ペットボトルのリーク検査装置
【課題】ペットボトルのリーク検査時に、ペットボトルに高い荷重を加える必要がなく、またペットボトルの高速搬送を可能にする。
【解決手段】ペットボトル１の口部１ｍに係合して気体をペットボトル１内に供給する複数の容器押えヘッド３５と、メインロータ５の固定部に設置されたカム３４と、容器押えヘッド３５に連結されたカムフォロワ２９とを設け、メインロータ５の回転に伴いカムフォロワ２９をカム３４に接触させながら移動させることにより、容器押えヘッド３５を上下動させて容器押えヘッド３５をペットボトル１の口部１ｍに係合可能とし、カム３４にカムフォロワ２９が非接触となる非接触部を設け、非接触部で容器押えヘッド３５の自重によりペットボトル１の口部１ｍを押圧するようにし、容器押えヘッド３５の自重でペットボトル１が変形する際の変形量を抑えるために容器押えヘッド３５の下降を制限するストッパ４０を設けた。
【解決手段】ペットボトル１の口部１ｍに係合して気体をペットボトル１内に供給する複数の容器押えヘッド３５と、メインロータ５の固定部に設置されたカム３４と、容器押えヘッド３５に連結されたカムフォロワ２９とを設け、メインロータ５の回転に伴いカムフォロワ２９をカム３４に接触させながら移動させることにより、容器押えヘッド３５を上下動させて容器押えヘッド３５をペットボトル１の口部１ｍに係合可能とし、カム３４にカムフォロワ２９が非接触となる非接触部を設け、非接触部で容器押えヘッド３５の自重によりペットボトル１の口部１ｍを押圧するようにし、容器押えヘッド３５の自重でペットボトル１が変形する際の変形量を抑えるために容器押えヘッド３５の下降を制限するストッパ４０を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペットボトルのリーク検査装置に係り、特に、ペットボトルに飲料等の液体を充填する前にペットボトルにピンホール等の欠陥がないかを検出する装置であって、ペットボトル内に圧縮空気を充填してペットボトルから圧縮空気がリークするか否かを検出するペットボトルのリーク検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、清涼飲料などを充填するために軽量のプラスチックボトルであるペットボトル（ＰＥＴボトル）が多用されている。ペットボトルに飲料等の液体を充填する前には、ペットボトルにピンホール等の欠陥がないかを検査する必要があり、従来からペットボトルのリーク検査装置が用いられている。このペットボトルのリーク検査装置においては、ペットボトルをスターホイールで移送してメインロータに供給し、ペットボトルをメインロータの容器台上に載置し、加圧ヘッドを下降させてペットボトルの口部に当接させ、加圧ヘッドのパッキンによりペットボトルの口部をシールし、この状態で圧縮空気源から圧縮空気を加圧ヘッドを介してペットボトル内に供給する。そして、ペットボトル内へ所定量の圧縮空気を供給した後に、ペットボトル内を密閉し、メインロータによりペットボトルを搬送しつつ、所定時間経過後に加圧ヘッドに接続された圧力センサによりペットボトル内の圧力を測定し、ペットボトルからのリーク（漏れ）を検出するようにしている。この場合、ペットボトルの口部と加圧ヘッドとの間のシールは、加圧ヘッドに設けられたパッキンをペットボトルの口部に高い荷重を加えて押圧することにより行っている。
【０００３】
本件出願人は、環境負荷低減や廃棄時に容器が潰しやすいといったことから、容器の軽量化に伴いペットボトルの肉厚が薄くなっていくため、リーク検査時に加圧ヘッドによりペットボトルに高い荷重を加えた場合に、ペットボトルの変形の度合いが大きく、シール部からの空気のリーク量が大きいという問題点を解消するために、特開２００４−２０５４５３号公報（特許文献１）において、複数のペットボトルを支持して所定円周上を搬送するメインロータにペットボトルのネックリングを支持するネックリングスターホイールを設け、前記加圧ヘッドからペットボトルに加わる加重をネックリングスターホイールで受けるようにしたペットボトルのリーク検査装置を提案した。このリーク検査装置においては、ネックリングスターホイールの外周側に、ペットボトルの飛び出し防止とペットボトルの位置決めのために、スターホイール用ガイドが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された装置においては、ネックリングスターホイールとペットボトルのネックリングとの間およびスターホイール用ガイドとペットボトルのネックリング外周縁との間に摩擦が生じる。メインロータの搬送速度が低速搬送であれば、摩擦による温度上昇が問題となることはないが、搬送速度が６００ＢＰＭ以上の高速搬送になると、ネックリングスターホイールとペットボトルのネックリングとの接触部およびスターホイール用ガイドとペットボトルのネックリングとの接触部に摩擦熱がより多く発生するため、高速搬送には適しないことが判明した。
【０００６】
そこで、本発明者らは、加圧ヘッドからペットボトルに加わる荷重を受けるネックリングスターホイールを削除して、リーク検査時にペットボトルの高速搬送を可能にするとともに、リーク検査時に加圧ヘッドによりペットボトルに高い荷重を加えていたため、ペットボトルの変形の度合いが大きいという従来の方式の欠点を解消することができる機構について鋭意研究を行ったものである。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ペットボトルのリーク検査時に、ペットボトルに高い荷重を加える必要がなく、またペットボトルの高速搬送を可能にするペットボトルのリーク検査装置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】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、複数のペットボトルを支持して所定円周上を搬送するメインロータと、前記メインロータに設置され、ペットボトルの口部に係合して該口部を押圧するとともに気体をペットボトル内に供給する複数の容器押えヘッドとを備えたペットボトルのリーク検査装置において、前記メインロータの固定部に設置されたカムと、前記容器押えヘッドに連結されるとともに前記カムに接触可能なカムフォロワとを設け、前記メインロータの回転に伴い前記カムフォロワを前記カムに接触させながら移動させることにより、前記容器押えヘッドを上下動させて容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合可能とし、前記カムに前記カムフォロワが非接触となる非接触部を設け、該非接触部において前記容器押えヘッドの自重によりペットボトルの口部を押圧するようにし、前記容器押えヘッドが自重でペットボトルを押圧することによりペットボトルが変形する際の変形量を所定範囲内にするために前記容器押えヘッドの下降を制限するストッパを設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、メインロータの回転に伴って、カムとカムフォロワの作用により容器押えヘッドが下降し、容器押えヘッドがペットボトルの口部に当接する。そして、カムの非接触部にカムフォロワが到達すると、カムフォロワはカム輪郭との接触が解除され、容器押えヘッドはフリーとなり、ペットボトルの口部には容器押えヘッドの自重のみが加わる。ペットボトルは容器押えヘッドの自重により縮み、カムフォロワは所定の量だけ落ち込むが、容器押えヘッドの下降を制限するストッパが設けられているため、容器押えヘッドの下降は規制され、ペットボトルはそれ以上縮むことはない。すなわち、ペットボトルは容器押えヘッドの自重により弾性変形するが、ペットボトルの弾性変形による反力のために、ペットボトルの口部のシールを行うことができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記カムの非接触部は、下方に落ち込んで低くなった段差部からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ストッパは、ペットボトルの変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲になるように前記容器押えヘッドの下降を制限することを特徴とする。より具体的には、容器押えヘッドの自重が２．５〜２．７ｋｇあればペットボトルの口部のシールを行うことができ、そのときのペットボトルの変形量が２ｍｍ程度になるように、ストッパにより容器押えヘッドの下降を制限している。
