方向並びに最も高感度な受信の方向は、図11のEによれば角度αだけ垂線nに関して傾斜している。ここにおいて次の条件が有効である。
0＜α<30°
それに関して好ましくは、
5≦α≦20°
特に好ましくは、
10≦α≦18°
【００４５】
図15において、接合領域3およびこのような接合領域3に沿って捕捉された材料および/または空気28が概略的に示されている。このような不適切な接合は、表面10にゆがみを生じる。実際には、全ての種類およびタイプの接合の不正確性は、接合領域3で外面のこのような種類の外形寸法上の変形を生じる。好ましい態様において、図14による超音波インパルス列のビームSの受信Eの軸線は角度α傾斜する。超音波ビームが接合領域3に沿って走査するときPh0での反射の変化は増幅され、したがってその時間微分係数である。それに対し、図15に示すような角度αおよびv方向を考えるとき、第1にSおよびEの軸ABに向かって曲がる表面領域28aは、連続する領域28b内の検知された反射増幅を増大し、このような増幅は著しく減少させられる。それによって、特にその増幅に関して、超音波ビームが表面領域28a,28bに沿って走査するとき、検知された信号の増幅されたd/dtが生じる。
【００４６】
したがって、超音波ビームの送信および受信の軸線ABを傾斜させることによって、特にPh0に沿って外形寸法上の不正確性の応答が増幅される。図15から、反射が他の材料の境界部、例えば図15のPh1から利用される場合、より明らかになり、これらのエコー信号は傾斜角度αによって増幅された時間微分係数を有する。
【００４７】
さらに接合の不正確性を示す図15に示すような構成において、さらに材料境界部が局所的に発生し、これがさらに検出されることに留意されたい。
【００４８】
図16に示すように、図11の代表図に類似した機能的なブロック/信号流ダイヤグラムによって簡単にされ概略的なシステムの改良された好ましい形態が示されている。それによって、接合領域3に沿った接合が不正確であることを一般に検出するだけでなく、このような不正確な接合が接合領域3によって、どこに存在するかを検出することが望ましいことは理解されるべきである。図16によってそれを行うために、超音波インパルス列によって接合領域3を走査することは、接合領域3の所定の位置PosΦで開始されている。
【００４９】
例えば、発振器16の出力によって計時される、時間カウンタユニット30が設けられ、これは、図11のようなユニット24の出力部で「不正確な接合」を示す信号IBが発生されるとき不能にされる。送信機/受信機ヘッド12と接合領域3との間の相対運動の速度vが所定のものであり、知られているので、評価ユニット32は、「不適切な接合」を示す信号IBが起こるまでの時間、およびプリセット速度vから、接合の不良または接合の不正確性が検出された接合領域3に沿った場所XＦを計算することができる。
【００５０】
特に、所定数の連続した容器で接合の正確性の試験の下でこのような接合の不正確性が接合領域の同じ場所で起こる場合、接合の故障の検出から接合ステーションへのフィードバックをインストールすることが可能になる。これは、例えば、接合ツールのような接合ステーションの不正確性に関する貴重な情報である。
【００５１】
[液体中間層]
本発明に従って適用される検知技法に関して説明したように、最も好ましい実施形態において、超音波エネルギーを発生するために電気機械変換器の機械的出力部と、一方で超音波エネルギーを検知するために機械電気変換器の機械的入力部と、調査すべき接合領域3の最も外面10との間に中間媒体、好ましくは液体、最も好ましくは水が適用される。
【００５２】
図17によれば、超音波送信機/受信機ヘッド34を実施する第1の好ましい実施形態において、図11を参照して説明するようにヘッド12は水槽36内に配置され、テストされる容器1の少なくとも接合領域3は水中に沈められている。
【００５３】
図11によるシステムに関して説明したように、接合領域全体3に沿って超音波で走査するためにヘッド34と接合領域3との間に相対運動vが行われる。液体床においてこのような相対運動を設定する好ましい技法は後述する。
【００５４】
