ペットボトルのリーク検査装置
【課題】ペットボトルのサポートリングをメインロータに設けられたポケットで支持し、このポケットによる支持と同時にヘッドによるペットボトルの口部シールを行うことによりチャック機構を不要にすることができるペットボトルのリーク検査装置を提供する。
【解決手段】ペットボトル１を支持して搬送するメインロータ５と、ペットボトル１の口部１ｍに係合して口部１ｍをシールするとともに気体をペットボトル１内に供給する複数のヘッド３５とを備え、メインロータ５にペットボトル１のサポートリング１ａを支持するポケット１７を設け、ヘッド３５からペットボトル１に加わる荷重をポケット１７で受けることを可能とし、ペットボトル１をメインロータ５に受け渡す際に、ペットボトル１のサポートリング１ａがメインロータ５のポケット１７により支持されると同時又は直後にヘッド３５をペットボトル１の口部１ｍに係合させて口部１ｍをシールするようにした。
【解決手段】ペットボトル１を支持して搬送するメインロータ５と、ペットボトル１の口部１ｍに係合して口部１ｍをシールするとともに気体をペットボトル１内に供給する複数のヘッド３５とを備え、メインロータ５にペットボトル１のサポートリング１ａを支持するポケット１７を設け、ヘッド３５からペットボトル１に加わる荷重をポケット１７で受けることを可能とし、ペットボトル１をメインロータ５に受け渡す際に、ペットボトル１のサポートリング１ａがメインロータ５のポケット１７により支持されると同時又は直後にヘッド３５をペットボトル１の口部１ｍに係合させて口部１ｍをシールするようにした。
【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ピンホール等の欠陥を検出するために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査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る。従来、ペットボトルのリーク（ピンホール漏れ）を検査をする方法として、ペットボトルをメインロータの容器台上に載置し、ヘッドを下降させてペットボトルの口部に当接させてペットボトルを口部と底部で挟むことで口部をシールする方法（特許文献１）と、ペットボトルのサポートリング（ネックリング）の下面をチャック機構などで保持し、ヘッドを下降させてペットボトルの口部に当接させてペットボトルを口部とサポートリング下面で挟むことで口部をシールする方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０５００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された装置のように、ペットボトルを口部と底部で挟む場合、容器の座屈強度が必要で、昨今のペットボトルの軽量化および薄肉化に伴い、シール時に容器変形を生じさせたり、容器変形による検査が不安定になるなどの問題が発生してきた。また、ペットボトルの軽量化および薄肉化に伴い、容器の伸縮性が増して来ており、ヘッドを軽量化した場合、圧縮空気を注入した際に縮んだ容器が伸びる現象で、ヘッドを押し返してしまい、シールができない場合がある。
【０００５】
また、ペットボトルを口部とサポートリング下面で挟む場合、連続で搬送されるペットボトルを保持した後に口部をシールするため、入口スターホイールなどから受け渡されたペットボトルを保持する区間が必要で、そのためにチャックやグリッパなどペットボトルを把持する機構が必要で、装置が複雑になるという欠点がある。そのため、ペットボトルを把持する機構を、強制的に開閉動作を生じさせるカムなどを使用せず、ペットボトルの出し入れが容易な弱いバネ力だけを利用したチャック機構とし、開閉機構を簡素化している。しかしながら、開閉機構の簡素化に伴って強度が不足し、ペットボトルが噛み込んだ場合など、機構部品に容易に曲がりや破損を生じてしまう。また、サポートリング保持の場合、機構をいくら簡素化しても、最低限の開閉機構は必要になるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、入口スターホイール等から受け渡されたペットボトルのサポートリング（ネックリング）をメインロータに設けられたポケットで支持し、このポケットによる支持と同時にヘッドによるペットボトルの口部シールを行うことによりチャック機構を不要にすることができるとともに口部シールを確実に行うことができ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】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、複数のペットボトルを支持して所定の円形軌道に沿って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シール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、前記メインロータにペットボトルのサポートリングを支持するポケットを設け、前記容器押えヘッドからペットボトルに加わる荷重をポケットで受けることを可能とし、ペットボトルを前記メインロータに受け渡す際に、ペットボトルのサポートリングが前記メインロータのポケットにより支持されると同時又は直後に前記容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させて該口部をシールするようにしたことを特徴とする。
【０００８】
従来にあっては、ペットボトルを口部とサポートリング下面で挟む場合、連続で搬送されるペットボトルを保持した後に口部をシールするため、入口スターホイールなどから受け渡されたペットボトルを保持する区間が必要で、そのためにチャックやグリッパなどペットボトルを把持する機構が必要であったが、本発明によれば、ペットボトルをメインロータに受け渡す際に、ペットボトルのサポートリングがメインロータのポケットにより支持されると同時又は直後に容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させて口部をシールするようにしたため、チャックやグリッパなどの把持機構を設ける必要がない。
本発明において、ペットボトルのサポートリングがメインロータのポケットにより支持されると同時又は直後とは、ペットボトルのサポートリングがメインロータのポケットに支持されるときを基準とすると、同時とは０秒を云い、直後とは支持後０．０４８秒以内を云う。すなわち、メインロータが４８個の容器押えヘッドを備え、メインロータの搬送速度が１０００ｂｐｍ（本／ｍｉｎ）の場合、ヘッドの荷重がペットボトルにかかるまでの区間は１°であり、したがって、直後とは支持後約０．００８秒以内である。ヘッドの個数が同一でメインロータの搬送速度が５００ｂｐｍになると、直後とは支持後約０．０１６秒以内である。メインロータの搬送速度が低速になって２５０ｂｐｍの場合もあり、この場合には、直後とは支持後約０．０３２秒以内である。さらに、ヘッドの個数が減って３６個の場合もあるため、メインロータの搬送速度が２５０ｂｐｍであるとすると、直後とは支持後約０．０４８秒以内である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、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することを特徴とする。
