充填量検査装置およびその方法
【課題】加工製品の搬送途中における容器充填量を短時間かつ高精度で検査する充填量検査装置を提供する。
【解決手段】充填量検査装置１０は、搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器１１６の停止時に充填後の容器１１６を計量する。充填量検査装置１０は、容器１１６のテーパ部１１６ａを保持する開口を搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレート１２と、搬送コンベアの充填領域より下流側のホルダープレート１２の充填停止位置の下方であって開口ごとに離間して設置し容器を計量する計量手段１６と、計量手段１６を上部に取り付け、ホルダープレート１２に支持された充填後の容器の底面を計量手段１６を介して垂直方向に押し上げて開口からテーパ部を離間させる昇降手段１４とを備えている。
【解決手段】充填量検査装置１０は、搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器１１６の停止時に充填後の容器１１６を計量する。充填量検査装置１０は、容器１１６のテーパ部１１６ａを保持する開口を搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレート１２と、搬送コンベアの充填領域より下流側のホルダープレート１２の充填停止位置の下方であって開口ごとに離間して設置し容器を計量する計量手段１６と、計量手段１６を上部に取り付け、ホルダープレート１２に支持された充填後の容器の底面を計量手段１６を介して垂直方向に押し上げて開口からテーパ部を離間させる昇降手段１４とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の充填量検査装置およびその方法に係り、特に内容物を充填し搬送途中の容器の充填量を検査する充填量検査装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上面が開口したカップ型の容器に、例えばヨーグルトなどを充填し、充填した製品の充填量を検査する装置として、搬送コンベア上の一部に検査装置を取り付けたものがある。図１１は従来の容器の充填量検査装置の説明図である。図示のように充填量検査装置の計量部１１２は、排出用の搬送コンベアを上流側ベルトコンベア１２２と、下流側ベルトコンベア１２４と、その間に充填量測定用コンベア１２６とを分けて取り付けている。この充填量測定用コンベア１２６は、下方にコンベア１２７及びコンベア１２７を駆動するモータ１２８を支持する受台１３０を取り付けている。さらに受台１３０の下方には充填量測定用コンベア１２６の全重量を支持するロードセル１３２を取り付けている。
【０００３】
このように構成された計量部１１２は、次のように作用する。まず内容物を充填した容器１１６は上流側ベルトコンベア１２２から下流に向けて搬送される。この搬送途中において、容器１１６は充填量測定用コンベア１２６に乗り移る。充填量測定用コンベア１２６の全重量を支えるロードセル１３２に、容器１１６の重量が加わると、ロードセル１３２の梁の形状が変位し、この変位量に応じて検出信号を出力する。これにより、容器１１６が乗り移ることで増減した重量を知り得ることができる（充填量測定用コンベアを備えた計量部として例えば特許文献１がある）。
【特許文献１】特許３４２７９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の充填量検査装置における測定精度の向上を阻害する構造的課題を以下に示す。
第一の課題として、コンベアを駆動するモータとロードセルがユニット化しているため、モータの駆動時に発生する固有振動がロードセルの梁を振動させてしまう。このためロードセルは容器によって生じた重量増加分の変位を正確に出力できず、検出信号に誤差が生じ測定精度が低くなってしまう。これは通常、加わる重量に変化が生じるとロードセルの梁は一定の変位量で安定する。しかしながら振動や急激な重量変化が生じた場合、梁は変位の増減を繰り返して検出信号にばらつきが生じてしまう。
【０００５】
第二の課題として、充填物を充填した容器を搬送コンベア上に乗せたまま移動させると振動が発生してしまう。よって検出信号にばらつきが生じてしまい、正確な測定が困難となる。この振動は、移動する容器に対する空気抵抗から生じるものである。したがって容器が大きく、軽量になるほど空気抵抗は増大し、振動も大きくなる。
【０００６】
第三の課題として、計量部はコンベア、駆動モータ等からなり、構成する部品点数が多く重量が重くなる。このためロードセルに加わる全重量に対する重量増加の割合が小さくなる。よってＳ／Ｎ比が低くなる。これはロードセル定格容量に対する測定誤差の割合が一定であるためで、測定部の重量が大きいと容器の重量変化に対するロードセルの測定誤差の割合が増加するためである。
【０００７】
次に、充填量検査装置の時間当たりの処理能力の向上を阻害する構造的課題を以下に示す。容器の搬送手段としてコンベアを使用することから、検査処理量が多くなると限られた作業時間内で作業を進めるため一個当たりの作業時間が短縮され測定精度が低下してしまう。これは容器がコンベアを移動中に測定しているため、処理量が増加するとコンベアの搬送速度が速くなり、測定時間が短縮されるためである。また搬送速度が速くなると、上流側コンベアから計量用コンベア、計量用コンベアから下流側コンベアといった容器の乗り移り時に生じる振動がロードセルの変位量に影響してしまう。このため従来は処理量の少ない生産ラインでのみ実用可能なものであった。
【０００８】
上記従来技術の問題点を改善するため本発明は、加工製品の搬送途中における容器充填量を短時間かつ高精度で検査する充填量検査装置およびその方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の充填量検査装置は、搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に充填後の前記容器を計量する充填量検査装置において、前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、前記搬送コンベアの充填領域より下流側の前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された充填後の前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の充填量検査装置は、搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に前記容器を計量する充填量検査装置において、前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段とを備えた計量ユニットと、からなることを特徴としている。