図18において、ヘッド38のアクティブな送信機/受信機面と接合領域3との間の液体、特に好ましくは水超音波導体を実現するための第2の実施形態が示されている。液体、特に好ましくは水供給ダクトシステム40は、トランスデューサ/受信機変換器のアクティブトランスデューサおよび受信機面の下流に液体42を提供する。ヘッド38のケーシングは、超音波ビームおよびエコー信号の他に接合領域3の制限された領域上に液体フィルム46が送られる出口ノズル44を提供する。吸引ヘッド48が接合領域3に隣接してポンプ(図示せず)に接続される。接合領域3上に送られる液体フィルムは、ヘッド38が接合領域3の液体カバー部分を走査した直後、吸引ヘッド48によって除去される。図18において、接合領域3に対しておよびそれに沿ってヘッド38の相対運動が再び示される。
【００５５】
[超音波送信機/受信機と接合領域の間の相対運動の制御]
図19において、このような相対運動を実現する第1の好ましい実施形態が示されている。容器1および接合領域3は、中央軸線Zに関して回転対称形状である。容器1は、駆動モータ52および好ましくは回転角度検出器54を有する回転駆動体50上に、その中央軸線Zに同軸に配置される。駆動ユニット50によって、容器1は、好ましくは一定の回転速度ωで回転される。好ましくは、回転は容器1の所定のマーキングが所定の回転位置φ=0をとるときに開始される。その位置に関して、回転角度検出器54は瞬間的に達成される角度を示す信号φを発生する。
【００５６】
角度の測定によって、図11から図18に関してさらに一般的に説明したように静止超音波送信機/受信機54によって検出された後で、接合領域3に沿った不正確な接合の場所を突き止めることが可能になる。
【００５７】
機械的な変形例を考えると、図20はアナログ構成を示しており、このアナログ構成は、容器1の代わりに、超音波送信機/受信機54が、駆動モータ60と回転角度検出器62を有する駆動ユニット58によって容器1の約中央軸線Zの周りで回転させられる。
【００５８】
双方の実施形態は、図17の水槽技法または図18の水供給技法並びに図14および図15で示したような超音波ビームの軸線を傾斜する技法と組み合わせて実現される。さらに、送信機/受信機54は、信号評価によって図11を参照して全体が説明されたように考えられることが好ましい。
【００５９】
これらの前述した技法との好ましい組み合わせは、以下に説明する相対運動制御の他の実施形態のために有効である。
【００６０】
そのさらに好ましい実施形態が図21に示されている。この実施形態において、図21で示したような接合領域3の形状の種類を有する容器1は静止している。送信機/受信機54は、モータ56xによって駆動されるx方向に、およびモータ駆動体56yによってx方向の駆動に依存したy方向に可動に概略的に示されているx/yリニヤ駆動体に取り付けられている。このような種類の容器がそれらの接合領域3に関して試験されているときはいつでも接合領域3の形状は知られているので、送信機/受信機54が接合領域3を走査することができる速度vxyは、あらかじめ決められており、駆動体56xおよび56yは、調査されるべき接合領域3によるコースであらかじめ選択された速度vxyで制御ユニット58によって制御される。ユニット58において、走査運動は予めプログラムされている。接合領域の予め定められた速度vxyおよび知られたコースp3xyはユニット58に入力される。この技法によって、最も複雑である二次元の接合領域のいかなる形状をも実際に走査することができる。
【００６１】
図19から図20の実施形態と類似するものとして、すなわち機械的な変形例として、図21の実施形態は送信器/受信機54が静止を維持し、その代わり、容器1は、2つの座標方向xおよびyに沿って移動するという点で機械的に反転していることは明らかである。
【００６２】
図22において、さらに好ましい実施形態が概略的に示されている。調査すべき接合領域3を有する容器1は、図19の駆動構成と最もよく類似した回転駆動構成上に配置される。さらに、超音波送信機/受信機54は、接合領域3のコースがほぼ存在する平面に平行に直線的に可動に取り付けられている。容器1の回転および送信機/受信機54の直線運動は、相互に依存して各駆動体60rおよび60ωを介して制御される。あらかじめ定められ、それぞれ知られている所望の速度vxy並びに接合領域3の経路または形状p3xyは、制御ユニット62に入力され、その出力は駆動体60rおよび60ωを制御する。
【００６３】