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上下動し、容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させることができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記メインロータに、ペットボトルの口部側面が接触する凹部を有した部材を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、メインロータに、ペットボトルのサポートリングを支持するためのポケットと、ペットボトルの口部側面に接触する凹部とを設けたため、ペットボトルが遠心力等により傾くことがなく鉛直姿勢を保つことができ、リーク検査を安定して行うことができる。また、前記メインロータに設けられた凹部にペットボトルの口部側面が接触することにより、容器押えヘッドのシールの中心とペットボトルの中心とを一致させることができるため、口部シールを確実に行うことができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記容器押えヘッドの下端は平坦面であり、該平坦面でペットボトルの口部をシールすることを特徴とする。
本発明によれば、容器押えヘッドの下端が平坦面であるため、容器押えヘッドの下端をペットボトルの口部に近接させることができる。そのため、容器押えヘッドをわずかな距離下降させるだけで、直ちにペットボトルの口部をシールすることができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、リーク検査後にペットボトルを前記メインロータからスターホイールに受け渡す前にペットボトルを持ち上げてサポートリングを前記メインロータのポケットから離間させるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、リーク検査後にペットボトルをメインロータからスターホイールに受け渡す前に、ペットボトルを持ち上げてサポートリングをメインロータのポケットから離間させるようにしたため、ポケットとサポートリング間の摩擦抵抗をなくすことができ、ペットボトルをメインロータからスターホイールにスムーズに受け渡すことができる。
【００１３】
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５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、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】
【００１４】
本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
（１）リーク検査時に容器押えヘッドによりペットボトルの口部に加えられるシール用の荷重はペットボトルのサポートリング（ネックリング）を支持するメインロータのポケットによって受けることができるため、軽量化および薄肉化を図るためにペットボトルの肉厚が薄くても、サポートリング及びペットボトルの口部はキャップを取りつける等のために高い強度を有するように作られているので、ペットボトルの変形がない。したがって、容器押えヘッドとペットボトル口部との間のシールを確実に行うことができ、リーク検査を精度良く安定して行うことができる。
（２）入口スターホイール等からメインロータにペットボトルを受け渡す際に、受け渡し部（乗り移り点）においてメインロータのポケットによりペットボトルのサポートリングの支持を行うとともに容器押えヘッドによるペットボトル口部のシールも同時に行うようにしたため、メインロータ側にチャック機構を設ける必要がない。そのため、メインロータの構造が簡素になり、装置コストを低減できる。
（３）メインロータに、ペットボトルのサポートリングを支持するためのポケットと、ペットボトルの口部側面に接触する凹部とを設けたため、ペットボトルが遠心力等により傾くことがなく鉛直姿勢を保つことができ、リーク検査を安定して行うことができる。また、前記メインロータに設けられた凹部にペットボトルの口部側面が接触することにより、容器押えヘッドのシールの中心とペットボトルの中心とを一致させることができるため、口部シールを確実に行うことができる。
（４）ペットボトルの底部を容器台により支持してペットボトルのリーク検査を行う方式の場合、検査後にメインロータからスターホイールに受け渡す際にチャック機構でペットボトルの口部を把持しようとすると、ペットボトルの高さのバラツキがあるため把持できないことがあるが、ペットボトルのサポートリングをポケットで支持するようにしたため、ペットボトルの口部天面からサポートリングまでの距離が短くほぼ一定であるため、ペットボトルの加工精度に影響されることなく、チャック機構によりペットボトルの口部を把持することができる。
【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（ａ）は、リーク検査用メインロータのスターホイール、ポケットおよびヘッドの詳細構造を示す図であり、図３（ｂ）は、リーク検査用スターホイールに設けられたポケットにペットボトルのサポートリングが支持されている状態を示す平面図である。
【図４】図４は、入口スターホイールに設置されたチャック機構を示す平面図である。
【図５】図５はチャック機構を示す斜視図である。
【図６】図６はチャック機構を示す断面図である。
【図７】図７は、ペットボトルが入口スターホイールにより保持されて円形軌道に沿って搬送される状態を示す模式的立面図である。
【図８】図８は、ペットボトルを入口スターホイールからリーク検査用メインロータに受け渡す状態およびペットボトルをリーク検査用メインロータから外観検査用スターホイールに受け渡す状態を示す図である。
【図９】図９は図８のIX-IX線断面図である。
【図１０】図１０は、リーク検査用メインロータから外観検査用スターホイールにペットボトルを受け渡す状態を示す模式的立面図である。
【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１０を参照して説明する。なお、図１乃至図１０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、所定の円周上に所定の間隔で配置されリーク検査時に上下動してペットボトル１の口部１ｍに係合する多数（例えば、３６個）のヘッド３５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】
前記ペースプレート１３と支持プレート１４との間には、鉛直方向に延びる複数のサポート１５が固定されており、サポート１５の下端にスターホイール１６が固定されている。スターホイール１６には、ペットボトル１のサポートリング１ａの下面を保持するためのポケット１７が固定されている。ポケット１７は、ヘッド３５に対応してヘッド３５と同数配置されている。また、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。
【００２０】
図３（ａ）は、リーク検査用メインロータ５のスターホイール１６、ポケット１７およびヘッド３５の詳細構造を示す図である。図３（ａ）に示すように、ヘッド３５はメインロータ５の所定の円周上に所定の間隔で多数（例えば、４８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の下端に設けられシール部材を構成するパッキン３８と、ヘッド本体３７の下部中心部に設けられたノズル３９とを備えている。ヘッド本体３７およびパッキン３８の下端はフラット（平坦）になっている。すなわち、ペットボトル１の口部１ｍをシールする口部シール構造はフラットな形状になっている。
【００２１】
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（図示せず）や回転軸１２内の連通路等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は圧力センサ（図示せず）に接続されている。圧力センサはヘッド３５に対応してヘッド３５と同数配置されている。
【００２２】
リーク検査用スターホイール５のスターホイール１６の外周部には、ペットボトル１の口部１ｍの側面に係合する半円弧状の凹部１６ａが多数形成されている。また、スターホイール１６の下面には、ペットボトル１のサポートリング１ａの下面を保持するためのスターホイール形状のポケット１７が固定されている。