この場合において前記計量ユニットは、前記搬送コンベアに少なくとも１つ以上備えた充填部の前後に取り付けているとよい。
【００１１】
また前記計量手段は、前記容器の底面に接する上面に滑り加工を施した受台を備えているとよい。前記ホルダープレートを搬送方向に沿って水平に支持するレールガイドを前記搬送コンベアの計量領域のチェーン上に取り付けるとよい。前記昇降手段は、前記容器の押し上げ量を調整可能とする高さ調節部を備えているとよい。前記ホルダープレートの長手方向を前記搬送コンベアの搬送方向と交差する幅方向に配置し、前記ホルダープレートを前記搬送コンベアに複数取り付けるとよい。
【００１２】
本発明の充填量検査方法は、テーパ付き容器のテーパ部を搬送コンベアのホルダープレートで保持しながら前記搬送コンベアで間欠搬送し、前記容器の停止時に前記容器の下方に取り付けた計量手段ごと充填後の前記容器を押し上げて前記テーパ部を前記ホルダープレートから離間させて、前記容器の充填量を計量することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の充填量検査装置は搬送コンベア上の容器のテーパ部を保持するホルダープレートと、ホルダープレートに保持された容器の底面を押し上げる昇降手段と、昇降手段に取り付けた計量手段とを備えている。このため容器の充填量は、次の容器の充填停止時においてホルダープレートの開口から容器のテーパ部を離間させた状態で計量することができる。これにより容器はホルダープレートとの接触がなくなり、振動源となるコンベアの駆動手段との絶縁が図られる。よって検出信号は振動の影響を受けることがない。また高い精度で容器の充填量を測定することができる。容器の充填停止中に計量することで容器に対する空気抵抗がなくなり、測定精度が向上する。さらに本装置は、計量手段の上面に受台を取り付けているため、計量手段に加わる全重量は容器および受台のみとなり、容器による重量増加の割合を高くすることができる。これにより装置全体の定格容量を最小限に留めることができ、ロードセル固有の測定誤差による影響を小さくして測定精度の向上を図ることができる。
【００１４】
本発明の計量ユニットは充填部の前後に取り付けているため、各測定値の差分から各容器の充填量を計量することができる。また複数の充填部の前後に計量ユニットを取り付けているため、各測定値の差分から充填部ごとの各容器の充填量を計量することができる。
【００１５】
ホルダープレートに保持された容器が傾いた状態で受台を上昇させるとホルダの開口周面にカップのテーパ部が当たって荷重がかかり適正な容器重量を計量することが困難となる。そこで本発明の受台には、容器を載置する上表面に滑り加工を施してある。これにより、計量手段の昇降時において容器が傾いていても滑り面を容器底面が摺動することによって容器位置が安定するため、プレートに容器が当たることによって生じる容器重量に測定不良のない確実な検査を行える。ここで滑り加工としては、計量皿の容器が載置される表面に超高密度ポリエチレンなどの樹脂を使用することが好ましいが、ステンレス等の金属材を平滑加工したものでも容器の摩擦係数が低いものであれば同様の効果が得られる。これにより僅かな計量時間であっても容器がホルダープレートに当たることがなく的確に計量することができる。
【００１６】
ホルダープレートを搬送方向に沿って水平に支持するレールガイドを搬送コンベアの計量領域のチェーン上に搬送方向に沿って取り付けたことにより、ホルダープレートが水平に保持され搬送中のコンベアが上下に振動することがない。これにより昇降手段により持ち上げた容器がホルダープレートに接触することがない。
【００１７】
計量手段を昇降駆動させる昇降手段は高さ調整部を備えているため、容器の高さに応じて容器の昇降移動量を調整することができる。
ホルダープレートの長手方向を前記搬送コンベアの搬送方向と交差する幅方向に配置し、ホルダープレートを搬送コンベアに複数取り付けている。このため複数の容器を搬送方向に沿って並列に搬送し、一列ごとに同時に検査することができ、時間当たりの処理量を増加できる。また複数の製品を同時に検査できるため、処理量の多い生産ラインに導入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る充填量検査装置の実施形態を添付の図面に沿って詳細に説明する。まず本発明の充填量検査装置の取り付け対象となる容器充填システムについて説明する。図１は実施形態に係る充填量検査装置を備えた容器充填システムの構成概略を示す図である。同図（１）は容器充填システムの側面図を示し、（２）は（１）のＦ矢視図を示す。
【００１９】
図示のように容器充填システム１００は、搬送コンベア１０２の上流側から、容器供給部１０４、充填部１０６、充填量検査装置１０、容器排出部１１０、を基本構成としている。容器供給部１０４は搬送コンベア１０２の搬送方向と交差する幅方向に渡って容器１１６を並べるため、搬送コンベア１０２の搬送方向（図中の矢印１２０方向）と直交する方向（図中の矢印Ｆ）から容器１１６を供給している。搬送コンベア１０２に供給された容器１１６は、実施形態では例えば８個一列となる列ごとに移動し、容器充填の間に停止する。即ち実施形態に係る容器充填システム１００は、容器の移動と容器充填時の停止とを交互に繰り返す間欠搬送を行なうように構成している。搬送中の容器１１６は、８列式の充填部１０６により１列ごとに同時に容器内に充填物が充填される。そして容器排出部１１０で搬送方向と交差する方向（図中の矢印Ｇ）に方向転換されて１個ずつ排出用の搬送コンベアによって搬送される。排出用の搬送コンベア途中には不良品排出部１４０を設けている。
【００２０】
次に本発明の充填量検査装置１０について説明する。図２は図１におけるＡ部の部分拡大図を示す。図３は図２におけるＢ部の部分拡大図を示す。図４は図１におけるＣ矢視図を示す。
【００２１】
ここで実施形態に係る容器１１６は、上面に開口を有するカップ型の容器１１６である。容器１１６の側面は底面から上面に向かって径大となるようなテーパ（テーパ部１１６ｂ）をつけている。また容器１１６の上面にはフランジ部１１６ａを形成してある。なお容器側面のテーパは容器形状の必須条件である。よってフランジ部のない容器であってもテーパを備えていれば本発明に適用することができる。
【００２２】
図２に示すように充填量検査装置１０はホルダープレート１２と昇降手段１４と計量手段１６とを基本構成としている。
