(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）下方に向けて搬送されるチューブ状の包材内に先端が臨むように配設され、内容物供給源から搬送系を介して供給された内容物を前記包材内に充填する充填パイプと、
（ｂ）内容物が充填された前記包材を、所定の間隔ごとに横方向にシールして横シール部分を形成する横シール装置と、
（ｃ）前記充填パイプの先端より下方において、前記横シール装置と隣接させて、かつ、前記包材の横シール部分の直上と対向させて配設され、充填パイプを介して供給され、前記内容物内に混入した金属製の異物を磁化させ、磁性を帯びさせる磁化装置と、
（ｄ）前記包材が横シール部分で切断されて形成された容器を排出する排出部の近傍に配設され、前記内容物内の磁性を帯びた異物を検出する磁気センサとを有することを特徴とする充填機。
【請求項２】
前記内容物を容器に供給する搬送系の搬送要素は、オーステナイト系のステンレス鋼によって形成される請求項１に記載の充填機。
【請求項３】
前記磁気センサのセンサ出力に基づいて容器内の異物の位置を判定する位置判定処理手段を有する請求項１に記載の充填機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、茶、ジュース、スープ、アルコール類等の流動性を有する食品（以下「流動性食品」という。）を収容する容器、すなわち、包装容器を製造する場合、包装容器製造装置の充填（てん）機において、ウェブ状、板状等の包材の所定の箇所がヒートシール、超音波シール等の手法によってシールされることにより、包装容器が完成されるようになっている。
【０００３】
そして、ブリック型の包装容器を製造する場合、ウェブ状の包材が使用され、該包材は、あらかじめ設定された長さだけ巻かれ、リールにされた状態で送出部にセットされる。次に、前記包材は、送出部から繰り出され、チューブ状にされ、縦シール装置によって縦方向にシールされることにより、チューブ状の包材にされ、流動性食品が充填される。続いて、チューブ状の包材は、所定の間隔でシール・切断装置によって横方向にシールされ、密封されて切断され、枕（まくら）状の原型容器となる。そして、該原型容器は、更に所定の形状に成形されて包装容器となる。
【０００４】
また、ゲーブルトップ（屋根）型の包装容器を製造する場合、板状の包材が使用され、該包材は、あらかじめ所定の形状になるように裁断され、かつ、所定の箇所に折り目が作られたブランケットとして形成される。そして、該ブランケットは、前記折り目に沿って折り曲げられて筒状カートンにされた後、一端（下端）が閉鎖され、他端（上端）が開口させられた有底筒状カートンにされる。次に、該有底筒状カートン内に流動性食品が充填され、前記他端が閉鎖されてシールされ、密封されることによって包装容器が完成される。
【０００５】
ところで、前記流動性食品は、あらかじめ調理され、滅菌された後、多くはパイプ内を搬送された後、充填パイプによって前記チューブ状の包材、有底筒状カートン等の包装容器の予備体である予備容器に充填される。したがって、前記流動性食品は、その搬送工程において、パイプの継ぎ目、各種のバルブ、アクチュエータ、制御部品等の搬送要素を通過させられるので、これらの搬送要素の腐食等が原因となって、流動性食品内に金属製の異物が混入してしまうことがある。
【０００６】
そこで、充填機外に金属検査機が配設され、充填機から排出された包装容器は、金属検査機を通過させられ、流動性食品内に異物が混入しているかどうかの検査が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００６−９８１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の金属検査機においては、充填機から排出された包装容器を、搬送ラインから取り出し、検査ラインに移動させ、該検査ライン上において検査を行うようになっているので、流動性食品内に異物が混入しているかどうかの検査を行うタイミングが遅くなってしまう。
【０００８】
また、前記各ライン間で包装容器を移動させる際に容器が損傷を受けたり、移動に伴って包装容器の流れが変化するのに起因して滞留が生じたりするので、包装容器の生産効率が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、前記従来の金属検査機の問題点を解決して、検査を迅速に行うことができ、容器の生産効率を向上させることができる充填機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのために、本発明の充填機においては、下方に向けて搬送されるチューブ状の包材内に先端が臨むように配設され、内容物供給源から搬送系を介して供給された内容物を前記包材内に充填する充填パイプと、内容物が充填された前記包材を、所定の間隔ごとに横方向にシールして横シール部分を形成する横シール装置と、前記充填パイプの先端より下方において、前記横シール装置と隣接させて、かつ、前記包