容器の接合領域3のコースが、考えられるタイプのすべての容器についてと同一ではないので、他の、例えば製造公差によって容器ごとに比較的大きな差異がある。このような場合、予めプログラムされ、プリセットされた運動コースによって超音波送信機/受信機による接合領域3の走査作業を制御することが困難になる。図23において、このような運動制御の1つの実施形態が概略的に示され、そこで一般に接合領域3のコースが追跡され、このような追跡は送信機/受信機54の運動を自動的に制御する。図23によって、例えばCCD光電気変換を有するピクチャリングヘッドとして実現される追跡ヘッド62が提供され、このヘッドは、レーザ追跡ヘッド、赤外線追跡ヘッドであるとよい。ヘッド62は接合領域3の場所を認識し、これは、図24に示され、図6のX-Xの断面図で表されるように平坦な溝3aの形状である。ヘッド62は送信機/受信機54に取り付けられるか接合される。例えば、x/y駆動体66x,66yが設けられ、それらは、送信機/受信機54および追跡ヘッド62のx/y運動を制御する。入力部で追跡ヘッド62に連動可能に接続される制御ユニットを介して、x/y駆動体66xおよび66yは、ヘッド62および送信機/受信機ヘッド54が所望の所定の速度で接合領域3に従うように負帰還(negative feedback)制御される。
【００６４】
図21による実施形態を再び参照すると、送信機/受信機54ヘッドの運動は、接合領域3のあらかじめ決定され知られたコースによって電気的に制御される。このような運動を電気的に制御する代わりに、さらに、スロット案内レールによって送信機/受信機ヘッド54のための純粋に機械的な案内通路を提供すること、機械的な案内レールに沿って所定の速度で送信機/受信機54を駆動することが絶対的に可能になる。
【００６５】
図19から図24によって概略的に示されるように運動制御の実施形態を考えると、当業者は、容器の種類および調査すべき接合領域に依存するこのような運動制御の他の同様な実施形態を考えることができる。
【００６６】
これまで本発明は、主に、接合領域がほぼ平坦、すなわち、ほぼ平面を画定するものと仮定して説明してきたが、このような接合領域が立体的である経路も生じることもある。このような場合、本発明の概念から逸脱することなく、運動制御の例示的な実施形態を考えるとき、超音波送信機/受信機運動に対する相対接合領域のさらなる寸法は、接合領域の走査が三次元の運動によって実行されることができるように導入される。
【００６７】
[収容部の位置決め]
容器の接合領域3を走査するために考えられる大部分の実施形態において、よく規定された再生可能な位置に各容器1を調査中に配置することが重要である。これは、例えば、プラスチック材料の容器のような製造公差または前の取り扱いによって形状が非常に変化する容器においては特に明らかではない。これは、特に図19、図20、図21、図22に例示されたような超音波送信機/受信機の相対運動を実現するとき、すなわち、このような運動制御が、接合領域3の所定の公知のあらかじめ記録された経路または形状に基づくときにはいつでも、特に重要である。
【００６８】
図25において、調査すべき容器1を所定の位置に適切に配置するための好ましい実施形態が示されている。所定の形状の容器1の場合、側壁70および底面72を有する受けフレーム68が提供される。接合領域3に隣接するか、それによって形成される平坦なリムまたは当接部72を有する容器1を位置決めする場合、側壁70の高さhは底面の全周において一定である。それにもかかわらず、これは、平坦でない接合領域3に隣接するか、またはそれによって形成される位置決めリムまたは当接部を有する容器の場合、必ずしも必要ではない。
【００６９】
壁70および底面72によって形成される空所に当接する排出ライン74が提供され、この排出ライン74は吸引ポンプ(図示せず)に接続されている。それによって、空所71に導入されている容器1は、空所71の吸引によってしっかりと引かれ、所定の位置にしっかりと配置される。図25のような構成は中央軸線Zに対して対称であると考えられる。なぜならば、図示した容器と、その構成を有するように配置される容器1は、このような軸線Zに対して対称であると考えられるからである。それにもかかわらず、空所71の形状は、調査すべき容器1の各形状に適用され、容器の形状によっていかなる形状にも適用されることは理解されなければならない。
【００７０】