ホルダープレート１２は、平面矩形の平板であり、長手方向の両端を図４に示すように搬送コンベア１０２の一対の駆動チェーン１０３間であって、搬送コンベア１０２の搬送方向と交差する幅方向に取り付けている。またホルダープレート１２の平面上には複数の開口１５を備えている。開口１５は、容器１１６を挿入し、容器側面が上方開のテーパ状に成形された容器１１６のフランジ部１１６ａ、または容器１１６のテーパ部１１６ｂの上端の少なくともいずれか一方を保持している。なお開口１５はホルダープレート１２の上面側で容器を保持する形状であればよく、図３に示すように上面と下面をストレートに穿孔しているほか、容器１１６のテーパに沿って下面より上面が径大となるように穿孔してもよい。本実施形態のホルダープレート１２は、一例として８個の開口１５を備えている。ホルダープレート１２は搬送コンベア１０２の搬送面の幅方向に複数列取り付け、搬送方向１２０に沿って周回移動している。
【００２３】
図１に示す充填量検査装置１０は、搬送コンベア１０２上の充填部１０６の下流側の搬送コンベア１０２下方に配置した架台１８上に載置している。架台１８の上面は、搬送コンベア１０２の搬送面の上面と下面の間であって搬送コンベア１０２の搬送方向と交差する幅方向に取り付けている。充填量検査装置１０の昇降手段１４は図４に示すようにホルダープレート１２の中心付近にシリンダ部２０を備え、シリンダ部２０の先端に支持台２２を取り付けている。支持台２２は、平面矩形のプレートであり、ホルダープレート１２の下面に所定の間隔を開けて対向するように取り付けている。シリンダ部２０はシリンダ機構によってシリンダロッドが垂直方向に伸縮し、ロッド先端の支持台２２を搬送コンベア１０２と接近または離間する方向に移動させている。
【００２４】
支持台２２には計量手段１６を載置している。計量手段１６は昇降手段１４と同様に搬送コンベアの充填領域の下流側に取り付けている。計量手段１６は、複数のロードセル２４を備え、ホルダープレート１２の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けている。ロードセル２４は後述する充填停止位置のホルダープレート１２で支持する複数の容器１１６底面と対向するようにそれぞれ取り付けている。ロードセル２４は梁の形状が変位して、この変位量に応じて検出信号を出力する構成としている。ロードセル２４は後述する制御部２５に接続し、検出信号を送信する構成としている。ロードセル２４の上面には受台２６を取り付けている。受台２６は、容器の充填により停止する容器の底面と対向する位置であって、容器１１６の底面と所定の間隔を開けて配置している。そして昇降手段１４の上昇によって受台２６の上面に容器１１６の底面が載置される。受台２６の上面には、容器１１６底面との摩擦係数が低く、すべり特性が高く、表面が滑らかな滑り加工を施してあり、本実施形態では一例として超高密度ポリエチレン、フッ素樹脂、ステンレス等の金属材を平滑加工したもの等を容器１１６が載置される表面に形成している。
【００２５】
制御部２５は搬送コンベア１０２、昇降手段１４、計量手段１６、不良品排出部１４０と接続している。制御部２５は、計量手段１６の測定値に基づいて、充填不良の容器の充填量、位置情報などを特定できる。
【００２６】
図５は実施形態に係るレールガイドの説明図である。同図（１）は図４におけるD部の部分拡大図を示し、同図（２）は搬送コンベアに取り付けたレールガイドの側面図を示す。レールガイド３０は、搬送コンベア１０２の駆動チェーン１０３の幅よりも僅かに小さい幅を持つ平面矩形のプレートである。レールガイド３０は、充填量検査装置１０近辺の搬送コンベア１０２の駆動チェーン１０３の上面であって、図示しない搬送コンベア本体の支持部材によって設置している。レールガイド３０の長さは、計量領域となる充填量検査装置１０の幅よりも長く設定するとよい。駆動チェーン１０３は下方から支持するガイド３２と上方から支持するレールガイド３０によって水平となる直線上に移動する。
【００２７】
次に、上記構成による充填量検査装置の検査方法について説明する。図６は実施形態に係る充填量検査装置の説明図である。まず図１（２）に示すように容器充填システム１００の上流側に配置した容器供給部１０４から矢印Ｆ方向となる直線上に容器１１６が１個ずつ搬送コンベア１０２上に供給される。ホルダープレート１２の８個の開口１５に、上面に開口を備え側面が上方開のテーパ状に成形された容器１１６が挿入され、容器のテーパ部１１６ｂが保持される。容器１１６を保持するホルダープレート１２は、搬送方向（図６中矢印ｈ）に沿って移動し、充填部１０６の充填ノズルの下方位置付近で停止する。そして停止した容器１１６の上面開口部から充填物が充填される（図６ａ）。図中の点線は容器に充填するときのホルダープレート１２の充填停止位置を示し、計量手段１６の受台２６はホルダープレート１２の開口１５の下方に配置している。
【００２８】
充填後、容器１１６は、下流側の次の容器１１７が充填部１０６の下方にくるまで搬送方向（矢印ｈ）に沿って再び移動する（図６ｂ）。そして充填後の容器１１６が充填量検査装置１０の上方で停止する（図６ｃ）。このとき次に充填する容器１１７が充填部１０６の下方に位置する。停止の間、昇降手段１４のシリンダ機構が垂直方向に伸長して、上端の受台２６が容器１１６の底面を押し上げ、容器１１６のテーパ部１１６ｂがホルダープレート１２の開口１５から離間する（図６ｄ）。本実施形態では一例として受台２６は、ホルダープレート１２に保持された容器１１６底部と５ｍｍ間隔を空けて設置されており、昇降手段１４の上昇時には容器１１６がホルダープレート１２から約１０mm程持ち上がるように設計している。
【００２９】
このとき容器１１６のテーパ部１１６ｂがホルダープレート１２の開口１５に対して水平方向に載置されず、僅かに傾斜した状態で搬送されても、受台２６の上面に滑り加工を施してあるため、受台２６の押し上げにより容器１１６の底面が受台２６の上面を摺動し、底面と受台２６の上面が平行となり容器１１６がホルダープレート１２の開口１５にひっかかることがない。さらに充填量検査装置１０付近の搬送コンベア１０２の駆動チェーン１０３上にはレールガイド３０が取り付けられているため、駆動チェーン１０３が下方のガイド３２および上方のレールガイド３０によって水平となる直線上に支持されている。このため、駆動チェーン１０３は上下方向のたわみが拘束されるためホルダープレート１２の水平性が確保される。よって搬送コンベア１０２が搬送途中で上下方向に振動することがなく、昇降手段１４の昇降に影響を及ぼすことがない。そして受台２６に載置された容器１１６は計量手段１６によって計量される。計量手段１６のロードセル２４では、容器１１６の重量によってセルの梁の形状が変位して、この変位量に応じた検出信号が接続する制御部２５に送信される。