【００１１】
本発明のペットボトル外観リーク検査機は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペットボトルのリーク検査装置と、該リーク検査装置の後段に設置され、カメラによる撮像によりペットボトルの外観検査を行う外観検査用装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、飲料充填前のペットボトル検査では、外観検査とピンホールなどのリーク検査とが欠かせないものとなるが、従来は、これら外観検査とリーク検査を別々の装置で行ってきたが、本発明のペットボトル外観リーク検査機によれば、飲料充填前のペットボトル検査における外観検査とピンホールなどのリーク検査を１台の装置で行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、容器押えヘッドの自重により、ペットボトルを弾性変形させて口部を密封（シール）するとともに、ストッパにより容器押えヘッドの下降を規制することによりペットボトルの弾性変形量を抑制している。このようにヘッドの下降を規制するストッパを設けることにより、ペットボトルが薄肉の場合にペットボトルが弾性変形内での変形に留まり、荷重を取り除いたときに元の状態に完全に復元可能であり、またシール機能を十分に発揮できる。一方、ペットボトルの肉厚が比較的厚く、ペットボトルの剛性が高い場合には、ペットボトルの弾性変形量が少ないため、容器押えヘッドの下降を規制するストッパは機能しないが、容器押えヘッドの自重によりペットボトルの口部を密封（シール）することができる。
【００１３】
本発明によれば、ペットボトルが薄肉で剛性が低い場合、厚肉で剛性が比較的高い場合のいずれにおいても、カムや容器押えヘッドを含む機器構成要素を変更することなく、ストッパの位置の調整を必要とすることなく、また設計変更等の装置仕様を変更することなく、リーク検査を行うことができる。例えば、液種の切替えに伴い変形量が大きいペットボトルから小さいペットボトルに変更されても、逆に変形量が小さいペットボトルから大きいペットボトルに変更されても、事前に変形量が大きいペットボトルに合わせてストッパの位置を設定しておけば、ストッパの位置を調整したり、取外すことなく、液種切替えが可能となる。
【００１４】
また、本発明によれば、ペットボトルに高い荷重を加えるために必須とされたネックリングスターホイールを設ける必要がないため、リーク検査時にペットボトルの高速搬送が可能となり、スループットを飛躍的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ペットボトル外観リーク検査機の全体構成を示す平面図である。
【図２】図２はリーク検査用メインロータの詳細構造を示す図であり、メインロータの断面図である。
【図３】図３は、ヘッドの詳細構造およびヘッドの周辺機器の構成を示す図である。
【図４】図４は、ペットボトルのリーク検査装置の動作を説明する図である。
【図５】図５は、円筒状のカムを平面に展開した図である。
【図６】図６は、ペットボトルの肉厚が比較的厚く、ペットボトルの剛性が高い場合のヘッドとペットボトルとストッパとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るペットボトルのリーク検査装置の実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。なお、図１乃至図５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、ペットボトル外観リーク検査機の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、ペットボトル外観リーク検査機は、検査対象のペットボトル１に定間隔を形成するための入口スクリュー２と、入口スクリュー２からペットボトル１を受け取って搬送するための入口スターホイール３と、ペットボトル１のリーク検査を行うためのリーク検査用メインロータ５を備えている。さらに、ペットボトル外観リーク検査機は、リーク検査後にペットボトル１の底部外観検査を行うための外観検査用スターホイール６と、底部検査後に口部および胴部の外観検査を行うための外観検査用メインロータ７と、検査後のペットボトル１を良品と不良品とに分けて排出するための排出スターホイール８と、良品のペットボトル１を移送する出口スターホイール９とを備えている。また、検査機内にペットボトル１を搬入するためのエアフローコンベヤＡＦＣ１が入口スクリュー２に隣接して設置されており、検査機からペットボトル１を外部に搬出するためのエアフローコンベヤＡＦＣ２が出口スターホイール９に隣接して設置されている。
【００１７】
図２はリーク検査用メインロータの詳細構造を示す図であり、メインロータの断面図である。図２に示すように、リーク検査用メインロータ５は、図示しない駆動源により回転駆動されるとともにカップリング１１により一体に連結された上下の回転軸１２と、回転軸１２の下部に固定されて回転軸１２と一体的に回転するベースプレート１３と、回転軸１２の上部に固定されて回転軸１２と一体的に回転する支持プレート１４と、上下動してリーク検査時にペットボトル１の口部１ｍに係合する複数のヘッド３５とを備えている。回転軸１２の下部は、軸受が内設された軸受ハウジング１８を介して支持フレーム１９により支持されている。回転軸１２の上部は、支持プレート１４に固定された軸受ハウジング２０内の軸受（図示せず）により支持されている。
【００１８】
前記ベースプレート１３には、ペットボトル１を載置するための容器台１５が設置されている。支持プレート１４には複数のガイドバー２８が立設されており、これらガイドバー２８は所定の円周上に所定の間隔で配置されている。そして、各ガイドバー２８には、カムフォロワ２９を有したスライド部材３０が上下動可能に取り付けられている。各スライド部材３０にはヘッド３５が固定されており、ヘッド３５とスライド部材３０とは一体的に上下動するようになっている。
【００１９】
前記軸受ハウジング２０には、中空の固定軸２１が挿入され支持されており、固定軸２１に固定プレート３２が固定されている。そして、固定プレート３２には、サポート３３を介して円筒状のカム３４が固定されている。円筒状のカム３４の上端面は、全周に亘って高低差を設けて形成されており、円周方向にカム輪郭（ｃａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）を構成している。したがって、メインロータ５の回転に伴って支持プレート１４が回転すると、各スライド部材３０のカムフォロワ２９がカム３４のカム輪郭に追従して上下動し、これにより、スライド部材３０およびヘッド３５がガイドバー２８に沿って上下動するようになっている。また、支持プレート１４の上面には、スライド部材３０の下降を規制するストッパ４０が固定されている。すなわち、スライド部材３０の下降位置はストッパ４０により制限されるようになっており、したがって、スライド部材３０に固定されたヘッド３５の下降位置が制限される。