図25のような、または同様な構成は、上述したような運動制御実施形態を実現するために所定の態様で静止するように、回転するようにまたは直線的に作動させられる。さらに、図25またはそれと同様の構成は、次のような技法においても適用される。すなわち、図17によれば、容器および送信機/受信機は、液体槽に浸けられ、好ましくは水槽に浸けられるか、または図18に示すような技法と組み合わされて適用することもできる。この場合、局所的にのみ液体クッション、好ましくは水のクッションが、超音波送信機/受信機ヘッドのアクティブな送信機および受信機面と調査すべき接合領域3との間に設けられる。必要ならば、図26に示すように、図25の構成の壁70にリム78を直接支持する支持体76が設けられ、そこに接合領域3が形成される。この支持体76は、壁70の前端の周縁に沿って配分された局所的な支持部分として、または前端に沿った連続したリングを形成することによって明確に提供される。
【００７１】
さらに、容器の壁の外面が壁70の内面と共にほぼ緊密な室71を形成することを保証するために壁70の内面に沿ってエラストマーシール80のような密封部材を提供することを提案することができる。
【００７２】
[証明された接合を有する容器のインライン製造]
図27において、試験され証明された接合を有する充填容器を製造するための機械設備全体が概略的な図面の形態で示されている。概略的に示された図1を参照すると、容器の第1の部分1aは、概略的に全体を符号82で示す円形コンベヤのような直線または回転コンベヤによって充填組立ステーション84に1つの流れとして搬送される。ステーション84を組立ておよび充填するために、製品Prが送られ、並びに上述したように適切なコンベヤ84によって図1に示したように容器の第2の部分1bが送られる。
【００７３】
ステーション84において、製品Prは、2つの部分1aおよび/または1bのうち少なくとも一方に充填され、2つの部分は、接合領域3に沿って接合材を発生することによって組み立てられる。さらに、直線コンベヤまたは回転コンベヤ、例えば、好ましくは円形コンベヤである適当なコンベヤ88によって、接合領域3を介して連結された2つの部分1b,1aを有する容器1が組み立てられ、充填され、接合試験ユニット90に向かってその中に搬送される。この中のステーション90に搬送された全ての容器の接合領域3は、図1から図26を参照して説明したような接合の不正確性について走査される。超音波検査によってユニット90内で検出される1つまたは複数の接合領域に沿った不適切で不適当な接合は、符号92で示されるように除去される。説明したように、好ましくは、各接合領域3に沿って接合の不正確部分が存在する場所を示す情報Iがユニット90から出力される。好ましくは、この情報は、このような不正確性を自動的に直すためにユニット84において接合作業に自動的に送り戻される。
【００７４】
図27による設備機械によって、接合領域に沿った接合によって組み立てられた充填容器が製造され、これは、正確に製造されている試験された接合領域を示している。
【００７５】
図28によれば、図27に示す設備機械は、全体の試験についてコンベヤ94によって改良されることが好ましく、これは、例えば、好ましくは円形コンベヤのような直線または回転コンベヤであるとよく、それらの接合領域3に沿った接合に関して完全であることが分かっている容器1は、漏れ試験ステーション96に搬送され、ここで容器全体1の漏れが試験される。漏れが見つかった容器は、符号98の部分で再び取り除かれ、漏れのない、それらの接合領域に沿った正確な接合領域を有する容器1は、次に使用されるために円形コンベヤ100のような直線または回転コンベヤによって搬送される。接合試験および漏れ試験の順序は、最初に漏れ試験、次に接合試験に反転されることができる。充填および閉鎖容器の漏れ試験は、例えば、同じ出願人の次の特許の1つまたはそれ以上の特許に説明されているように実行される。それらは、米国特許第5,029,464号、米国特許第5,170,660号、米国特許第5,239,859号、米国特許第5,915,270号、および特に米国特許第6,082,184号、米国特許第6,202,477号、米国特許第5,907,093号であり、これらすべての特許は、容器1の漏れ試験に関して引用することによって本明細書に組み込まれる。
【００７６】
図27および図28の実施形態からなる設備機械に関して、適切な接合および適切な緊密性について容器全体の試験が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】第1の部分および第2の部分を含む容器を示す図である。