図３（ｂ）は、リーク検査用スターホイール５に設けられたポケット１７にペットボトル１のサポートリング１ａが支持されている状態を示す平面図である。図３（ｂ）においては、ポケット１７を実線で示し、ポケット１７上に載せられたサポートリング１ａを二点鎖線で示している。図３（ｂ）に示すように、サポートリング下面を支えるものは、スターホイール形状のポケット１７だけとし、ペットボトル１を安定させるため、ポケット１７の歯先の外径（ＯＤ）は、搬送の障害にならない程度にピッチ円直径（ＰＣＤ）より径を大きくしている。
【００２３】
スターホイール１６の凹部１６ａとポケット１７とは、ヘッド３５に対応してヘッド３５と同数配置されており、ペットボトル１の受け渡し時に凹部１６ａがペットボトル１の口部側面に接触してペットボトル１の口部１ｍの位置決めを行い、ポケット１７がペットボトル１のサポートリング（ネックリング）１ａの下面を支持するようになっている。
このように、ペットボトル１の口部側面にスターホイール１６の凹部１６ａが接触し、ペットボトル１のサポートリング１ａをスターホイール形状のポケット１７で支持することにより、ペットボトル１が遠心力等により傾くことがなく鉛直姿勢を保つことができる。また、ペットボトル１の口部側面にスターホイール１６の凹部１６ａが接触することにより、ヘッド３５のシールの中心とペットボトル１の中心とが一致するようにできるため、口部シールを確実に行うことができる。
【００２４】
次に、ペットボトル１を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に受け渡すために入口スターホイール３に設けられペットボトル１を把持するためのチャック機構について説明する。
図４は、入口スターホイール３に設置されたチャック機構５０を示す平面図である。図４に示すように、入口スターホイール３の外周部には多数のチャック機構５０が所定の間隔で設置されている（図４では一部のチャック機構５０のみ示す）。なお、外観検査用スターホイール６にも、入口スターホイール３と同様にチャック機構５０が設置されている。
【００２５】
図５は入口スターホイール３および外観検査用スターホイール６に設置されたチャック機構５０を示す斜視図であり、図６はチャック機構５０を示す断面図である。図５および図６に示すように、チャック機構５０は、第１アーム５１と第２アーム５２とを備えている。第１アーム５１及び第２アーム５２は、アーム本体５３，５４の先端部に板状の爪部５５，５６をボルト及びナットにて固定した組み立て部品として構成されている。爪部５５，５６のそれぞれの先端部には、ペットボトル１の口部１ｍの側面に噛み合い可能な半円弧状の凹部５５ａ，５６ａが設けられている。第１アーム５１は第１回転軸６１の軸線の回りに回転可能であり、第２アーム５２は第２回転軸６２の軸線の回りに回転可能である。アーム５１，５２がチャック中心線ＣＬを挟んで対称的に回転することにより、爪部５５，５６が開閉してペットボトル１の口部１ｍの側面の導入、排出、把持が切り替えられる。
【００２６】
第１回転軸６１は、チャック基板６３に対して軸受６４を介して回転自在に取り付けられている。チャック基板６３は、チャック機構５０を入口スターホイール３および外観検査用スターホイール６に連結するための部材である。第１回転軸６１の外周にはばねホルダ６６が設けられており、ばねホルダ６６はチャック基板６３に固定されている。ばねホルダ６６の外周には捩りコイルばね６８が装着されており、捩りコイルばね６８の一端部６８ａは、ばねホルダ６６に固定されている。第１回転軸６１の下端にはばね受け７０が固定されており、ばね受け７０に捩りコイルばね６８の他端部６８ｂが固定されている。捩りコイルばね６８は、捩られた状態でばねホルダ６６の外周に装着されており、捩りコイルばね６８の捩り変形に対する復元力により、第１アーム５１の爪部５５が閉じる方向に付勢されるようになっている。第２回転軸６２も第１回転軸６１と同様の構造であるため構造の説明は省略するが、第２アーム５２の爪部５６も捩りコイルばね６８の捩り変形に対する復元力により、閉じる方向に付勢されるようになっている。
【００２７】
第１アーム５１のアーム本体５３には、後方に延びる操作レバー８０が一体に形成されており、操作レバー８０の後端部にはボルト８１等によってカムフォロワ８２が取り付けられている。操作レバー８０には、転がり軸受８３を介して伝達ローラ８４が設けられている。一方、第２アーム５２には、第２回転軸６２の後方からチャック中心線ＣＬ側に折れ曲がるようにして延びる当接部としての突起部８５が設けられている。突起部８５のローラ８４と対向する端面にはカム面８５ａが設けられている。第２アーム５２が第２回転軸６２の回りに図５の反時計方向に駆動されることにより、カム面８５ａはばね力で伝達ローラ８４に押し付けられるようになっている。
【００２８】
入口スターホイール３（または外観検査用スターホイール６）の旋回経路には、爪部５５，５６が開かれる範囲に対応して固定カムＣａｍが設けられている（図６参照）。固定カムＣａｍにカムフォロア８２が接触すると、操作レバー８０が矢印Ａ方向に揺動して、第１アーム５１は第１回転軸６１の回りに半時計方向に回転する。また、操作レバー８０の動作に連係して伝達ローラ８４が第２アーム５２の突起部８５を矢印Ｂ方向へと押し出す。これにより、第２アーム５２は第２回転軸６２の回りに時計方向に回転し、爪部５５，５６が開かれる。カムフォロア８２が固定カムＣａｍから離れると、捩りコイルばね６８のばね力で第１アーム５１及び第２アーム５２がストッパ８７に突き当たる位置に復帰し、爪部５５，５６が閉じられる。爪部５５，５６間にペットボトル１の口部１ｍの側面が取り込まれている場合には、アーム５１，５２がストッパ８７に突き当たる前の段階で爪部５５，５６が口部１ｍの側面に突き当たり、捩りコイルばね６８のばね力で口部１ｍの側面が爪部５５，５６間に把持される。このように、カムフォロワ８２が固定カムＣａｍに接触して第１アーム５１，第２アーム５２の爪部５５，５６が開き、ペットボトル１の口部１ｍの把持を解除し、カムフォロワ８２が固定カムＣａｍから離れると第１アーム５１，第２アーム５２の爪部５５，５６が閉じ、ペットボトル１の口部１ｍを把持する。
【００２９】
次に、図１乃至図６に示す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により検査装置内に搬入され、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。
図７は、ペットボトル１が入口スターホイール３により保持されて円形軌道に沿って搬送される状態を示す模式的立面図である。図７に示すように、ペットボトル１の口部１ｍの側面が入口スターホイール３のチャック機構５０により把持され、ペットボトル１の胴部１ｂが胴スターホイール１０により保持された状態で、ペットボトル１は円形軌道に沿って搬送される。このように、ペットボトル１は、口部１ｍの側面がチャック機構５０により把持され、胴部１ｂが胴スターホイール１０により支持されるために、ペットボトル１は傾くことなく鉛直の姿勢を維持しつつ入口スターホイール３により円形軌道に沿って搬送される。
【００３０】
図８は、ペットボトル１を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に受け渡す状態およびペットボトル１を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に受け渡す状態を示す図である。図９は図８のIX-IX線断面図である。