【００２０】
図３は、ヘッド３５の詳細構造、ヘッド３５の周辺機器の構成および容器台１５の構成を示す図である。ヘッド３５はメインロータ５の所定円周上に複数個（本実施形態では３６個）配置されており、ヘッド３５はペットボトル１の口部１ｍに係合して口部１ｍを押圧する容器押えヘッドを構成している。各ヘッド３５は、スライド部材３０に固定された支持棒３６と、支持棒３６の下端に固定されたヘッド本体３７と、ヘッド本体３７の下端面に貼着されシール部材を構成するパッキン３８と、ヘッド本体３７から下方に突出した略半球状のノズル３９とを備えている。また、ベースプレート１３に設置された容器台１５は、ヘッド３５に対応してメインロータ５の所定円周上に複数個（本実施形態では３６個）配置されている。容器台１５は、昇降軸１６に固定されており、ベースプレート１３に対して昇降可能になっている。すなわち、昇降軸１６を昇降させることにより、ペットボトルの容量に応じて容器台１５の高さを調整できるようになっている。容器台１５の高さを調整した後に、固定用レバー１７を締めることにより、容器台１５の位置決めが可能になっている。図３に示す例においては、容量１０００ｍｌのペットボトルの場合の容器台１５の位置を実線で示し、容量５００ｍｌのペットボトルの場合の容器台１５の位置を二点鎖線で示している。容器台１５の高さを調整することにより、容器台１５に載置されたペットボトル１の口部１ｍの天面は、ボトル容量に拘らず一定の高さになる。
【００２１】
図３に示すように、前記ノズル３９内には圧縮空気をペットボトル１内に噴出する開口３９ａが形成されており、この開口３９ａは、ノズル３９内に形成された連通路３９ｂ及びヘッド本体３７内に形成された連通路３７ａを介して空気供給用チューブ４１に連通されている。空気供給用チューブ４１は、電磁バルブＶおよび配管４２を介してマニホールド４３に連通されており、マニホールド４３は回転軸１２内の連通路（図示せず）を介して圧縮空気源４４（図２参照）に連通されている。また、ヘッド本体３７内の連通路３７ａはセンサ用チューブ４５を介して圧力センサ４６に接続されている。圧力センサ４６は各ヘッド３５に対応して設置されており、本実施形態では３６個設置されている。マニホールド４３は、図３に示すように、支持プレート１４に固定されている。マニホールド４３内にはＨＥＰＡフィルタ４７が収納されており、ＨＥＰＡフィルタ４７によってペットボトル１内に供給される圧縮空気が清浄化されるようになっている。
【００２２】
次に、前述のように構成されたペットボトルのリーク検査装置の動作を図４を参照して説明する。
ペットボトル１が入口スターホイール３からリーク検査用メインロータ５に移送されると、メインロータ５の回転に伴って支持プレート１４が回転し、円筒状のカム３４のカム輪郭とカムフォロワ２９の作用により、図４（ａ）に示すようにヘッド３５が下降し、ヘッド３５のヘッド本体３７がペットボトル１の口部１ｍに当接する。このとき、図４（ｂ）に示すように、ヘッド本体３７の下端面にはパッキン３８が設けられているため、パッキン３８はペットボトル１の口部１ｍの天面に密接する。この際、ペットボトル１にはヘッド３５の自重のみがかかるように設定されている。そして、ペットボトル１はヘッド３５の自重により縮むが、図２の左側部分において示すように、スライド部材３０の下端面がストッパ４０に当接すると、ヘッド３５の下降は規制され、ペットボトル１はそれ以上縮むことはない。すなわち、ペットボトル１はヘッド３５の自重により弾性変形するが、ペットボトル１の弾性変形による反力のためにパッキン３８が押圧され、その結果、ペットボトル１の口部１ｍのシールを行うことができる。
【００２３】
本発明者らは、ペットボトル１の弾性変形の度合とパッキン３８のシール機能との関係を調べるために、検査対象のペットボトルについて繰り返し実験を行った。その結果、容量５００ｍｌおよび１０００ｍｌの薄肉のペットボトルにおいては、容器押えヘッドを構成するヘッド３５の自重が２．５〜２．７ｋｇのとき、ペットボトルの鉛直方向（軸心方向）の変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあれば、ペットボトルが弾性変形内での変形に留まり、荷重を取り除いたときに元の状態に完全に復元可能であり、またパッキンのシール機能を十分に発揮できることを見出したものである。したがって、ヘッド３５の下降を規制するためのストッパ４０の高さは、ペットボトル１の弾性変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内に収まるように設定されている。本実施形態においては、ペットボトル１の弾性変形量が２ｍｍ程度になるように、ストッパ４０の高さを設定している。
【００２４】
このように、ヘッド３５の下端面に設けられたパッキン３８とペットボトル１の口部１ｍとの間のシールが完了すると、図４（ｂ）に示すように、圧縮空気源４４より回転軸１２内の連通路、マニホールド４３、電磁バルブＶ、空気供給用チューブ４１およびヘッド３５内の連通路３７ａを介してノズル３９に供給される。このとき、マニホールド４３からノズル３９に供給される圧縮空気は、ＨＥＰＡフィルタ４７により清浄化されるため、この圧縮空気は高い清浄度を有する。こうして、ノズル３９からペットボトル１内に所定量の清浄な圧縮空気が供給され、ペットボトル１内は所定圧力１９６ｋＰａ（約２ｋｇｆ／ｃｍ２）を有した清浄な圧縮空気が充たされる。
【００２５】
この状態で、ペットボトル１はメインロータ５のピッチ円に沿って搬送され、この搬送中の所定時間経過後に、図４（ｃ）に示すように、圧力センサ４６によりペットボトル１内の圧力が測定される。そして、この所定時間経過後のペットボトル内の圧力が当初の圧力と同一であればペットボトルからのリーク（漏れ）はなく、ペットボトル１にピンホール等の欠陥がないと判定される。この判定後に、図４（ｄ）に示すようにヘッド３５は上昇してペットボトル１の口部１ｍから離間し、リーク検査を終了する。リーク検査終了後に、ペットボトル１はリーク検査用メインロータ５から外観検査用スターホイール６に受け渡され、ペットボトル１の外観検査が行われる。
【００２６】
次に、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すヘッド３５の動作を可能とするためのカム３４とカムフォロワ２９とストッパ４０との関係を説明する。
図５は、円筒状のカム３４を平面に展開した図である。図５に示すように、カム３４は、カムフォロワ２９が接触する接触部と、カムフォロワ２９が非接触になる非接触部からなっている。すなわち、カム３４のカム輪郭（ｃａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）は、前半の円弧状部からなる接触部ＣＰ１と、中間の段差部からなる非接触部ＣＰ２と、後半の円弧状部からなる接触部ＣＰ３とから構成されている。このように、カム輪郭（ｃａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）は、円弧状の連続部から下方に落ち込んだ段差部がある非線形になっている。
【００２７】
図５に示すカム輪郭において、前半の円弧状部からなる接触部ＣＰ１にカムフォロワ２９が接触することにより、図４（ａ）に示すようにヘッド３５が下降してヘッド３５のヘッド本体３７がペットボトル１の口部１ｍに当接する。そして、中間の段差部からなる非接触部ＣＰ２にカムフォロワ２９が到達すると、カムフォロワ２９はカム輪郭との接触が解除され、ヘッド３５はフリーとなり、ペットボトル１の口部１ｍにはヘッド３５の自重のみが加わる。そして、ペットボトル１はヘッド３５の自重により縮み、カムフォロワ２９はΔｈだけ落ち込むが、図２の左側部分において示すように、スライド部材３０の下端面がストッパ４０に当接すると、ヘッド３５の下降は規制され、ペットボトル１はそれ以上縮むことはない。すなわち、ペットボトル１はヘッド３５の自重により弾性変形するが、ペットボトル１の弾性変形による反力のためにパッキン３８が押圧され、その結果、ペットボトル１の口部１ｍのシールを行うことができる。この状態で、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すようにリーク検査が行われる。その後、後半の円弧状部からなる接触部ＣＰ３にカムフォロワ２９が接触することにより、図４（ｄ）に示すようにヘッド３５は上昇してペットボトル１の口部１ｍから離間し、リーク検査を終了する。