【００３０】
制御部２５では、計量手段１６の検出信号に基づいて、予め定めた設定値と比較して設定値の範囲を外れる充填量の容器の位置情報を特定する。
計量した後の容器１１６は、シリンダ機構が垂直方向に縮小することにより容器１１６のテーパ部１１６ｂがホルダープレート１２に保持される（図６ｅ）。このように次の容器の充填停止を繰り返しながら、計量後の容器１１６は、搬送コンベア１０２の末端側の容器排出部１１０まで間欠搬送される（図６ｆ）。容器排出部１１０では、搬送方向１２０と交差する矢印Ｇ方向となる直線上に容器１１６を排出する。この排出経路の途中には不良品排出部１４０を設けてある。不良品排出部１４０は、制御部の不良品の位置情報に基づいて、搬送される容器の中から不良品の容器のみをエア吹出し手段等により排出経路外へ排出している。
【００３１】
図７は昇降手段の変形例を示す図である。同図（１）は充填量検査装置の側面図を示し、同図（２）は正面図を示す。この昇降手段１４ａは、容器の押し上げ量を調整可能とする高さ調節部を備えている。即ち変形例に係る昇降手段１４ａは、図４に示す昇降手段１４のシリンダ部２０に代えて、直動モータ４０を用いている。直動モータ４０は駆動モータの回転を制御することによってロッドの長さを任意に設定することができる。このため高さが異なる容器を用いた場合であっても容器ごとに昇降の移動量を任意に調整することができる。また直動モータ４０の伸縮ロッド４０ａを中心として直動モータ４０の周辺には４本の支持ロッド４１を設け、伸縮ロッド４０ａの伸縮を支持する構成としている。
【００３２】
図８は充填部前後に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。この充填量検査装置１０ａは充填部１０６の前後すなわち、充填部１０６を中心として搬送方向１２０の上流側および下流側にそれぞれ第１および第２の計量ユニット４２，４４を取り付けている。第１および第２の計量ユニット４２，４４はいずれも前述の昇降手段１４と計量手段１６を備えている。第１の計量ユニット４２は、充填部１０６による容器充填のため搬送が停止したとき、空容器すなわち容器充填前の容器１１６の重量を計量するものである。また第２の計量ユニット４４は、同様に充填部１０６による容器充填のため搬送が停止したとき、容器充填後の容器１１６の重量を計量するものである。また図８（２）に示すように第１および第２の計量ユニット４２，４４は搬送方向に沿って直列に配置している。このため、第１の計量ユニット４２で充填前の容器１１６ｃを計量し、第２の計量ユニット４４では第１の計量ユニット４２で計量した容器１１６ｃの充填後の重量を計量できる。第１の計量ユニット４２および第２の計量ユニット４４はいずれも制御部２５に接続している。制御部２５では、第１の計量ユニット４２で計量した容器の検出信号と、第１の計量ユニットで計量した同じ容器の重量を計量した第２の計量ユニット４４の検出信号に基づいて容器１１６の重量を除いた充填量を求め、予め定めた充填する設定量と比較して差分が生じた場合、設定値の範囲を外れる不良品を特定する。また充填量の基準値と測定量を比較し、充填部１０６に充填量を補正する制御信号を送信する構成としている。
【００３３】
図９は実施形態に係るフィードバック制御による検査のフローチャートを示す図である。
充填部１０６前後に計量ユニット４２，４４を取り付けた充填量検査装置１０ａは、まず容器供給部１０２から供給された容器が搬送コンベア１０２の所定位置を通過すると、製品容器を検出した信号が制御部２５に送られる（Ｓ２００）。
【００３４】
搬送コンベア１０２上の充填部１０６の上流側に配置した第１の計量ユニット４２により、容器充填時の搬送停止時において第１の計量ユニット４２の昇降手段１４が上昇して受台２６が容器１０６の底面を押し上げる。そして計量手段１６により充填前の容器（空容器）が計量される（Ｓ２１０）。
【００３５】
第１の計量ユニット４２の計量手段による測定値は制御部２５に送られ、容器重量および容器１１６の位置情報が記録される（Ｓ２２０）。ここで容器１１６の位置情報は、例えば搬送コンベア１０２上のｎ列目、ｎ列目の手前からｍ番目というように特定することができる。
【００３６】
次に搬送コンベア１０２上の充填部１０６の下流側に配置した第２の計量ユニット４４により、容器充填時の搬送停止時において第２の計量ユニット４４の昇降手段１４が上昇して受台２６が容器１１６の底面を押し上げる。そして計量手段１６により充填後の容器が計量される（Ｓ２３０）。
【００３７】
第２の計量ユニット４４の計量手段による測定値は制御部２５に送られ、容器重量および容器１１６の位置情報が記録される。そして制御部２５では、容器１１６の位置情報に基づいて、第１の計量ユニット４２による空容器の重量と第２の計量ユニット４４による充填後の容器重量の差分を取り、容器の充填量を算出する（Ｓ２４０）。
【００３８】
そして制御部２５では、予め設定した充填量の設定値と算出した容器の充填量とを比較する（Ｓ２５０）。その結果充填量が設定値の範囲を満たさない場合には充填不良として記録される。一方、充填量が設定値の範囲に含まれる場合には良品と判断して記録される。
【００３９】
次に計量した充填量と充填部１０６の充填量の基準値とを比較する（Ｓ２６０）。その結果、計量した充填量が充填部１０６の充填量の基準値の範囲を満たさない場合には、測定値が基準値を満たすように補正を行い、この補正信号を充填部１０６にフィードバックして充填量を制御する（Ｓ２７０）。また計量した充填量が充填部１０６の充填量の基準値範囲を満たす場合には、充填部の充填量が維持され充填がそのまま継続される。
【００４０】
なお図９においてＳ２６０に示すフィードバック制御を行わない構成とすることもできる。即ち、Ｓ２５０までの処理により、単に容器の充填量と予め定めた設定値とを比較して、不良品を特定して排出するように構成することもできる。
【００４１】
ところで、容器に充填する充填物は単一成分のほか、複数の成分からなる混合物を充填する場合がある。このような場合、搬送コンベア上に充填物の成分ごとに複数の充填部を取り付けている。図１０は搬送コンベアに少なくとも１つ以上備えた充填部の前後に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。同図は一例として搬送コンベア上に第１充填部１０６ｂと第２充填部１０６ａを取り付けた構成を示している。同図の装置構成は、まず図８に示したように充填部１０６の上流側および下流側にそれぞれ第１および第２の計量ユニット４２，４４を取り付けている。そして第１充填部１０６ｂの下流側に第２充填部１０６ａを取り付け、第２充填部１０６ａの下流側に第３の計量ユニット４６を取り付けている。このように第１〜第３計量ユニットを搬送方向に沿って直列に配置し、それぞれ図示しない制御部に接続し、測定値を送信する構成としている。