図８および図９に示すように、ペットボトル１を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に受け渡すための受け渡し位置（乗り移り点）ＴＰにペットボトル１が到達した時に、スターホイール３のチャック機構５０の爪部５５，５６が開いてペットボトル１を放すと、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用スターホイール５のポケット１７により支持され、この支持と同時にリーク検査用メインロータ５におけるカム３４のカム輪郭とカムフォロワ２９の作用によりヘッド３５が下降してヘッド３５がペットボトル１の口部１ｍの天面に当接する。このとき、ヘッド３５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の天面に密接し、口部１ｍのシールを行うことができる。このように、スターホイール３のチャック機構５０の爪部５５，５６が開いてペットボトル１を放すと、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用スターホイール５のポケット１７により支持され、この支持と同時にヘッド３５でペットボトル１を押さえることができる。そのため、ヘッド３５の下端の口部シール構造はフラット（平坦）な形状になっており、かつヘッド３５がわずかな距離Δｄだけ下降することによりパッキン３８が口部１ｍに当接するようになっている。
【００３１】
ヘッド３５の下端面に設けられたパッキン３８によるペットボトル１の口部１ｍのシールが完了すると、圧縮空気源４４より圧縮空気が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。こうして、ノズル３９からペットボトル１内に所定量の圧縮空気が供給され、ペットボトル１内は圧縮空気が充たされる。この状態で、ペットボトル１はリーク検査用メインロータ５の円形軌道に沿って搬送される。そして、ペットボトル１に圧縮空気が充填されてから所定時間経過した後に、圧力センサによりペットボトル１内の圧力が測定される。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。リーク検査終了後に、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、図８に示すように、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に受け渡される。このとき、外観検査用スターホイール６のチャック機構５０の爪部５５，５６がペットボトル１の口部１ｍを把持する。
【００３２】
図１０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にペットボトル１を受け渡す状態を示す模式的立面図である。図１０の左側の図に示すように、ペットボトル１を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に受け渡す直前まで、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用メインロータ５のポケット１７により保持されるとともに、口部１ｍの側面はスターホイール１６の外周面に形成された半円弧状凹部１６ａにより支持される。そして、図１０の中央部の図に示すように、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用メインロータ５のポケット１７に保持された状態で、チャック機構５０の爪部５５，５６によりペットボトル１の口部１ｍの側面を把持する。このとき、爪部５５，５６は口部１ｍの突部１ｍｔのテーパ面を把持することになるが、突部１ｍｔのテーパ面は下方に傾斜しているため、爪部５５，５６が閉じていくにつれて、図１０の右側の図に示すようにペットボトル１はわずかに持ち上がり、ポケット１７からサポートリング１ａを０．５ｍｍ程度浮かすことになる。この状態で爪部５５，５６がペットボトル１の口部１ｍの側面を完全に把持する。これにより、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に受け渡される。このように、チャック機構５０でペットボトル１を把持（チャック）する時に、ペットボトル１をわずかに持ち上げて、ポケット１７からサポートリング１ａを０．５ｍｍ程度浮かすことにより、ポケット１７とサポートリング１ａ間の摩擦抵抗をなくすことができる。
【００３３】
その後、ペットボトル１は外観検査用スターホイール６により搬送され、この搬送中に、外観検査用スターホイール６の上方および下方に設置されたカメラによりペットボトル１の口天面および底部の外観検査が行われる。検査後に、ペットボトル１は外観検査用スターホイール６から外観検査用メインロータ７に受け渡される。ペットボトル１が外観検査用メインロータ７により搬送されている間に、図１に示すように、外観検査用メインロータ７の側方に設置されたカメラＣＡＭ１，ＣＡＭ２，ＣＡＭ３によりペットボトル１の胴部および口側面の外観検査が行われる。
【００３４】
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ＳＨ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ＳＨに排出される。
【００３５】
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。図１乃至図１０に示すペットボトルの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ピンホールなどのリーク検査と外観検査とを１台の装置で行うことが可能となる。
【００３６】
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】
【００３７】
１ ペットボトル
１ａ サポートリング（ネックリング）
１ｂ 胴部
１ｍ 口部
１ｍｔ 突部
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
１０ 胴スターホイール
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 サポート
１６ スターホイール
１６ａ 凹部
１７ ポケット
１８ 軸受ハウジング
１９ 指示フレーム
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
４１ 空気供給用チューブ
４４ 空気圧縮源
５０ チャック機構
５１，５２ アーム
５３，５４ アーム本体
５５，５６ 爪部
５５ａ，５６ａ 凹部
６１，６２ 回転軸
６３ チャック基板
６４ 軸受
６６ ばねホルダ
６８ 捩りコイルばね
６８ａ 一端部
６８ｂ 他端部
７０ ばね受け
８０ 操作レバー
８２ カムフォロワ
８１ ボルト
８３ 転がり軸受
８４ 伝達ローラ
８５ 突起部
８５ａ カム面
８７ ストッパ
ＡＦＣ１，ＡＦＣ２ エアフローコンベヤ
ＣＡＭ１，ＣＡＭ２，ＣＡＭ３ カメラ
ＳＨ 不良品排出シュート
【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ピンホール等の欠陥を検出するために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査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る。従来、ペットボトルのリーク（ピンホール漏れ）を検査をする方法として、ペットボトルをメインロータの容器台上に載置し、ヘッドを下降させてペットボトルの口部に当接させてペットボトルを口部と底部で挟むことで口部をシールする方法（特許文献１）と、ペットボトルのサポートリング（ネックリング）の下面をチャック機構などで保持し、ヘッドを下降させてペットボトルの口部に当接させてペットボトルを口部とサポートリング下面で挟むことで口部をシールする方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３０５００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された装置のように、ペットボトルを口部と底部で挟む場合、容器の座屈強度が必要で、昨今のペットボトルの軽量化および薄肉化に伴い、シール時に容器変形を生じさせたり、容器変形による検査が不安定になるなどの問題が発生してきた。また、ペットボトルの軽量化および薄肉化に伴い、容器の伸縮性が増して来ており、ヘッドを軽量化した場合、圧縮空気を注入した際に縮んだ容器が伸びる現象で、ヘッドを押し返してしまい、シールができない場合がある。