【００２８】
以上のように、図１乃至図５に示す本発明のペットボトルのリーク検査装置によれば、容器押えヘッドを構成するヘッド３５の自重により、ペットボトル１を弾性変形させて口部１ｍを密封（シール）するとともに、ストッパ４０によりヘッド３５の下降を規制することによりペットボトル１の弾性変形量を抑制している。このように、ヘッド３５の下降を規制するストッパ４０を設けることにより、ペットボトル１が薄肉の場合にペットボトルが弾性変形内での変形に留まり、荷重を取り除いたときに元の状態に完全に復元可能であり、またパッキンのシール機能を十分に発揮できる。
図６は、ペットボトルの肉厚が比較的厚く、ペットボトルの剛性が高い場合のヘッド３５とペットボトル１とストッパ４０との関係を示す図である。図６に示すように、ペットボトル１の肉厚が比較的厚く、ペットボトル１の剛性が高い場合には、ペットボトル１の弾性変形量が少ないため、スライド部材３０の下端面がストッパ４０に当接することはなく、ヘッド３５の下降を規制するストッパ４０は機能しないが、ヘッド３５の自重によりペットボトル１の口部１ｍを密封（シール）することができる。
【００２９】
このように、本発明のペットボトルのリーク検査装置によれば、ペットボトルが薄肉で剛性が低い場合、厚肉で剛性が比較的高い場合のいずれにおいても、カム３４やヘッド３５を含む機器構成要素を変更することなく、ストッパ４０の位置の調整を必要とすることなく、また設計変更等の装置仕様を変更することなく、リーク検査を行うことができる。
例えば、一般的に飲料の製造ラインは、液種切替えに伴いペットボトル容器の変更が頻繁に行なわれるため、ペットボトルの変形量が１〜３ｍｍの範囲の第１のペットボトル容器群と、変形量が１ｍｍ以下の変形量の第２のペットボトル容器群に分別することにより、第１のペットボトル容器群用に事前にストッパを設定しておけば、液種切替えで第２のペットボトル容器群になったとしても、第２のペットボトル容器群は前記ストッパに接触する前にシール機能が完了するので、ストッパの位置を調整したり、取外すことなく、液種切替えが可能となる。
また、特許文献１に開示されているように、ペットボトルに高い荷重を加えるために必須とされたネックリングスターホイールを設ける必要がないため、リーク検査時にペットボトルの高速搬送が可能となり、スループットを飛躍的に高めることができる。
【００３０】
次に、図１に示すペットボトル外観リーク検査機の全体の動作について説明する。
ペットボトル１は、エアフローコンベヤＡＦＣ１により検査機内に搬入され、入口スクリュー２により隣接するペットボトル間に定間隔を形成した後に入口スターホイール３に移送される。ペットボトル１は、入口スターホイール３によりリーク検査用メインロータ５に移送され、メインロータ５において前述したようにリーク検査が行われる。リーク検査後のペットボトル１は外観検査用スターホイール６に供給され、外観検査用スターホイール６の下方に設置された底検査用カメラ５１によりペットボトル１の底部の外観検査が行われる。その後、ペットボトル１は外観検査用メインロータ７に移送され、外観検査用メインロータ７の側方に設置された２台の口側面検査用カメラ５２および２台の胴検査用カメラ５３によりペットボトル１の口部および胴部の外観検査が行われる。
【００３１】
このようにして、リーク検査および外観検査が終了したペットボトル１は外観検査用メインロータ７から排出スターホイール８に受け渡され、正常なペットボトル１は排出スターホイール８によって移送され、出口スターホイール９を介して次工程に移送される。一方、不良品と判定されたペットボトル１は、不良品排出シュートＳ１又はＳ２の位置で排出スターホイール８による支持が解除され、ペットボトル１は不良品排出シュートＳ１又はＳ２に排出される。なお、不良品排出シュートＳ１はリーク検査において不良品と判定されたペットボトルを排出するためのものであり、不良品排出シュートＳ２は外観検査において不良品と判定されたペットボトルを排出するためのものである。
【００３２】
近年、清涼飲料容器の主流は、壜や缶からペットボトルへと移行している。インプラント成形による充填ラインも増え、ブロー成形後の検査がより重要となっている。飲料充填前のペットボトル検査では、外観検査とピンホールなどのリーク検査とが欠かせないものとなるが、従来は、これら外観検査とリーク検査を別々の装置で行ってきた。図１に示すペットボトル外観リーク検査機によれば、飲料充填前のペットボトル検査における外観検査とピンホールなどのリーク検査を１台の装置で行うことが可能となる。
【００３３】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ペットボトル
１ｍ 口部
２ 入口スクリュー
３ 入口スターホイール
５ リーク検査用メインロータ
６ 外観検査用スターホイール
７ 外観検査用メインロータ
８ 排出スターホイール
９ 出口スターホイール
１１ カップリング
１２ 回転軸
１３ ベースプレート
１４ 支持プレート
１５ 容器台
１６ 昇降軸
１７ 固定用レバー
１８ 軸受ハウジング
１９ 支持フレーム
２０ 軸受ハウジング
２１ 固定軸
２８ ガイドバー
２９ カムフォロワ
３０ スライド部材
３２ 固定プレート
３３ サポート
３４ 円筒状のカム
３５ ヘッド
３６ 支持棒
３７ ヘッド本体
３７ａ 連通路
３８ パッキン
３９ ノズル
３９ａ 開口
３９ｂ 連通路
４０ ストッパ
４１ 空気供給用チューブ
４２ 配管
４３ マニホールド
４４ 圧縮空気源
４５ センサ用チューブ
４６ 圧力センサ
４７ ＨＥＰＡフィルタ
５１ 底検査用カメラ
５２ 口側面検査用カメラ
５３ 胴検査用カメラ
ＡＦＣ１，ＡＦＣ２ エアフローコンベヤ
ＣＰ１，ＣＰ３ 接触部
ＣＰ３ 非接触部
Ｓ１，Ｓ２ 不良品排出シュート
Ｖ 電磁バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペットボトルのリーク検査装置に係り、特に、ペットボトルに飲料等の液体を充填する前にペットボトルにピンホール等の欠陥がないかを検出する装置であって、ペットボトル内に圧縮空気を充填してペットボトルから圧縮空気がリークするか否かを検出するペットボトルのリーク検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、清涼飲料などを充填するために軽量のプラスチックボトルであるペットボトル（ＰＥＴボトル）が多用されている。ペットボトルに飲料等の液体を充填する前には、ペットボトルにピンホール等の欠陥がないかを検査する必要があり、従来からペットボトルのリーク検査装置が用いられている。このペットボトルのリーク検査装置においては、ペットボトルをスターホイールで移送してメインロータに供給し、ペットボトルをメインロータの容器台上に載置し、加圧ヘッドを下降させてペットボトルの口部に当接させ、加圧ヘッドのパッキンによりペットボトルの口部をシールし、この状態で圧縮空気源から圧縮空気を加圧ヘッドを介してペットボトル内に供給する。そして、ペットボトル内へ所定量の圧縮空気を供給した後に、ペットボトル内を密閉し、メインロータによりペットボトルを搬送しつつ、所定時間経過後に加圧ヘッドに接続された圧力センサによりペットボトル内の圧力を測定し、ペットボトルからのリーク（漏れ）を検出するようにしている。この場合、ペットボトルの口部と加圧ヘッドとの間のシールは、加圧ヘッドに設けられたパッキンをペットボトルの口部に高い荷重を加えて押圧することにより行っている。