【００４２】
上記構成による充填量検査装置は以下に示すように作用する。充填部による容器充填の間に搬送コンベアが停止し、この停止の間に計量ユニットによる容器重量の計量が行なわれる基本構成は図６と同様に作用する。本構成の作用として、まず第１の計量ユニット４２で充填前の容器重量を計量する。ついで第２の計量ユニット４４で第１充填部１０６ｂによる充填後の容器重量を計量する。そして制御部では第２の計量ユニット４４の容器重量と、第１の計量ユニット４２の容器重量の差分をとる（風袋引き）ことにより、第１充填部１０６ｂの充填量を求めることができる。
【００４３】
次に第３の計量ユニット４６で第１充填部１０６ｂと第２充填部１０６ａによる充填後の容器重量を計量する。そして制御部では第３の計量ユニット４６の容器重量と、第２の計量ユニット４４の容器重量の差分をとることにより、第２充填部１０６ａの充填量を求めることができる。また制御部は第３の計量ユニット４６の容器重量と、第１の計量ユニット４２の容器重量の差分をとることにより、第１充填部１０６ｂ及び第２充填部１０６ａによる総充填量を求めることができる。制御部は計量の結果に基づいて設定値を外れる容器の位置情報を特定する。なお充填部の設置台数は任意に設計変更することができ、充填部の設置台数応じて計量ユニットも任意に設定することができる。これにより充填部ごとの充填量を計量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る充填量検査装置を備えた容器充填システムの構成概略を示す図である。
【図２】図１におけるA部の部分拡大図を示す。
【図３】図２におけるB部の部分拡大図を示す。
【図４】図１におけるC矢視図を示す。
【図５】実施形態に係るレールガイドの説明図である。
【図６】実施形態に係る充填量検査装置の説明図である。
【図７】昇降手段の変形例を示す図である。
【図８】充填部前後に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。
【図９】実施形態に係るフィードバック制御による検査のフローチャートを示す図である。
【図１０】複数の充填部に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。
【図１１】従来の容器の充填量検査装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０………充填量検査装置、１２………ホルダープレート、１４………昇降手段、１５………開口、１６………計量手段、１８………架台、２０………シリンダ部、２２………支持台、２４………ロードセル、２５………制御部、２６………受台、３０………レールガイド、３２………ガイド、４０………直動モータ、４１………支持ロッド、４２………第１の計量ユニット、４４………第２の計量ユニット、４６………第３の計量ユニット、１００………容器充填システム、１０２………搬送コンベア、１０３………駆動チェーン、１０４………容器供給部、１０６………充填部、１１０………容器排出部、１１２………計量部、１１６………容器、１２２………上流側ベルトコンベア、１２４………下流側ベルトコンベア、１２６………充填量測定用コンベア、１２８………モータ、１３０………受台、１３２………ロードセル、１４０………不良品排出部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の充填量検査装置およびその方法に係り、特に内容物を充填し搬送途中の容器の充填量を検査する充填量検査装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上面が開口したカップ型の容器に、例えばヨーグルトなどを充填し、充填した製品の充填量を検査する装置として、搬送コンベア上の一部に検査装置を取り付けたものがある。図１１は従来の容器の充填量検査装置の説明図である。図示のように充填量検査装置の計量部１１２は、排出用の搬送コンベアを上流側ベルトコンベア１２２と、下流側ベルトコンベア１２４と、その間に充填量測定用コンベア１２６とを分けて取り付けている。この充填量測定用コンベア１２６は、下方にコンベア１２７及びコンベア１２７を駆動するモータ１２８を支持する受台１３０を取り付けている。さらに受台１３０の下方には充填量測定用コンベア１２６の全重量を支持するロードセル１３２を取り付けている。
【０００３】
このように構成された計量部１１２は、次のように作用する。まず内容物を充填した容器１１６は上流側ベルトコンベア１２２から下流に向けて搬送される。この搬送途中において、容器１１６は充填量測定用コンベア１２６に乗り移る。充填量測定用コンベア１２６の全重量を支えるロードセル１３２に、容器１１６の重量が加わると、ロードセル１３２の梁の形状が変位し、この変位量に応じて検出信号を出力する。これにより、容器１１６が乗り移ることで増減した重量を知り得ることができる（充填量測定用コンベアを備えた計量部として例えば特許文献１がある）。
【特許文献１】特許３４２７９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の充填量検査装置における測定精度の向上を阻害する構造的課題を以下に示す。
第一の課題として、コンベアを駆動するモータとロードセルがユニット化しているため、モータの駆動時に発生する固有振動がロードセルの梁を振動させてしまう。このためロードセルは容器によって生じた重量増加分の変位を正確に出力できず、検出信号に誤差が生じ測定精度が低くなってしまう。これは通常、加わる重量に変化が生じるとロードセルの梁は一定の変位量で安定する。しかしながら振動や急激な重量変化が生じた場合、梁は変位の増減を繰り返して検出信号にばらつきが生じてしまう。
【０００５】
第二の課題として、充填物を充填した容器を搬送コンベア上に乗せたまま移動させると振動が発生してしまう。よって検出信号にばらつきが生じてしまい、正確な測定が困難となる。この振動は、移動する容器に対する空気抵抗から生じるものである。したがって容器が大きく、軽量になるほど空気抵抗は増大し、振動も大きくなる。
【０００６】
第三の課題として、計量部はコンベア、駆動モータ等からなり、構成する部品点数が多く重量が重くなる。このためロードセルに加わる全重量に対する重量増加の割合が小さくなる。よってＳ／Ｎ比が低くなる。これはロードセル定格容量に対する測定誤差の割合が一定であるためで、測定部の重量が大きいと容器の重量変化に対するロードセルの測定誤差の割合が増加するためである。