【０００５】
また、ペットボトルを口部とサポートリング下面で挟む場合、連続で搬送されるペットボトルを保持した後に口部をシールするため、入口スターホイールなどから受け渡されたペットボトルを保持する区間が必要で、そのためにチャックやグリッパなどペットボトルを把持する機構が必要で、装置が複雑になるという欠点がある。そのため、ペットボトルを把持する機構を、強制的に開閉動作を生じさせるカムなどを使用せず、ペットボトルの出し入れが容易な弱いバネ力だけを利用したチャック機構とし、開閉機構を簡素化している。しかしながら、開閉機構の簡素化に伴って強度が不足し、ペットボトルが噛み込んだ場合など、機構部品に容易に曲がりや破損を生じてしまう。また、サポートリング保持の場合、機構をいくら簡素化しても、最低限の開閉機構は必要になるという欠点がある。
【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、入口スターホイール等から受け渡されたペットボトルのサポートリング（ネックリング）をメインロータに設けられたポケットで支持し、このポケットによる支持と同時にヘッドによるペットボトルの口部シールを行うことによりチャック機構を不要にすることができるとともに口部シールを確実に行うことができ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】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、複数のペットボトルを支持して所定の円形軌道に沿って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シール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、前記メインロータにペットボトルのサポートリングを支持するポケットを設け、前記容器押えヘッドからペットボトルに加わる荷重をポケットで受けることを可能とし、ペットボトルを前記メインロータに受け渡す際に、ペットボトルのサポートリングが前記メインロータのポケットにより支持されると同時又は直後に前記容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させて該口部をシールするようにしたことを特徴とする。
【０００８】
従来にあっては、ペットボトルを口部とサポートリング下面で挟む場合、連続で搬送されるペットボトルを保持した後に口部をシールするため、入口スターホイールなどから受け渡されたペットボトルを保持する区間が必要で、そのためにチャックやグリッパなどペットボトルを把持する機構が必要であったが、本発明によれば、ペットボトルをメインロータに受け渡す際に、ペットボトルのサポートリングがメインロータのポケットにより支持されると同時又は直後に容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させて口部をシールするようにしたため、チャックやグリッパなどの把持機構を設ける必要がない。
本発明において、ペットボトルのサポートリングがメインロータのポケットにより支持されると同時又は直後とは、ペットボトルのサポートリングがメインロータのポケットに支持されるときを基準とすると、同時とは０秒を云い、直後とは支持後０．０４８秒以内を云う。すなわち、メインロータが４８個の容器押えヘッドを備え、メインロータの搬送速度が１０００ｂｐｍ（本／ｍｉｎ）の場合、ヘッドの荷重がペットボトルにかかるまでの区間は１°であり、したがって、直後とは支持後約０．００８秒以内である。ヘッドの個数が同一でメインロータの搬送速度が５００ｂｐｍになると、直後とは支持後約０．０１６秒以内である。メインロータの搬送速度が低速になって２５０ｂｐｍの場合もあり、この場合には、直後とは支持後約０．０３２秒以内である。さらに、ヘッドの個数が減って３６個の場合もあるため、メインロータの搬送速度が２５０ｂｐｍであるとすると、直後とは支持後約０．０４８秒以内である。
【０００９】
本発明の好ましい態様は、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することを特徴とする。
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上下動し、容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させることができる。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記メインロータに、ペットボトルの口部側面が接触する凹部を有した部材を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、メインロータに、ペットボトルのサポートリングを支持するためのポケットと、ペットボトルの口部側面に接触する凹部とを設けたため、ペットボトルが遠心力等により傾くことがなく鉛直姿勢を保つことができ、リーク検査を安定して行うことができる。また、前記メインロータに設けられた凹部にペットボトルの口部側面が接触することにより、容器押えヘッドのシールの中心とペットボトルの中心とを一致させることができるため、口部シールを確実に行うことができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記容器押えヘッドの下端は平坦面であり、該平坦面でペットボトルの口部をシールすることを特徴とする。
本発明によれば、容器押えヘッドの下端が平坦面であるため、容器押えヘッドの下端をペットボトルの口部に近接させることができる。そのため、容器押えヘッドをわずかな距離下降させるだけで、直ちにペットボトルの口部をシールすることができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様は、リーク検査後にペットボトルを前記メインロータからスターホイールに受け渡す前にペットボトルを持ち上げてサポートリングを前記メインロータのポケットから離間させるようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、リーク検査後にペットボトルをメインロータからスターホイールに受け渡す前に、ペットボトルを持ち上げてサポートリングをメインロータのポケットから離間させるようにしたため、ポケットとサポートリング間の摩擦抵抗をなくすことができ、ペットボトルをメインロータからスターホイールにスムーズに受け渡すことができる。
【００１３】
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５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、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】
【００１４】
本発明によれば、以下に列挙する効果を奏する。
（１）リーク検査時に容器押えヘッドによりペットボトルの口部に加えられるシール用の荷重はペットボトルのサポートリング（ネックリング）を支持するメインロータのポケットによって受けることができるため、軽量化および薄肉化を図るためにペットボトルの肉厚が薄くても、サポートリング及びペットボトルの口部はキャップを取りつける等のために高い強度を有するように作られているので、ペットボトルの変形がない。したがって、容器押えヘッドとペットボトル口部との間のシールを確実に行うことができ、リーク検査を精度良く安定して行うことができる。
（２）入口スターホイール等からメインロータにペットボトルを受け渡す際に、受け渡し部（乗り移り点）においてメインロータのポケットによりペットボトルのサポートリングの支持を行うとともに容器押えヘッドによるペットボトル口部のシールも同時に行うようにしたため、メインロータ側にチャック機構を設ける必要がない。そのため、メインロータの構造が簡素になり、装置コストを低減できる。