材の横シール部分の直上と対向させて配設され、充填パイプを介して供給され、前記内容物内に混入した金属製の異物を磁化させ、磁性を帯びさせる磁化装置と、前記包材が横シール部分で切断されて形成された容器を排出する排出部の近傍に配設され、前記内容物内の磁性を帯びた異物を検出する磁気センサとを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、充填機においては、下方に向けて搬送されるチューブ状の包材内に先端が臨むように配設され、内容物供給源から搬送系を介して供給された内容物を前記包材内に充填する充填パイプと、内容物が充填された前記包材を、所定の間隔ごとに横方向にシールして横シール部分を形成する横シール装置と、前記充填パイプの先端より下方において、前記横シール装置と隣接させて、かつ、前記包材の横シール部分の直上と対向させて配設され、充填パイプを介して供給され、前記内容物内に混入した金属製の異物を磁化させ、磁性を帯びさせる磁化装置と、前記包材が横シール部分で切断されて形成された容器を排出する排出部の近傍に配設され、前記内容物内の磁性を帯びた異物を検出する磁気センサとを有する。
【００１４】
この場合、磁気センサが、包材が横シール部分で切断されて形成された容器を排出する排出部の近傍に配設されるので、内容物内に異物が混入しているかどうかの検査を迅速に行うことができる。
【００１５】
また、完成された容器を搬送ラインとは別に形成された検査ラインに移動させる必要がないので、各ライン間で容器を移動させる際に容器が損傷したり、移動に伴って容器の流れが変化するのに起因して滞留が生じたりすることがなくなる。したがって、容器の生産効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、ウェブ状の包材によって容器としての包装容器を製造する包装容器製造装置に配設された充填機について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態における充填機の概念図、図２は本発明の実施の形態における充填機の制御装置のブロック図である。
【００１８】
図に示されるように、ウェブ状の包材１１は、リール３１の状態でカセット３２に収容され、該カセット３２を介して充填機の図示されない送出部にセットされる。前記包材１１は、紙基材、及び該紙基材の両面に樹脂としてのポリエチレン樹脂のフィルムが被覆された可撓（とう）性の積層体から成り、必要に応じて紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔（はく）、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成され、包装容器３３の表面に相当する部分にあらかじめ外装用の印刷が施される。
【００１９】
前記送出部から繰り出された包材１１は、搬送手段としての図示されない送り装置によって間欠的に搬送され、ベンディングローラｒ１、ダンパローラｒ２、ベンディングローラｒ３、ｒ４を経て用紙テンショナ３５に送られた後、ベンディングローラｒ５に送られる。その間に、包材１１の一方の縁部に、ストリップテープ貼（ちょう）着装置３７によってストリップテープ３８が貼着される。
【００２０】
続いて、包材１１は、用紙テンショナ４３及びベンディングローラｒ６、ｒ７を経て殺菌槽６１に送られ、該殺菌槽６１内の過酸化水素等の殺菌液に浸漬（せき）されて殺菌された後、上方に向けて搬送され、第１のチャンバ１４内に供給される。なお、６２は殺菌槽６１の底部トレイである。
【００２１】
前記第１のチャンバ１４内に、バックアップローラ及び加圧ローラから成る絞り機構としてのカレンダローラｒ８、乾燥装置としてのエヤナイフ４５、ベンディングローラｒ９、ｒ１１、テンション調整ローラｒ１０、包材１１をチューブ状の形状にするためのアッパ成形リングとしての第１のフォーミングローラ４８等が配設される。
【００２２】
したがって、包材１１は、カレンダローラｒ８に到達すると、バックアップローラ及び加圧ローラによって挟まれ、殺菌液が除去され、続いて、エヤナイフ４５に送られ、図示されないスリットから噴射された熱風によって乾燥させられる。そして、包材１１は、テンション調整ローラｒ１０によってテンションが調整された後、第１のフォーミングローラ４８に送られ、該第１のフォーミングローラ４８によって変形が開始され、第１のチャンバ１４から第２のチャンバ４１に送られる。
【００２３】
該第２のチャンバ４１内には、包材１１をチューブ状にするための可動成形リングとしての第２のフォーミングローラ４９、分割成形リングとしての第３のフォーミングローラ５０、ロワ成形リングとしての第４のフォーミングローラ５１、チューブ状の包材２０内に、内容物としての流動性食品を充填する充填部としての充填パイプ５２、前記包材２０の両縁を縦方向にシールするための縦シール装置５５等が配設される。なお、前記第１〜第４のフォーミングローラ４８〜５１によって成形部材が構成される。
【００２４】