【０００３】
本件出願人は、環境負荷低減や廃棄時に容器が潰しやすいといったことから、容器の軽量化に伴いペットボトルの肉厚が薄くなっていくため、リーク検査時に加圧ヘッドによりペットボトルに高い荷重を加えた場合に、ペットボトルの変形の度合いが大きく、シール部からの空気のリーク量が大きいという問題点を解消するために、特開２００４−２０５４５３号公報（特許文献１）において、複数のペットボトルを支持して所定円周上を搬送するメインロータにペットボトルのネックリングを支持するネックリングスターホイールを設け、前記加圧ヘッドからペットボトルに加わる加重をネックリングスターホイールで受けるようにしたペットボトルのリーク検査装置を提案した。このリーク検査装置においては、ネックリングスターホイールの外周側に、ペットボトルの飛び出し防止とペットボトルの位置決めのために、スターホイール用ガイドが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された装置においては、ネックリングスターホイールとペットボトルのネックリングとの間およびスターホイール用ガイドとペットボトルのネックリング外周縁との間に摩擦が生じる。メインロータの搬送速度が低速搬送であれば、摩擦による温度上昇が問題となることはないが、搬送速度が６００ＢＰＭ以上の高速搬送になると、ネックリングスターホイールとペットボトルのネックリングとの接触部およびスターホイール用ガイドとペットボトルのネックリングとの接触部に摩擦熱がより多く発生するため、高速搬送には適しないことが判明した。
【０００６】
そこで、本発明者らは、加圧ヘッドからペットボトルに加わる荷重を受けるネックリングスターホイールを削除して、リーク検査時にペットボトルの高速搬送を可能にするとともに、リーク検査時に加圧ヘッドによりペットボトルに高い荷重を加えていたため、ペットボトルの変形の度合いが大きいという従来の方式の欠点を解消することができる機構について鋭意研究を行ったものである。
【０００７】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、ペットボトルのリーク検査時に、ペットボトルに高い荷重を加える必要がなく、またペットボトルの高速搬送を可能にするペットボトルのリーク検査装置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】
【０００８】
上述の目的を達成するため、本発明の第１の態様は、複数のペットボトルを支持して所定円周上を搬送するメインロータと、前記メインロータに設置され、ペットボトルの口部に係合して該口部を押圧するとともに気体をペットボトル内に供給する複数の容器押えヘッドとを備えたペットボトルのリーク検査装置において、前記メインロータの固定部に設置されたカムと、前記容器押えヘッドに連結されるとともに前記カムに接触可能なカムフォロワとを設け、前記メインロータの回転に伴い前記カムフォロワを前記カムに接触させながら移動させることにより、前記容器押えヘッドを上下動させて容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合可能とし、前記カムに前記カムフォロワが非接触となる非接触部を設け、該非接触部において前記容器押えヘッドの自重によりペットボトルの口部を押圧するようにし、前記容器押えヘッドが自重でペットボトルを押圧することによりペットボトルが変形する際の変形量を所定範囲内にするために前記容器押えヘッドの下降を制限するストッパを設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、メインロータの回転に伴って、カムとカムフォロワの作用により容器押えヘッドが下降し、容器押えヘッドがペットボトルの口部に当接する。そして、カムの非接触部にカムフォロワが到達すると、カムフォロワはカム輪郭との接触が解除され、容器押えヘッドはフリーとなり、ペットボトルの口部には容器押えヘッドの自重のみが加わる。ペットボトルは容器押えヘッドの自重により縮み、カムフォロワは所定の量だけ落ち込むが、容器押えヘッドの下降を制限するストッパが設けられているため、容器押えヘッドの下降は規制され、ペットボトルはそれ以上縮むことはない。すなわち、ペットボトルは容器押えヘッドの自重により弾性変形するが、ペットボトルの弾性変形による反力のために、ペットボトルの口部のシールを行うことができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記カムの非接触部は、下方に落ち込んで低くなった段差部からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記ストッパは、ペットボトルの変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲になるように前記容器押えヘッドの下降を制限することを特徴とする。より具体的には、容器押えヘッドの自重が２．５〜２．７ｋｇあればペットボトルの口部のシールを行うことができ、そのときのペットボトルの変形量が２ｍｍ程度になるように、ストッパにより容器押えヘッドの下降を制限している。
【００１１】
本発明のペットボトル外観リーク検査機は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペットボトルのリーク検査装置と、該リーク検査装置の後段に設置され、カメラによる撮像によりペットボトルの外観検査を行う外観検査用装置とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、飲料充填前のペットボトル検査では、外観検査とピンホールなどのリーク検査とが欠かせないものとなるが、従来は、これら外観検査とリーク検査を別々の装置で行ってきたが、本発明のペットボトル外観リーク検査機によれば、飲料充填前のペットボトル検査における外観検査とピンホールなどのリーク検査を１台の装置で行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、容器押えヘッドの自重により、ペットボトルを弾性変形させて口部を密封（シール）するとともに、ストッパにより容器押えヘッドの下降を規制することによりペットボトルの弾性変形量を抑制している。このようにヘッドの下降を規制するストッパを設けることにより、ペットボトルが薄肉の場合にペットボトルが弾性変形内での変形に留まり、荷重を取り除いたときに元の状態に完全に復元可能であり、またシール機能を十分に発揮できる。一方、ペットボトルの肉厚が比較的厚く、ペットボトルの剛性が高い場合には、ペットボトルの弾性変形量が少ないため、容器押えヘッドの下降を規制するストッパは機能しないが、容器押えヘッドの自重によりペットボトルの口部を密封（シール）することができる。
【００１３】
本発明によれば、ペットボトルが薄肉で剛性が低い場合、厚肉で剛性が比較的高い場合のいずれにおいても、カムや容器押えヘッドを含む機器構成要素を変更することなく、ストッパの位置の調整を必要とすることなく、また設計変更等の装置仕様を変更することなく、リーク検査を行うことができる。例えば、液種の切替えに伴い変形量が大きいペットボトルから小さいペットボトルに変更されても、逆に変形量が小さいペットボトルから大きいペットボトルに変更されても、事前に変形量が大きいペットボトルに合わせてストッパの位置を設定しておけば、ストッパの位置を調整したり、取外すことなく、液種切替えが可能となる。
【００１４】