【０００７】
次に、充填量検査装置の時間当たりの処理能力の向上を阻害する構造的課題を以下に示す。容器の搬送手段としてコンベアを使用することから、検査処理量が多くなると限られた作業時間内で作業を進めるため一個当たりの作業時間が短縮され測定精度が低下してしまう。これは容器がコンベアを移動中に測定しているため、処理量が増加するとコンベアの搬送速度が速くなり、測定時間が短縮されるためである。また搬送速度が速くなると、上流側コンベアから計量用コンベア、計量用コンベアから下流側コンベアといった容器の乗り移り時に生じる振動がロードセルの変位量に影響してしまう。このため従来は処理量の少ない生産ラインでのみ実用可能なものであった。
【０００８】
上記従来技術の問題点を改善するため本発明は、加工製品の搬送途中における容器充填量を短時間かつ高精度で検査する充填量検査装置およびその方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の充填量検査装置は、搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に充填後の前記容器を計量する充填量検査装置において、前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、前記搬送コンベアの充填領域より下流側の前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された充填後の前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の充填量検査装置は、搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に前記容器を計量する充填量検査装置において、前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段とを備えた計量ユニットと、からなることを特徴としている。
この場合において前記計量ユニットは、前記搬送コンベアに少なくとも１つ以上備えた充填部の前後に取り付けているとよい。
【００１１】
また前記計量手段は、前記容器の底面に接する上面に滑り加工を施した受台を備えているとよい。前記ホルダープレートを搬送方向に沿って水平に支持するレールガイドを前記搬送コンベアの計量領域のチェーン上に取り付けるとよい。前記昇降手段は、前記容器の押し上げ量を調整可能とする高さ調節部を備えているとよい。前記ホルダープレートの長手方向を前記搬送コンベアの搬送方向と交差する幅方向に配置し、前記ホルダープレートを前記搬送コンベアに複数取り付けるとよい。
【００１２】
本発明の充填量検査方法は、テーパ付き容器のテーパ部を搬送コンベアのホルダープレートで保持しながら前記搬送コンベアで間欠搬送し、前記容器の停止時に前記容器の下方に取り付けた計量手段ごと充填後の前記容器を押し上げて前記テーパ部を前記ホルダープレートから離間させて、前記容器の充填量を計量することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の充填量検査装置は搬送コンベア上の容器のテーパ部を保持するホルダープレートと、ホルダープレートに保持された容器の底面を押し上げる昇降手段と、昇降手段に取り付けた計量手段とを備えている。このため容器の充填量は、次の容器の充填停止時においてホルダープレートの開口から容器のテーパ部を離間させた状態で計量することができる。これにより容器はホルダープレートとの接触がなくなり、振動源となるコンベアの駆動手段との絶縁が図られる。よって検出信号は振動の影響を受けることがない。また高い精度で容器の充填量を測定することができる。容器の充填停止中に計量することで容器に対する空気抵抗がなくなり、測定精度が向上する。さらに本装置は、計量手段の上面に受台を取り付けているため、計量手段に加わる全重量は容器および受台のみとなり、容器による重量増加の割合を高くすることができる。これにより装置全体の定格容量を最小限に留めることができ、ロードセル固有の測定誤差による影響を小さくして測定精度の向上を図ることができる。
【００１４】
本発明の計量ユニットは充填部の前後に取り付けているため、各測定値の差分から各容器の充填量を計量することができる。また複数の充填部の前後に計量ユニットを取り付けているため、各測定値の差分から充填部ごとの各容器の充填量を計量することができる。
【００１５】
ホルダープレートに保持された容器が傾いた状態で受台を上昇させるとホルダの開口周面にカップのテーパ部が当たって荷重がかかり適正な容器重量を計量することが困難となる。そこで本発明の受台には、容器を載置する上表面に滑り加工を施してある。これにより、計量手段の昇降時において容器が傾いていても滑り面を容器底面が摺動することによって容器位置が安定するため、プレートに容器が当たることによって生じる容器重量に測定不良のない確実な検査を行える。ここで滑り加工としては、計量皿の容器が載置される表面に超高密度ポリエチレンなどの樹脂を使用することが好ましいが、ステンレス等の金属材を平滑加工したものでも容器の摩擦係数が低いものであれば同様の効果が得られる。これにより僅かな計量時間であっても容器がホルダープレートに当たることがなく的確に計量することができる。
【００１６】
ホルダープレートを搬送方向に沿って水平に支持するレールガイドを搬送コンベアの計量領域のチェーン上に搬送方向に沿って取り付けたことにより、ホルダープレートが水平に保持され搬送中のコンベアが上下に振動することがない。これにより昇降手段により持ち上げた容器がホルダープレートに接触することがない。
【００１７】
計量手段を昇降駆動させる昇降手段は高さ調整部を備えているため、容器の高さに応じて容器の昇降移動量を調整することができる。
ホルダープレートの長手方向を前記搬送コンベアの搬送方向と交差する幅方向に配置し、ホルダープレートを搬送コンベアに複数取り付けている。このため複数の容器を搬送方向に沿って並列に搬送し、一列ごとに同時に検査することができ、時間当たりの処理量を増加できる。また複数の製品を同時に検査できるため、処理量の多い生産ラインに導入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る充填量検査装置の実施形態を添付の図面に沿って詳細に説明する。まず本発明の充填量検査装置の取り付け対象となる容器充填システムについて説明する。図１は実施形態に係る充填量検査装置を備えた容器充填システムの構成概略を示す図である。同図（１）は容器充填システムの側面図を示し、（２）は（１）のＦ矢視図を示す。