前記第２のチャンバ４１内に供給された包材１１は、第２〜第４のフォーミングローラ４９〜５１によって徐々に変形させられてチューブ状にされ、その間に、包材１１は縦シール装置５５によって縦方向にシールされ、包材１１の縦シール部分の合せ面及びストリップテープ３８を密着させ、充填パイプ５２を介して供給された流動性食品がチューブ状の包材２０内に充填される。この場合、該包材２０によって、包装容器３３の予備的な容器である予備容器が構成される。
【００２５】
そして、前記流動性食品が充填された前記包材２０は押圧案内装置６４に送られる。該押圧案内装置６４は、包材２０より内側に配設された図示されないプレッシャローラ、及び包材２０より外側に配設されたカウンタローラ６６を備え、包材２０の搬送に伴って、前記縦シール部分の合せ面及びストリップテープ３８を強く挟む。
【００２６】
続いて、包材２０は、第２のチャンバ４１から排出され、チューブ支持ローラｒ１２によって案内され、シール部としての、かつ、切断部としてのシール・切断部ｐ１に送られ、該シール・切断部ｐ１において、図示されないシール・切断装置によって挟まれ、所定の間隔ごとに図示されない横シール装置によって横方向にシールされ、切断されて一定量の流動性食品を収容する枕状の原型容器２３が形成される。そして、該原型容器２３は、最終成形搬送装置（ファイナルホルダ）５８に送られ、該最終成形搬送装置５８によって搬送されるとともに、所定の形状に成形され、包装容器３３が完成される。
【００２７】
なお、前記包材１１が乾燥させられる工程、包材１１がチューブ状の形状にされる工程、包材２０に流動性食品が充填される工程等においては、環境を無菌状態に維持する必要がある。そこで、カレンダローラｒ８、エヤナイフ４５、ベンディングローラｒ９、ｒ１１、テンション調整ローラｒ１０、第１のフォーミングローラ４８等が配設される部分を第１のチャンバ１４によって、第２〜第４のフォーミングローラ４９〜５１、充填パイプ５２、縦シール装置５５等が配設される部分を第２のチャンバ４１によって包囲し、前記第１、第２のチャンバ１４、４１を気密構造にし、第１、第２のチャンバ１４、４１内を無菌室とし、該無菌室を無菌状態に維持し、無菌環境下で包材１１、２０を通過させるようにしている。
【００２８】
ところで、前記流動性食品は、あらかじめ調理され、滅菌された後、内容物供給源としての収容容器７１からパイプ７２内を搬送され、充填パイプ５２によって前記包材２０に充填される。したがって、前記流動性食品を包材２０に供給する搬送系において、流動性食品は、パイプ７２、継ぎ目７５、各種のバルブ７６、図示されないアクチュエータ、図示されない制御部品、充填パイプ５２等の搬送要素（部品）を通過させられるので、これらの搬送要素の腐食等が原因となって、流動性食品内に金属製の異物が混入してしまうことがある。
【００２９】
そこで、本実施の形態においては、検査装置によって、流動性食品内に異物が混入しているかどうかの検査を行うようになっている。前記検査装置は、前記シール・切断部ｐ１の近傍であり、かつ、充填機の排出部の近傍に配設され、包材２０が横方向にシールされてから切断されるまでの間に異物が磁化され、包材２０が切断されてから最終成形搬送装置５８に到達させられるまでの間に異物の有無が判断される。そのために、前記シール・切断部ｐ１より上流側の直近に磁化装置８１が、包材２０の切断に伴って形成された原型容器２３を排出するための排出部としてのシュート８２の近傍に磁気センサ８３が配設される。
【００３０】
前記磁化装置８１は、包材２０に対して横方向に、かつ、充填パイプ５２の先端より下方において、包材２０が横方向にシールされた部分、すなわち、横シール部分の直上と対向させて配設される。なお、前記シール・切断装置は、一対のシール・切断ユニットを交互に、かつ、繰り返し上方位置から下方位置に移動させながら包材２０を横方向にシールし、切断する。そこで、磁化装置８１を、上流側のシール・切断装置と下流側のシール装置との間の図示されないフラップに配設することができる。
【００３１】
ところで、異物は、例えば、金属片、ねじ等から成り、充填パイプ５２の先端から包材２０内に進入し、包材２０内において自重で落下し、包材２０の底部分、すなわち、横シール部分の直上で停止する。本実施の形態においては、横シール部分の直上と隣接させて磁化装置８１が配設され、異物が横シール部分の直上に位置するので、異物を効率的に磁化させ、磁性を帯びさせることができる。この場合、包材２０の底部分は原型容器２３の底部分に相当する。
【００３２】
なお、一般的に、充填機において、収容容器７１から充填パイプ５２までの搬送系の各搬送要素には、耐食性を考慮してオーステナイト系のステンレス鋼が使用される。該ステンレス鋼は磁化率の低い金属であるが、本実施の形態において、検出の対象となる異物は、配管系から何らかの理由によって離脱した金属片であり、離脱に至るまでに金属疲労を受けていることが多い。また、オーステナイトは金属疲労によってマルテンサイトに変化するので、金属片の磁化率が高くなる。そこで、本実施の形態において、前記磁化装置８１は、ネオジウム磁石等の強力な永久磁石を一定の方向に配列することによって形成される。