また、本発明によれば、ペットボトルに高い荷重を加えるために必須とされたネックリングスターホイールを設ける必要がないため、リーク検査時にペットボトルの高速搬送が可能となり、スループットを飛躍的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ペットボトル外観リーク検査機の全体構成を示す平面図である。
【図２】図２はリーク検査用メインロータの詳細構造を示す図であり、メインロータの断面図である。
【図３】図３は、ヘッドの詳細構造およびヘッドの周辺機器の構成を示す図である。
【図４】図４は、ペットボトルのリーク検査装置の動作を説明する図である。
【図５】図５は、円筒状のカムを平面に展開した図である。
【図６】図６は、ペットボトルの肉厚が比較的厚く、ペットボトルの剛性が高い場合のヘッドとペットボトルとストッパとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るペットボトルのリーク検査装置の実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。なお、図１乃至図５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、ペットボトル外観リーク検査機の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、ペットボトル外観リーク検査機は、検査対象のペットボトル１に定間隔を形成するための入口スクリュー２と、入口スクリュー２からペットボトル１を受け取って搬送するための入口スターホイール３と、ペットボトル１のリーク検査を行うためのリーク検査用メインロータ５を備えている。さらに、ペットボトル外観リーク検査機は、リーク検査後にペットボトル１の底部外観検査を行うための外観検査用スターホイール６と、底部検査後に口部および胴部の外観検査を行うための外観検査用メインロータ７と、検査後のペットボトル１を良品と不良品とに分けて排出するための排出スターホイール８と、良品のペットボトル１を移送する出口スターホイール９とを備えている。また、検査機内にペットボトル１を搬入するためのエアフローコンベヤＡＦＣ１が入口スクリュー２に隣接して設置されており、検査機からペットボトル１を外部に搬出するためのエアフローコンベヤＡＦＣ２が出口スターホイール９に隣接して設置されている。
【００１７】
図２はリーク検査用メインロータの詳細構造を示す図であり、メインロータの断面図である。図２に示すように、リーク検査用メインロータ５は、図示しない駆動源により回転駆動されるとともにカップリング１１により一体に連結された上下の回転軸１２と、回転軸１２の下部に固定されて回転軸１２と一体的に回転するベースプレート１３と、回転軸１２の上部に固定されて回転軸１２と一体的に回転する支持プレート１４と、上下動してリーク検査時にペットボトル１の口部１ｍに係合する複数のヘッド３５とを備えている。回転軸１２の下部は、軸受が内設された軸受ハウジング１８を介して支持フレーム１９により支持されている。回転軸１２の上部は、支持プレート１４に固定された軸受ハウジング２０内の軸受（図示せず）により支持されている。
【００１８】
前記ベースプレート１３には、ペットボトル１を載置するための容器台１５が設置されている。支持プレート１４には複数のガイドバー２８が立設されており、これらガイドバー２８は所定の円周上に所定の間隔で配置されている。そして、各ガイドバー２８には、カムフォロワ２９を有したスライド部材３０が上下動可能に取り付けられている。各スライド部材３０にはヘッド３５が固定されており、ヘッド３５とスライド部材３０とは一体的に上下動するようになっている。
【００１９】
前記軸受ハウジング２０には、中空の固定軸２１が挿入され支持されており、固定軸２１に固定プレート３２が固定されている。そして、固定プレート３２には、サポート３３を介して円筒状のカム３４が固定されている。円筒状のカム３４の上端面は、全周に亘って高低差を設けて形成されており、円周方向にカム輪郭（ｃａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）を構成している。したがって、メインロータ５の回転に伴って支持プレート１４が回転すると、各スライド部材３０のカムフォロワ２９がカム３４のカム輪郭に追従して上下動し、これにより、スライド部材３０およびヘッド３５がガイドバー２８に沿って上下動するようになっている。また、支持プレート１４の上面には、スライド部材３０の下降を規制するストッパ４０が固定されている。すなわち、スライド部材３０の下降位置はストッパ４０により制限されるようになっており、したがって、スライド部材３０に固定されたヘッド３５の下降位置が制限される。
【００２０】
図３は、ヘッド３５の詳細構造、ヘッド３５の周辺機器の構成および容器台１５の構成を示す図である。ヘッド３５はメインロータ５の所定円周上に複数個（本実施形態では３６個）配置されており、ヘッド３５はペットボトル１の口部１ｍに係合して口部１ｍを押圧する容器押えヘッドを構成している。各ヘッド３５は、スライド部材３０に固定された支持棒３６と、支持棒３６の下端に固定されたヘッド本体３７と、ヘッド本体３７の下端面に貼着されシール部材を構成するパッキン３８と、ヘッド本体３７から下方に突出した略半球状のノズル３９とを備えている。また、ベースプレート１３に設置された容器台１５は、ヘッド３５に対応してメインロータ５の所定円周上に複数個（本実施形態では３６個）配置されている。容器台１５は、昇降軸１６に固定されており、ベースプレート１３に対して昇降可能になっている。すなわち、昇降軸１６を昇降させることにより、ペットボトルの容量に応じて容器台１５の高さを調整できるようになっている。容器台１５の高さを調整した後に、固定用レバー１７を締めることにより、容器台１５の位置決めが可能になっている。図３に示す例においては、容量１０００ｍｌのペットボトルの場合の容器台１５の位置を実線で示し、容量５００ｍｌのペットボトルの場合の容器台１５の位置を二点鎖線で示している。容器台１５の高さを調整することにより、容器台１５に載置されたペットボトル１の口部１ｍの天面は、ボトル容量に拘らず一定の高さになる。
【００２１】
図３に示すように、前記ノズル３９内には圧縮空気をペットボトル１内に噴出する開口３９ａが形成されており、この開口３９ａは、ノズル３９内に形成された連通路３９ｂ及びヘッド本体３７内に形成された連通路３７ａを介して空気供給用チューブ４１に連通されている。空気供給用チューブ４１は、電磁バルブＶおよび配管４２を介してマニホールド４３に連通されており、マニホールド４３は回転軸１２内の連通路（図示せず）を介して圧縮空気源４４（図２参照）に連通されている。また、ヘッド本体３７内の連通路３７ａはセンサ用チューブ４５を介して圧力センサ４６に接続されている。圧力センサ４６は各ヘッド３５に対応して設置されており、本実施形態では３６個設置されている。マニホールド４３は、図３に示すように、支持プレート１４に固定されている。マニホールド４３内にはＨＥＰＡフィルタ４７が収納されており、ＨＥＰＡフィルタ４７によってペットボトル１内に供給される圧縮空気が清浄化されるようになっている。
【００２２】
次に、前述のように構成されたペットボトルのリーク検査装置の動作を図４を参照して説明する。