【００１９】
図示のように容器充填システム１００は、搬送コンベア１０２の上流側から、容器供給部１０４、充填部１０６、充填量検査装置１０、容器排出部１１０、を基本構成としている。容器供給部１０４は搬送コンベア１０２の搬送方向と交差する幅方向に渡って容器１１６を並べるため、搬送コンベア１０２の搬送方向（図中の矢印１２０方向）と直交する方向（図中の矢印Ｆ）から容器１１６を供給している。搬送コンベア１０２に供給された容器１１６は、実施形態では例えば８個一列となる列ごとに移動し、容器充填の間に停止する。即ち実施形態に係る容器充填システム１００は、容器の移動と容器充填時の停止とを交互に繰り返す間欠搬送を行なうように構成している。搬送中の容器１１６は、８列式の充填部１０６により１列ごとに同時に容器内に充填物が充填される。そして容器排出部１１０で搬送方向と交差する方向（図中の矢印Ｇ）に方向転換されて１個ずつ排出用の搬送コンベアによって搬送される。排出用の搬送コンベア途中には不良品排出部１４０を設けている。
【００２０】
次に本発明の充填量検査装置１０について説明する。図２は図１におけるＡ部の部分拡大図を示す。図３は図２におけるＢ部の部分拡大図を示す。図４は図１におけるＣ矢視図を示す。
【００２１】
ここで実施形態に係る容器１１６は、上面に開口を有するカップ型の容器１１６である。容器１１６の側面は底面から上面に向かって径大となるようなテーパ（テーパ部１１６ｂ）をつけている。また容器１１６の上面にはフランジ部１１６ａを形成してある。なお容器側面のテーパは容器形状の必須条件である。よってフランジ部のない容器であってもテーパを備えていれば本発明に適用することができる。
【００２２】
図２に示すように充填量検査装置１０はホルダープレート１２と昇降手段１４と計量手段１６とを基本構成としている。
ホルダープレート１２は、平面矩形の平板であり、長手方向の両端を図４に示すように搬送コンベア１０２の一対の駆動チェーン１０３間であって、搬送コンベア１０２の搬送方向と交差する幅方向に取り付けている。またホルダープレート１２の平面上には複数の開口１５を備えている。開口１５は、容器１１６を挿入し、容器側面が上方開のテーパ状に成形された容器１１６のフランジ部１１６ａ、または容器１１６のテーパ部１１６ｂの上端の少なくともいずれか一方を保持している。なお開口１５はホルダープレート１２の上面側で容器を保持する形状であればよく、図３に示すように上面と下面をストレートに穿孔しているほか、容器１１６のテーパに沿って下面より上面が径大となるように穿孔してもよい。本実施形態のホルダープレート１２は、一例として８個の開口１５を備えている。ホルダープレート１２は搬送コンベア１０２の搬送面の幅方向に複数列取り付け、搬送方向１２０に沿って周回移動している。
【００２３】
図１に示す充填量検査装置１０は、搬送コンベア１０２上の充填部１０６の下流側の搬送コンベア１０２下方に配置した架台１８上に載置している。架台１８の上面は、搬送コンベア１０２の搬送面の上面と下面の間であって搬送コンベア１０２の搬送方向と交差する幅方向に取り付けている。充填量検査装置１０の昇降手段１４は図４に示すようにホルダープレート１２の中心付近にシリンダ部２０を備え、シリンダ部２０の先端に支持台２２を取り付けている。支持台２２は、平面矩形のプレートであり、ホルダープレート１２の下面に所定の間隔を開けて対向するように取り付けている。シリンダ部２０はシリンダ機構によってシリンダロッドが垂直方向に伸縮し、ロッド先端の支持台２２を搬送コンベア１０２と接近または離間する方向に移動させている。
【００２４】
支持台２２には計量手段１６を載置している。計量手段１６は昇降手段１４と同様に搬送コンベアの充填領域の下流側に取り付けている。計量手段１６は、複数のロードセル２４を備え、ホルダープレート１２の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けている。ロードセル２４は後述する充填停止位置のホルダープレート１２で支持する複数の容器１１６底面と対向するようにそれぞれ取り付けている。ロードセル２４は梁の形状が変位して、この変位量に応じて検出信号を出力する構成としている。ロードセル２４は後述する制御部２５に接続し、検出信号を送信する構成としている。ロードセル２４の上面には受台２６を取り付けている。受台２６は、容器の充填により停止する容器の底面と対向する位置であって、容器１１６の底面と所定の間隔を開けて配置している。そして昇降手段１４の上昇によって受台２６の上面に容器１１６の底面が載置される。受台２６の上面には、容器１１６底面との摩擦係数が低く、すべり特性が高く、表面が滑らかな滑り加工を施してあり、本実施形態では一例として超高密度ポリエチレン、フッ素樹脂、ステンレス等の金属材を平滑加工したもの等を容器１１６が載置される表面に形成している。
【００２５】
制御部２５は搬送コンベア１０２、昇降手段１４、計量手段１６、不良品排出部１４０と接続している。制御部２５は、計量手段１６の測定値に基づいて、充填不良の容器の充填量、位置情報などを特定できる。
【００２６】
図５は実施形態に係るレールガイドの説明図である。同図（１）は図４におけるD部の部分拡大図を示し、同図（２）は搬送コンベアに取り付けたレールガイドの側面図を示す。レールガイド３０は、搬送コンベア１０２の駆動チェーン１０３の幅よりも僅かに小さい幅を持つ平面矩形のプレートである。レールガイド３０は、充填量検査装置１０近辺の搬送コンベア１０２の駆動チェーン１０３の上面であって、図示しない搬送コンベア本体の支持部材によって設置している。レールガイド３０の長さは、計量領域となる充填量検査装置１０の幅よりも長く設定するとよい。駆動チェーン１０３は下方から支持するガイド３２と上方から支持するレールガイド３０によって水平となる直線上に移動する。
【００２７】
次に、上記構成による充填量検査装置の検査方法について説明する。図６は実施形態に係る充填量検査装置の説明図である。まず図１（２）に示すように容器充填システム１００の上流側に配置した容器供給部１０４から矢印Ｆ方向となる直線上に容器１１６が１個ずつ搬送コンベア１０２上に供給される。ホルダープレート１２の８個の開口１５に、上面に開口を備え側面が上方開のテーパ状に成形された容器１１６が挿入され、容器のテーパ部１１６ｂが保持される。容器１１６を保持するホルダープレート１２は、搬送方向（図６中矢印ｈ）に沿って移動し、充填部１０６の充填ノズルの下方位置付近で停止する。そして停止した容器１１６の上面開口部から充填物が充填される（図６ａ）。図中の点線は容器に充填するときのホルダープレート１２の充填停止位置を示し、計量手段１６の受台２６はホルダープレート１２の開口１５の下方に配置している。