（３）メインロータに、ペットボトルのサポートリングを支持するためのポケットと、ペットボトルの口部側面に接触する凹部とを設けたため、ペットボトルが遠心力等により傾くことがなく鉛直姿勢を保つことができ、リーク検査を安定して行うことができる。また、前記メインロータに設けられた凹部にペットボトルの口部側面が接触することにより、容器押えヘッドのシールの中心とペットボトルの中心とを一致させることができるため、口部シールを確実に行うことができる。
（４）ペットボトルの底部を容器台により支持してペットボトルのリーク検査を行う方式の場合、検査後にメインロータからスターホイールに受け渡す際にチャック機構でペットボトルの口部を把持しようとすると、ペットボトルの高さのバラツキがあるため把持できないことがあるが、ペットボトルのサポートリングをポケットで支持するようにしたため、ペットボトルの口部天面からサポートリングまでの距離が短くほぼ一定であるため、ペットボトルの加工精度に影響されることなく、チャック機構によりペットボトルの口部を把持することができる。
【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（ａ）は、リーク検査用メインロータのスターホイール、ポケットおよびヘッドの詳細構造を示す図であり、図３（ｂ）は、リーク検査用スターホイールに設けられたポケットにペットボトルのサポートリングが支持されている状態を示す平面図である。
【図４】図４は、入口スターホイールに設置されたチャック機構を示す平面図である。
【図５】図５はチャック機構を示す斜視図である。
【図６】図６はチャック機構を示す断面図である。
【図７】図７は、ペットボトルが入口スターホイールにより保持されて円形軌道に沿って搬送される状態を示す模式的立面図である。
【図８】図８は、ペットボトルを入口スターホイールからリーク検査用メインロータに受け渡す状態およびペットボトルをリーク検査用メインロータから外観検査用スターホイールに受け渡す状態を示す図である。
【図９】図９は図８のIX-IX線断面図である。
【図１０】図１０は、リーク検査用メインロータから外観検査用スターホイールにペットボトルを受け渡す状態を示す模式的立面図である。
【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１０を参照して説明する。なお、図１乃至図１０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、所定の円周上に所定の間隔で配置されリーク検査時に上下動してペットボトル１の口部１ｍに係合する多数（例えば、３６個）のヘッド３５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】
前記ペースプレート１３と支持プレート１４との間には、鉛直方向に延びる複数のサポート１５が固定されており、サポート１５の下端にスターホイール１６が固定されている。スターホイール１６には、ペットボトル１のサポートリング１ａの下面を保持するためのポケット１７が固定されている。ポケット１７は、ヘッド３５に対応してヘッド３５と同数配置されている。また、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。
【００２０】
図３（ａ）は、リーク検査用メインロータ５のスターホイール１６、ポケット１７およびヘッド３５の詳細構造を示す図である。図３（ａ）に示すように、ヘッド３５はメインロータ５の所定の円周上に所定の間隔で多数（例えば、４８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の下端に設けられシール部材を構成するパッキン３８と、ヘッド本体３７の下部中心部に設けられたノズル３９とを備えている。ヘッド本体３７およびパッキン３８の下端はフラット（平坦）になっている。すなわち、ペットボトル１の口部１ｍをシールする口部シール構造はフラットな形状になっている。
【００２１】
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（図示せず）や回転軸１２内の連通路等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は圧力センサ（図示せず）に接続されている。圧力センサはヘッド３５に対応してヘッド３５と同数配置されている。
【００２２】
リーク検査用スターホイール５のスターホイール１６の外周部には、ペットボトル１の口部１ｍの側面に係合する半円弧状の凹部１６ａが多数形成されている。また、スターホイール１６の下面には、ペットボトル１のサポートリング１ａの下面を保持するためのスターホイール形状のポケット１７が固定されている。
図３（ｂ）は、リーク検査用スターホイール５に設けられたポケット１７にペットボトル１のサポートリング１ａが支持されている状態を示す平面図である。図３（ｂ）においては、ポケット１７を実線で示し、ポケット１７上に載せられたサポートリング１ａを二点鎖線で示している。図３（ｂ）に示すように、サポートリング下面を支えるものは、スターホイール形状のポケット１７だけとし、ペットボトル１を安定させるため、ポケット１７の歯先の外径（ＯＤ）は、搬送の障害にならない程度にピッチ円直径（ＰＣＤ）より径を大きくしている。
【００２３】
スターホイール１６の凹部１６ａとポケット１７とは、ヘッド３５に対応してヘッド３５と同数配置されており、ペットボトル１の受け渡し時に凹部１６ａがペットボトル１の口部側面に接触してペットボトル１の口部１ｍの位置決めを行い、ポケット１７がペットボトル１のサポートリング（ネックリング）１ａの下面を支持するようになっている。
このように、ペットボトル１の口部側面にスターホイール１６の凹部１６ａが接触し、ペットボトル１のサポートリング１ａをスターホイール形状のポケット１７で支持することにより、ペットボトル１が遠心力等により傾くことがなく鉛直姿勢を保つことができる。また、ペットボトル１の口部側面にスターホイール１６の凹部１６ａが接触することにより、ヘッド３５のシールの中心とペットボトル１の中心とが一致するようにできるため、口部シールを確実に行うことができる。
【００２４】
次に、ペットボトル１を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に受け渡すために入口スターホイール３に設けられペットボトル１を把持するためのチャック機構について説明する。
図４は、入口スターホイール３に設置されたチャック機構５０を示す平面図である。図４に示すように、入口スターホイール３の外周部には多数のチャック機構５０が所定の間隔で設置されている（図４では一部のチャック機構５０のみ示す）。なお、外観検査用スターホイール６にも、入口スターホイール３と同様にチャック機構５０が設置されている。
【００２５】
図５は入口スターホイール３および外観検査用スターホイール６に設置されたチャック機構５０を示す斜視図であり、図６はチャック機構５０を示す断面図である。図５および図６に示すように、チャック機構５０は、第１アーム５１と第２アーム５２とを備えている。第１アーム５１及び第２アーム５２は、アーム本体５３，５４の先端部に板状の爪部５５，５６をボルト及びナットにて固定した組み立て部品として構成されている。爪部５５，５６のそれぞれの先端部には、ペットボトル１の口部１ｍの側面に噛み合い可能な半円弧状の凹部５５ａ，５６ａが設けられている。第１アーム５１は第１回転軸６１の軸線の回りに回転可能であり、第２アーム５２は第２回転軸６２の軸線の回りに回転可能である。アーム５１，５２がチャック中心線ＣＬを挟んで対称的に回転することにより、爪部５５，５６が開閉してペットボトル１の口部１ｍの側面の導入、排出、把持が切り替えられる。
【００２６】