ペットボトル１が入口スターホイール３からリーク検査用メインロータ５に移送されると、メインロータ５の回転に伴って支持プレート１４が回転し、円筒状のカム３４のカム輪郭とカムフォロワ２９の作用により、図４（ａ）に示すようにヘッド３５が下降し、ヘッド３５のヘッド本体３７がペットボトル１の口部１ｍに当接する。このとき、図４（ｂ）に示すように、ヘッド本体３７の下端面にはパッキン３８が設けられているため、パッキン３８はペットボトル１の口部１ｍの天面に密接する。この際、ペットボトル１にはヘッド３５の自重のみがかかるように設定されている。そして、ペットボトル１はヘッド３５の自重により縮むが、図２の左側部分において示すように、スライド部材３０の下端面がストッパ４０に当接すると、ヘッド３５の下降は規制され、ペットボトル１はそれ以上縮むことはない。すなわち、ペットボトル１はヘッド３５の自重により弾性変形するが、ペットボトル１の弾性変形による反力のためにパッキン３８が押圧され、その結果、ペットボトル１の口部１ｍのシールを行うことができる。
【００２３】
本発明者らは、ペットボトル１の弾性変形の度合とパッキン３８のシール機能との関係を調べるために、検査対象のペットボトルについて繰り返し実験を行った。その結果、容量５００ｍｌおよび１０００ｍｌの薄肉のペットボトルにおいては、容器押えヘッドを構成するヘッド３５の自重が２．５〜２．７ｋｇのとき、ペットボトルの鉛直方向（軸心方向）の変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内にあれば、ペットボトルが弾性変形内での変形に留まり、荷重を取り除いたときに元の状態に完全に復元可能であり、またパッキンのシール機能を十分に発揮できることを見出したものである。したがって、ヘッド３５の下降を規制するためのストッパ４０の高さは、ペットボトル１の弾性変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内に収まるように設定されている。本実施形態においては、ペットボトル１の弾性変形量が２ｍｍ程度になるように、ストッパ４０の高さを設定している。
【００２４】
このように、ヘッド３５の下端面に設けられたパッキン３８とペットボトル１の口部１ｍとの間のシールが完了すると、図４（ｂ）に示すように、圧縮空気源４４より回転軸１２内の連通路、マニホールド４３、電磁バルブＶ、空気供給用チューブ４１およびヘッド３５内の連通路３７ａを介してノズル３９に供給される。このとき、マニホールド４３からノズル３９に供給される圧縮空気は、ＨＥＰＡフィルタ４７により清浄化されるため、この圧縮空気は高い清浄度を有する。こうして、ノズル３９からペットボトル１内に所定量の清浄な圧縮空気が供給され、ペットボトル１内は所定圧力１９６ｋＰａ（約２ｋｇｆ／ｃｍ２）を有した清浄な圧縮空気が充たされる。
【００２５】
この状態で、ペットボトル１はメインロータ５のピッチ円に沿って搬送され、この搬送中の所定時間経過後に、図４（ｃ）に示すように、圧力センサ４６によりペットボトル１内の圧力が測定される。そして、この所定時間経過後のペットボトル内の圧力が当初の圧力と同一であればペットボトルからのリーク（漏れ）はなく、ペットボトル１にピンホール等の欠陥がないと判定される。この判定後に、図４（ｄ）に示すようにヘッド３５は上昇してペットボトル１の口部１ｍから離間し、リーク検査を終了する。リーク検査終了後に、ペットボトル１はリーク検査用メインロータ５から外観検査用スターホイール６に受け渡され、ペットボトル１の外観検査が行われる。
【００２６】
次に、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すヘッド３５の動作を可能とするためのカム３４とカムフォロワ２９とストッパ４０との関係を説明する。
図５は、円筒状のカム３４を平面に展開した図である。図５に示すように、カム３４は、カムフォロワ２９が接触する接触部と、カムフォロワ２９が非接触になる非接触部からなっている。すなわち、カム３４のカム輪郭（ｃａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）は、前半の円弧状部からなる接触部ＣＰ１と、中間の段差部からなる非接触部ＣＰ２と、後半の円弧状部からなる接触部ＣＰ３とから構成されている。このように、カム輪郭（ｃａｍ ｐｒｏｆｉｌｅ）は、円弧状の連続部から下方に落ち込んだ段差部がある非線形になっている。
【００２７】
図５に示すカム輪郭において、前半の円弧状部からなる接触部ＣＰ１にカムフォロワ２９が接触することにより、図４（ａ）に示すようにヘッド３５が下降してヘッド３５のヘッド本体３７がペットボトル１の口部１ｍに当接する。そして、中間の段差部からなる非接触部ＣＰ２にカムフォロワ２９が到達すると、カムフォロワ２９はカム輪郭との接触が解除され、ヘッド３５はフリーとなり、ペットボトル１の口部１ｍにはヘッド３５の自重のみが加わる。そして、ペットボトル１はヘッド３５の自重により縮み、カムフォロワ２９はΔｈだけ落ち込むが、図２の左側部分において示すように、スライド部材３０の下端面がストッパ４０に当接すると、ヘッド３５の下降は規制され、ペットボトル１はそれ以上縮むことはない。すなわち、ペットボトル１はヘッド３５の自重により弾性変形するが、ペットボトル１の弾性変形による反力のためにパッキン３８が押圧され、その結果、ペットボトル１の口部１ｍのシールを行うことができる。この状態で、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すようにリーク検査が行われる。その後、後半の円弧状部からなる接触部ＣＰ３にカムフォロワ２９が接触することにより、図４（ｄ）に示すようにヘッド３５は上昇してペットボトル１の口部１ｍから離間し、リーク検査を終了する。
【００２８】
以上のように、図１乃至図５に示す本発明のペットボトルのリーク検査装置によれば、容器押えヘッドを構成するヘッド３５の自重により、ペットボトル１を弾性変形させて口部１ｍを密封（シール）するとともに、ストッパ４０によりヘッド３５の下降を規制することによりペットボトル１の弾性変形量を抑制している。このように、ヘッド３５の下降を規制するストッパ４０を設けることにより、ペットボトル１が薄肉の場合にペットボトルが弾性変形内での変形に留まり、荷重を取り除いたときに元の状態に完全に復元可能であり、またパッキンのシール機能を十分に発揮できる。
図６は、ペットボトルの肉厚が比較的厚く、ペットボトルの剛性が高い場合のヘッド３５とペットボトル１とストッパ４０との関係を示す図である。図６に示すように、ペットボトル１の肉厚が比較的厚く、ペットボトル１の剛性が高い場合には、ペットボトル１の弾性変形量が少ないため、スライド部材３０の下端面がストッパ４０に当接することはなく、ヘッド３５の下降を規制するストッパ４０は機能しないが、ヘッド３５の自重によりペットボトル１の口部１ｍを密封（シール）することができる。
【００２９】
このように、本発明のペットボトルのリーク検査装置によれば、ペットボトルが薄肉で剛性が低い場合、厚肉で剛性が比較的高い場合のいずれにおいても、カム３４やヘッド３５を含む機器構成要素を変更することなく、ストッパ４０の位置の調整を必要とすることなく、また設計変更等の装置仕様を変更することなく、リーク検査を行うことができる。
例えば、一般的に飲料の製造ラインは、液種切替えに伴いペットボトル容器の変更が頻繁に行なわれるため、ペットボトルの変形量が１〜３ｍｍの範囲の第１のペットボトル容器群と、変形量が１ｍｍ以下の変形量の第２のペットボトル容器群に分別することにより、第１のペットボトル容器群用に事前にストッパを設定しておけば、液種切替えで第２のペットボトル容器群になったとしても、第２のペットボトル容器群は前記ストッパに接触する前にシール機能が完了するので、ストッパの位置を調整したり、取外すことなく、液種切替えが可能となる。
また、特許文献１に開示されているように、ペットボトルに高い荷重を加えるために必須とされたネックリングスターホイールを設ける必要がないため、リーク検査時にペットボトルの高速搬送が可能となり、スループットを飛躍的に高めることができる。
【００３０】
次に、図１に示すペットボトル外観リーク検査機の全体の動作について説明する。