【００３３】
したがって、流動性食品に混入した異物を、磁化装置８１の近隣を通過させることによって容易に磁化させることができる。
【００３４】
このようにして磁化させられた異物は、磁気センサ８３として、ホール素子、磁気抵抗素子、磁気インピーダンス素子等の磁気検出素子を使用することによって、容易に検出することができる。本実施の形態においては、磁気検出素子として磁気インピーダンス素子を使用し、異物を検出するようにしている。前記磁気インピーダンス素子においては、基板上にアモルファスワイヤを配設し、該アモルファスワイヤを荷電させることによって、磁気スピンを発生させるようになっている。したがって、磁化した物体が磁気インピーダンス素子に近づくと、磁気スピンに乱れが生じ、該乱れをインピーダンスの変化として読み取ることができる。
【００３５】
そこで、本実施の形態においては、１５×３０〔ｍｍ〕程度の大きさの複数の磁気インピーダンス素子ｍｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ）を、１列に、又は千鳥状に並べることによって磁気センサ８３が形成される。そして、制御部８５が配設され、該制御部８５の図示されない異物検査処理手段は、異物検査処理を行い、磁気センサ８３のセンサ出力を読み取り、流動性食品内に異物が混入しているかどうかの検査を行う。
【００３６】
続いて、制御部８５の図示されない停止処理手段は、停止処理を行い、異物が検出されると、充填機の全体の駆動を行う充填機駆動部８８を停止させる。
【００３７】
本実施の形態においては、磁気スピンの乱れが生じたかどうかによって流動性食品内に異物が混入しているかどうかの検査が行われるようになっているので、アルミニウム箔をバリヤ層として使用する包装容器においても、検査を行うことができる。
【００３８】
なお、各磁気インピーダンス素子ｍｉを幅広に並べることもできる。また、磁気センサ８３のセンサ出力、すなわち、各磁気インピーダンス素子ｍｉごとの信号を読み取ることによって、異物の位置を特定することができる。その場合、前記制御部８５の図示されない位置判定処理手段は、位置判定処理を行い、各磁気インピーダンス素子ｍｉごとの信号を読み取り、読取結果に基づいて異物の位置を判定する。
【００３９】
本実施の形態において、原型容器２３の幅は、大きいもので１５０〔ｍｍ〕程度であるので、シュート８２上における原型容器２３の位置、及び原型容器２３の幅を考慮して、十分な幅にわたって各インピーダンス素子ｍｉを配設する必要がある。
【００４０】
また、本実施の形態において、異物は横シール部分の直上で停止するので、包材２０が切断され、原型容器２３が形成された後も、原型容器２３の底部分に位置する。そこで、シュート８２の下流側の端部と隣接させて磁気センサ８３を配設するようにしている。したがって、異物と磁気センサ８３とを対向させることができるので、異物の検出精度を高くすることができる。
【００４１】
また、前記シュート８２は、非磁性体、例えば、アルミ、プラスティック等によって形成されるので、シュート８２によって磁気スピンに乱れが生じることがない。したがって、異物の検出精度を高くすることができ、誤作動を起こすのを防止することができる。
【００４２】
そして、前記シュート８２は充填機内に配設されるので、充填機内において流動性食品内に異物が混入しているかどうかの検査を迅速に行うことができる。
【００４３】
また、完成された包装容器３３を搬送ラインとは別に形成された検査ラインに移動させる必要がないので、各ライン間で包装容器３３を移動させる際に包装容器３３が損傷を受けたり、移動に伴って包装容器３３の流れが変化するのに起因して滞留が生じたりすることがなくなる。したがって、包装容器３３の生産効率を向上させることができる。
【００４４】
本実施の形態においては、ブリック型の包装容器３３を使用する場合について説明しているが、ゲーブルトップ型の包装容器を使用する場合、充填機において、流動性食品の充填が行われた後、有底筒状カートンの上端が閉鎖されてシールされ、密封されることによって包装容器が完成させられる。この場合も、充填機内の排出口の付近のコンベヤ、レール等の搬送部材の近傍に磁化装置、磁気センサ等が配設される。そして、コンベヤ、レール等は非磁性体、例えば、アルミ、プラスティック等によって形成される。
【００４５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態における充填機の概念図である。
【図２】本発明の実施の形態における充填機の制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００４７】
３３    包装容器
５２    充填パイプ
７１    収容容器
８１    磁化装置
８２    シュート
８３    磁気センサ
８５    制御部
【図１】
0005032237.tif 000002
【図２】
0005032237.tif 000003