第１回転軸６１は、チャック基板６３に対して軸受６４を介して回転自在に取り付けられている。チャック基板６３は、チャック機構５０を入口スターホイール３および外観検査用スターホイール６に連結するための部材である。第１回転軸６１の外周にはばねホルダ６６が設けられており、ばねホルダ６６はチャック基板６３に固定されている。ばねホルダ６６の外周には捩りコイルばね６８が装着されており、捩りコイルばね６８の一端部６８ａは、ばねホルダ６６に固定されている。第１回転軸６１の下端にはばね受け７０が固定されており、ばね受け７０に捩りコイルばね６８の他端部６８ｂが固定されている。捩りコイルばね６８は、捩られた状態でばねホルダ６６の外周に装着されており、捩りコイルばね６８の捩り変形に対する復元力により、第１アーム５１の爪部５５が閉じる方向に付勢されるようになっている。第２回転軸６２も第１回転軸６１と同様の構造であるため構造の説明は省略するが、第２アーム５２の爪部５６も捩りコイルばね６８の捩り変形に対する復元力により、閉じる方向に付勢されるようになっている。
【００２７】
第１アーム５１のアーム本体５３には、後方に延びる操作レバー８０が一体に形成されており、操作レバー８０の後端部にはボルト８１等によってカムフォロワ８２が取り付けられている。操作レバー８０には、転がり軸受８３を介して伝達ローラ８４が設けられている。一方、第２アーム５２には、第２回転軸６２の後方からチャック中心線ＣＬ側に折れ曲がるようにして延びる当接部としての突起部８５が設けられている。突起部８５のローラ８４と対向する端面にはカム面８５ａが設けられている。第２アーム５２が第２回転軸６２の回りに図５の反時計方向に駆動されることにより、カム面８５ａはばね力で伝達ローラ８４に押し付けられるようになっている。
【００２８】
入口スターホイール３（または外観検査用スターホイール６）の旋回経路には、爪部５５，５６が開かれる範囲に対応して固定カムＣａｍが設けられている（図６参照）。固定カムＣａｍにカムフォロア８２が接触すると、操作レバー８０が矢印Ａ方向に揺動して、第１アーム５１は第１回転軸６１の回りに半時計方向に回転する。また、操作レバー８０の動作に連係して伝達ローラ８４が第２アーム５２の突起部８５を矢印Ｂ方向へと押し出す。これにより、第２アーム５２は第２回転軸６２の回りに時計方向に回転し、爪部５５，５６が開かれる。カムフォロア８２が固定カムＣａｍから離れると、捩りコイルばね６８のばね力で第１アーム５１及び第２アーム５２がストッパ８７に突き当たる位置に復帰し、爪部５５，５６が閉じられる。爪部５５，５６間にペットボトル１の口部１ｍの側面が取り込まれている場合には、アーム５１，５２がストッパ８７に突き当たる前の段階で爪部５５，５６が口部１ｍの側面に突き当たり、捩りコイルばね６８のばね力で口部１ｍの側面が爪部５５，５６間に把持される。このように、カムフォロワ８２が固定カムＣａｍに接触して第１アーム５１，第２アーム５２の爪部５５，５６が開き、ペットボトル１の口部１ｍの把持を解除し、カムフォロワ８２が固定カムＣａｍから離れると第１アーム５１，第２アーム５２の爪部５５，５６が閉じ、ペットボトル１の口部１ｍを把持する。
【００２９】
次に、図１乃至図６に示す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により検査装置内に搬入され、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。
図７は、ペットボトル１が入口スターホイール３により保持されて円形軌道に沿って搬送される状態を示す模式的立面図である。図７に示すように、ペットボトル１の口部１ｍの側面が入口スターホイール３のチャック機構５０により把持され、ペットボトル１の胴部１ｂが胴スターホイール１０により保持された状態で、ペットボトル１は円形軌道に沿って搬送される。このように、ペットボトル１は、口部１ｍの側面がチャック機構５０により把持され、胴部１ｂが胴スターホイール１０により支持されるために、ペットボトル１は傾くことなく鉛直の姿勢を維持しつつ入口スターホイール３により円形軌道に沿って搬送される。
【００３０】
図８は、ペットボトル１を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に受け渡す状態およびペットボトル１を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に受け渡す状態を示す図である。図９は図８のIX-IX線断面図である。
図８および図９に示すように、ペットボトル１を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に受け渡すための受け渡し位置（乗り移り点）ＴＰにペットボトル１が到達した時に、スターホイール３のチャック機構５０の爪部５５，５６が開いてペットボトル１を放すと、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用スターホイール５のポケット１７により支持され、この支持と同時にリーク検査用メインロータ５におけるカム３４のカム輪郭とカムフォロワ２９の作用によりヘッド３５が下降してヘッド３５がペットボトル１の口部１ｍの天面に当接する。このとき、ヘッド３５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の天面に密接し、口部１ｍのシールを行うことができる。このように、スターホイール３のチャック機構５０の爪部５５，５６が開いてペットボトル１を放すと、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用スターホイール５のポケット１７により支持され、この支持と同時にヘッド３５でペットボトル１を押さえることができる。そのため、ヘッド３５の下端の口部シール構造はフラット（平坦）な形状になっており、かつヘッド３５がわずかな距離Δｄだけ下降することによりパッキン３８が口部１ｍに当接するようになっている。
【００３１】
ヘッド３５の下端面に設けられたパッキン３８によるペットボトル１の口部１ｍのシールが完了すると、圧縮空気源４４より圧縮空気が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。こうして、ノズル３９からペットボトル１内に所定量の圧縮空気が供給され、ペットボトル１内は圧縮空気が充たされる。この状態で、ペットボトル１はリーク検査用メインロータ５の円形軌道に沿って搬送される。そして、ペットボトル１に圧縮空気が充填されてから所定時間経過した後に、圧力センサによりペットボトル１内の圧力が測定される。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。リーク検査終了後に、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、図８に示すように、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に受け渡される。このとき、外観検査用スターホイール６のチャック機構５０の爪部５５，５６がペットボトル１の口部１ｍを把持する。
【００３２】
図１０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にペットボトル１を受け渡す状態を示す模式的立面図である。図１０の左側の図に示すように、ペットボトル１を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に受け渡す直前まで、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用メインロータ５のポケット１７により保持されるとともに、口部１ｍの側面はスターホイール１６の外周面に形成された半円弧状凹部１６ａにより支持される。そして、図１０の中央部の図に示すように、ペットボトル１のサポートリング１ａはリーク検査用メインロータ５のポケット１７に保持された状態で、チャック機構５０の爪部５５，５６によりペットボトル１の口部１ｍの側面を把持する。このとき、爪部５５，５６は口部１ｍの突部１ｍｔのテーパ面を把持することになるが、突部１ｍｔのテーパ面は下方に傾斜しているため、爪部５５，５６が閉じていくにつれて、図１０の右側の図に示すようにペットボトル１はわずかに持ち上がり、ポケット１７からサポートリング１ａを０．５ｍｍ程度浮かすことになる。この状態で爪部５５，５６がペットボトル１の口部１ｍの側面を完全に把持する。これにより、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に受け渡される。このように、チャック機構５０でペットボトル１を把持（チャック）する時に、ペットボトル１をわずかに持ち上げて、ポケット１７からサポートリング１ａを０．５ｍｍ程度浮かすことにより、ポケット１７とサポートリング１ａ間の摩擦抵抗をなくすことができる。