ペットボトル１は、エアフローコンベヤＡＦＣ１により検査機内に搬入され、入口スクリュー２により隣接するペットボトル間に定間隔を形成した後に入口スターホイール３に移送される。ペットボトル１は、入口スターホイール３によりリーク検査用メインロータ５に移送され、メインロータ５において前述したようにリーク検査が行われる。リーク検査後のペットボトル１は外観検査用スターホイール６に供給され、外観検査用スターホイール６の下方に設置された底検査用カメラ５１によりペットボトル１の底部の外観検査が行われる。その後、ペットボトル１は外観検査用メインロータ７に移送され、外観検査用メインロータ７の側方に設置された２台の口側面検査用カメラ５２および２台の胴検査用カメラ５３によりペットボトル１の口部および胴部の外観検査が行われる。
【００３１】
このようにして、リーク検査および外観検査が終了したペットボトル１は外観検査用メインロータ７から排出スターホイール８に受け渡され、正常なペットボトル１は排出スターホイール８によって移送され、出口スターホイール９を介して次工程に移送される。一方、不良品と判定されたペットボトル１は、不良品排出シュートＳ１又はＳ２の位置で排出スターホイール８による支持が解除され、ペットボトル１は不良品排出シュートＳ１又はＳ２に排出される。なお、不良品排出シュートＳ１はリーク検査において不良品と判定されたペットボトルを排出するためのものであり、不良品排出シュートＳ２は外観検査において不良品と判定されたペットボトルを排出するためのものである。
【００３２】
近年、清涼飲料容器の主流は、壜や缶からペットボトルへと移行している。インプラント成形による充填ラインも増え、ブロー成形後の検査がより重要となっている。飲料充填前のペットボトル検査では、外観検査とピンホールなどのリーク検査とが欠かせないものとなるが、従来は、これら外観検査とリーク検査を別々の装置で行ってきた。図１に示すペットボトル外観リーク検査機によれば、飲料充填前のペットボトル検査における外観検査とピンホールなどのリーク検査を１台の装置で行うことが可能となる。
【００３３】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ペットボトル
１ｍ 口部
２ 入口スクリュー
３ 入口スターホイール
５ リーク検査用メインロータ
６ 外観検査用スターホイール
７ 外観検査用メインロータ
８ 排出スターホイール
９ 出口スターホイール
１１ カップリング
１２ 回転軸
１３ ベースプレート
１４ 支持プレート
１５ 容器台
１６ 昇降軸
１７ 固定用レバー
１８ 軸受ハウジング
１９ 支持フレーム
２０ 軸受ハウジング
２１ 固定軸
２８ ガイドバー
２９ カムフォロワ
３０ スライド部材
３２ 固定プレート
３３ サポート
３４ 円筒状のカム
３５ ヘッド
３６ 支持棒
３７ ヘッド本体
３７ａ 連通路
３８ パッキン
３９ ノズル
３９ａ 開口
３９ｂ 連通路
４０ ストッパ
４１ 空気供給用チューブ
４２ 配管
４３ マニホールド
４４ 圧縮空気源
４５ センサ用チューブ
４６ 圧力センサ
４７ ＨＥＰＡフィルタ
５１ 底検査用カメラ
５２ 口側面検査用カメラ
５３ 胴検査用カメラ
ＡＦＣ１，ＡＦＣ２ エアフローコンベヤ
ＣＰ１，ＣＰ３ 接触部
ＣＰ３ 非接触部
Ｓ１，Ｓ２ 不良品排出シュート
Ｖ 電磁バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のペットボトルを支持して所定円周上を搬送するメインロータと、
前記メインロータに設置され、ペットボトルの口部に係合して該口部を押圧するとともに気体をペットボトル内に供給する複数の容器押えヘッドとを備えたペットボトルのリーク検査装置において、
前記メインロータの固定部に設置されたカムと、前記容器押えヘッドに連結されるとともに前記カムに接触可能なカムフォロワとを設け、前記メインロータの回転に伴い前記カムフォロワを前記カムに接触させながら移動させることにより、前記容器押えヘッドを上下動させて容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合可能とし、
前記カムに前記カムフォロワが非接触となる非接触部を設け、該非接触部において前記容器押えヘッドの自重によりペットボトルの口部を押圧するようにし、
前記容器押えヘッドが自重でペットボトルを押圧することによりペットボトルが変形する際の変形量を所定範囲内にするために前記容器押えヘッドの下降を制限するストッパを設けたことを特徴とするペットボトルのリーク検査装置。
【請求項２】
前記カムの非接触部は、下方に落ち込んで低くなった段差部からなることを特徴とする請求項１記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項３】
前記ストッパは、ペットボトルの変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲になるように前記容器押えヘッドの下降を制限することを特徴とする請求項１および２記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペットボトルのリーク検査装置と、該リーク検査装置の後段に設置され、カメラによる撮像によりペットボトルの外観検査を行う外観検査用装置とを備えたことを特徴とするペットボトル外観リーク検査機。
【請求項１】
複数のペットボトルを支持して所定円周上を搬送するメインロータと、
前記メインロータに設置され、ペットボトルの口部に係合して該口部を押圧するとともに気体をペットボトル内に供給する複数の容器押えヘッドとを備えたペットボトルのリーク検査装置において、
前記メインロータの固定部に設置されたカムと、前記容器押えヘッドに連結されるとともに前記カムに接触可能なカムフォロワとを設け、前記メインロータの回転に伴い前記カムフォロワを前記カムに接触させながら移動させることにより、前記容器押えヘッドを上下動させて容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合可能とし、
前記カムに前記カムフォロワが非接触となる非接触部を設け、該非接触部において前記容器押えヘッドの自重によりペットボトルの口部を押圧するようにし、
前記容器押えヘッドが自重でペットボトルを押圧することによりペットボトルが変形する際の変形量を所定範囲内にするために前記容器押えヘッドの下降を制限するストッパを設けたことを特徴とするペットボトルのリーク検査装置。
【請求項２】
前記カムの非接触部は、下方に落ち込んで低くなった段差部からなることを特徴とする請求項１記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項３】
前記ストッパは、ペットボトルの変形量が１ｍｍ〜３ｍｍの範囲になるように前記容器押えヘッドの下降を制限することを特徴とする請求項１および２記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のペットボトルのリーク検査装置と、該リーク検査装置の後段に設置され、カメラによる撮像によりペットボトルの外観検査を行う外観検査用装置とを備えたことを特徴とするペットボトル外観リーク検査機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５８９２０（Ｐ２０１１−５８９２０Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０８０２９（Ｐ２００９−２０８０２９）
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（３９００１４６６１）キリンテクノシステム株式会社 (126)
【Ｆターム（参考）】
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