【図２】容器形状の例を示す上面図である。
【図３】容器形状の例を示す上面図である。
【図４】容器形状の例を示す上面図である。
【図５】容器部分の一体部分である分離壁によって分離された2つの各室に例えば2つの充填製品が充填された部分を有する容器を示す図である。
【図６】図5の容器の上面図である。
【図７】図3の容器に壁を追加することによって2つ以上の室に分割された容器を示す上面図である。
【図８】図4の容器に壁を追加することによって2つ以上の室に分割された容器を示す上面図である。
【図９】収容部分として形成された部分および収容部分として形成された部分を有する容器を示す図である。
【図１０】3つの材料を、ほぼ平らな接合領域で一緒に接合されているように概略的に示す図である。
【図１１】本発明による製造方法において基本的なステップとして実行するための好ましい実施形態の検知装置を簡単な機能ブロック/信号フローダイヤグラムにより示す図である。
【図１２】調査すべき接合領域に向かう図11による実施形態によって伝達された超音波エネルギーのインパルス列を概略的におよび定性的に示す図である。
【図１３】図11の実施形態によって検知され接合領域3の1つ以上の材料境界部の1つから反射された応答超音波インパルス列を簡単に定性的に示す図である。
【図１４】接合領域に向かって送信された超音波ビームの軸線および好ましくは接合領域帯の垂線に対して反射された超音波エネルギーの軸線および垂線と走査方向とによって画定された平面内に関する接合領域と角度との関係を概略的に示した図である。
【図１５】装置の多くの形態における好ましくない不正確な接合領域および不正確な検出において超音波エネルギーを前記接合領域に当てる点での改良を概略的に示す図である。
【図１６】図11の実施形態から出発して、接合領域が不正確であるということを検出するだけではなく、さらにこのような接合領域が不正確である場所を検出する1つの好ましい実施形態を示す図である。
【図１７】周囲空気ではなく、好ましくは液体である材料内で、送信機から接合領域に、その後、受信機に戻るように移動する超音波エネルギーを有する最も好ましい技法の1つの実施形態を概略的に示す図である。
【図１８】液体内での超音波エネルギー伝搬の実現のためのさらに好ましい実施形態を示す図である。
【図１９】円形接合領域に沿って超音波ビームの走査運動を実現するための第1の実施形態を概略的に示す図である。
【図２０】図19の第2の実施形態に類似した概略図を示す図である。
【図２１】制御され独立された超音波送信機および受信機の2つの座標プレーナ駆動体を利用する超音波エネルギービームおよび接合領域の走査運動を実現するための第3の実施形態を示す概略的な斜視図である。
【図２２】送信機/受信機が制御された態様で直線的に移動され、接合領域を有する容器が制御され従属した態様で双方に回転する他の実施形態であり、図20と類似した図である。
【図２３】接合領域3のコースが追跡され、容器および接合領域3の超音波送信機/受信機に対する相対運動が追跡されることによって、または接合領域3のコースをピックアップすることによって制御される、走査運動を実現するための第1の実施形態を示す図である。
【図２４】特に高周波溶着によって実現されるようなしばしば出合う接合領域の輪郭を示す断面図である。
【図２５】少なくとも接合領域の調査中容器を正確に位置決めするために好ましい実施形態を示す断面図である。
【図２６】ある種の容器の接合領域自身を追加して支持することを示す図25の一部を示す図である。
【図２７】本発明による容器を製造するための機械設備を簡単な機能のブロック図によって示す図である。
【図２８】図27の図面から出発して、容器の接合領域試験、その上流または下流において、閉鎖漏れ試験を統合するための改良を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
3  接合領域
10  表面
12  送信機/受信機
14a,14b  変換器
16  発振器
26  液体境界部
38  ヘッド
46  液体フィルム
50  駆動モータ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【国際調査報告】
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