【００３３】
その後、ペットボトル１は外観検査用スターホイール６により搬送され、この搬送中に、外観検査用スターホイール６の上方および下方に設置されたカメラによりペットボトル１の口天面および底部の外観検査が行われる。検査後に、ペットボトル１は外観検査用スターホイール６から外観検査用メインロータ７に受け渡される。ペットボトル１が外観検査用メインロータ７により搬送されている間に、図１に示すように、外観検査用メインロータ７の側方に設置されたカメラＣＡＭ１，ＣＡＭ２，ＣＡＭ３によりペットボトル１の胴部および口側面の外観検査が行われる。
【００３４】
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ＳＨ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ＳＨに排出される。
【００３５】
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。図１乃至図１０に示すペットボトルの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ピンホールなどのリーク検査と外観検査とを１台の装置で行うことが可能となる。
【００３６】
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】
【００３７】
１ ペットボトル
１ａ サポートリング（ネックリング）
１ｂ 胴部
１ｍ 口部
１ｍｔ 突部
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
１０ 胴スターホイール
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 サポート
１６ スターホイール
１６ａ 凹部
１７ ポケット
１８ 軸受ハウジング
１９ 指示フレーム
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
４１ 空気供給用チューブ
４４ 空気圧縮源
５０ チャック機構
５１，５２ アーム
５３，５４ アーム本体
５５，５６ 爪部
５５ａ，５６ａ 凹部
６１，６２ 回転軸
６３ チャック基板
６４ 軸受
６６ ばねホルダ
６８ 捩りコイルばね
６８ａ 一端部
６８ｂ 他端部
７０ ばね受け
８０ 操作レバー
８２ カムフォロワ
８１ ボルト
８３ 転がり軸受
８４ 伝達ローラ
８５ 突起部
８５ａ カム面
８７ ストッパ
ＡＦＣ１，ＡＦＣ２ エアフローコンベヤ
ＣＡＭ１，ＣＡＭ２，ＣＡＭ３ カメラ
ＳＨ 不良品排出シュート
【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の円形軌道に沿って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シール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、
前記メインロータにペットボトルのサポートリングを支持するポケットを設け、前記容器押えヘッドからペットボトルに加わる荷重をポケットで受けることを可能とし、
ペットボトルを前記メインロータに受け渡す際に、ペットボトルのサポートリングが前記メインロータのポケットにより支持されると同時又は直後に前記容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させて該口部をシールするようにし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す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】
前記メインロータに、ペットボトルの口部側面が接触する凹部を有した部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項４】
前記容器押えヘッドの下端は平坦面であり、該平坦面でペットボトルの口部をシールすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項５】
リーク検査後にペットボトルを前記メインロータからスターホイールに受け渡す前にペットボトルを持ち上げてサポートリングを前記メインロータのポケットから離間させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５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の円形軌道に沿って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シール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、
前記メインロータにペットボトルのサポートリングを支持するポケットを設け、前記容器押えヘッドからペットボトルに加わる荷重をポケットで受けることを可能とし、
ペットボトルを前記メインロータに受け渡す際に、ペットボトルのサポートリングが前記メインロータのポケットにより支持されると同時又は直後に前記容器押えヘッドをペットボトルの口部に係合させて該口部をシールするようにし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す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】
前記メインロータに、ペットボトルの口部側面が接触する凹部を有した部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項４】
前記容器押えヘッドの下端は平坦面であり、該平坦面でペットボトルの口部をシールすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項５】
リーク検査後にペットボトルを前記メインロータからスターホイールに受け渡す前にペットボトルを持ち上げてサポートリングを前記メインロータのポケットから離間させるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のペットボトルのリーク検査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５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７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０３１１４（Ｐ２０１２−１０３１１４Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５２０１０（Ｐ２０１０−２５２０１０）
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【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２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１０日（２０１０．１１．１０）
【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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