【００２８】
充填後、容器１１６は、下流側の次の容器１１７が充填部１０６の下方にくるまで搬送方向（矢印ｈ）に沿って再び移動する（図６ｂ）。そして充填後の容器１１６が充填量検査装置１０の上方で停止する（図６ｃ）。このとき次に充填する容器１１７が充填部１０６の下方に位置する。停止の間、昇降手段１４のシリンダ機構が垂直方向に伸長して、上端の受台２６が容器１１６の底面を押し上げ、容器１１６のテーパ部１１６ｂがホルダープレート１２の開口１５から離間する（図６ｄ）。本実施形態では一例として受台２６は、ホルダープレート１２に保持された容器１１６底部と５ｍｍ間隔を空けて設置されており、昇降手段１４の上昇時には容器１１６がホルダープレート１２から約１０mm程持ち上がるように設計している。
【００２９】
このとき容器１１６のテーパ部１１６ｂがホルダープレート１２の開口１５に対して水平方向に載置されず、僅かに傾斜した状態で搬送されても、受台２６の上面に滑り加工を施してあるため、受台２６の押し上げにより容器１１６の底面が受台２６の上面を摺動し、底面と受台２６の上面が平行となり容器１１６がホルダープレート１２の開口１５にひっかかることがない。さらに充填量検査装置１０付近の搬送コンベア１０２の駆動チェーン１０３上にはレールガイド３０が取り付けられているため、駆動チェーン１０３が下方のガイド３２および上方のレールガイド３０によって水平となる直線上に支持されている。このため、駆動チェーン１０３は上下方向のたわみが拘束されるためホルダープレート１２の水平性が確保される。よって搬送コンベア１０２が搬送途中で上下方向に振動することがなく、昇降手段１４の昇降に影響を及ぼすことがない。そして受台２６に載置された容器１１６は計量手段１６によって計量される。計量手段１６のロードセル２４では、容器１１６の重量によってセルの梁の形状が変位して、この変位量に応じた検出信号が接続する制御部２５に送信される。
【００３０】
制御部２５では、計量手段１６の検出信号に基づいて、予め定めた設定値と比較して設定値の範囲を外れる充填量の容器の位置情報を特定する。
計量した後の容器１１６は、シリンダ機構が垂直方向に縮小することにより容器１１６のテーパ部１１６ｂがホルダープレート１２に保持される（図６ｅ）。このように次の容器の充填停止を繰り返しながら、計量後の容器１１６は、搬送コンベア１０２の末端側の容器排出部１１０まで間欠搬送される（図６ｆ）。容器排出部１１０では、搬送方向１２０と交差する矢印Ｇ方向となる直線上に容器１１６を排出する。この排出経路の途中には不良品排出部１４０を設けてある。不良品排出部１４０は、制御部の不良品の位置情報に基づいて、搬送される容器の中から不良品の容器のみをエア吹出し手段等により排出経路外へ排出している。
【００３１】
図７は昇降手段の変形例を示す図である。同図（１）は充填量検査装置の側面図を示し、同図（２）は正面図を示す。この昇降手段１４ａは、容器の押し上げ量を調整可能とする高さ調節部を備えている。即ち変形例に係る昇降手段１４ａは、図４に示す昇降手段１４のシリンダ部２０に代えて、直動モータ４０を用いている。直動モータ４０は駆動モータの回転を制御することによってロッドの長さを任意に設定することができる。このため高さが異なる容器を用いた場合であっても容器ごとに昇降の移動量を任意に調整することができる。また直動モータ４０の伸縮ロッド４０ａを中心として直動モータ４０の周辺には４本の支持ロッド４１を設け、伸縮ロッド４０ａの伸縮を支持する構成としている。
【００３２】
図８は充填部前後に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。この充填量検査装置１０ａは充填部１０６の前後すなわち、充填部１０６を中心として搬送方向１２０の上流側および下流側にそれぞれ第１および第２の計量ユニット４２，４４を取り付けている。第１および第２の計量ユニット４２，４４はいずれも前述の昇降手段１４と計量手段１６を備えている。第１の計量ユニット４２は、充填部１０６による容器充填のため搬送が停止したとき、空容器すなわち容器充填前の容器１１６の重量を計量するものである。また第２の計量ユニット４４は、同様に充填部１０６による容器充填のため搬送が停止したとき、容器充填後の容器１１６の重量を計量するものである。また図８（２）に示すように第１および第２の計量ユニット４２，４４は搬送方向に沿って直列に配置している。このため、第１の計量ユニット４２で充填前の容器１１６ｃを計量し、第２の計量ユニット４４では第１の計量ユニット４２で計量した容器１１６ｃの充填後の重量を計量できる。第１の計量ユニット４２および第２の計量ユニット４４はいずれも制御部２５に接続している。制御部２５では、第１の計量ユニット４２で計量した容器の検出信号と、第１の計量ユニットで計量した同じ容器の重量を計量した第２の計量ユニット４４の検出信号に基づいて容器１１６の重量を除いた充填量を求め、予め定めた充填する設定量と比較して差分が生じた場合、設定値の範囲を外れる不良品を特定する。また充填量の基準値と測定量を比較し、充填部１０６に充填量を補正する制御信号を送信する構成としている。
【００３３】
図９は実施形態に係るフィードバック制御による検査のフローチャートを示す図である。
充填部１０６前後に計量ユニット４２，４４を取り付けた充填量検査装置１０ａは、まず容器供給部１０２から供給された容器が搬送コンベア１０２の所定位置を通過すると、製品容器を検出した信号が制御部２５に送られる（Ｓ２００）。
【００３４】
搬送コンベア１０２上の充填部１０６の上流側に配置した第１の計量ユニット４２により、容器充填時の搬送停止時において第１の計量ユニット４２の昇降手段１４が上昇して受台２６が容器１０６の底面を押し上げる。そして計量手段１６により充填前の容器（空容器）が計量される（Ｓ２１０）。
【００３５】
第１の計量ユニット４２の計量手段による測定値は制御部２５に送られ、容器重量および容器１１６の位置情報が記録される（Ｓ２２０）。ここで容器１１６の位置情報は、例えば搬送コンベア１０２上のｎ列目、ｎ列目の手前からｍ番目というように特定することができる。
【００３６】
次に搬送コンベア１０２上の充填部１０６の下流側に配置した第２の計量ユニット４４により、容器充填時の搬送停止時において第２の計量ユニット４４の昇降手段１４が上昇して受台２６が容器１１６の底面を押し上げる。そして計量手段１６により充填後の容器が計量される（Ｓ２３０）。
【００３７】
第２の計量ユニット４４の計量手段による測定値は制御部２５に送られ、容器重量および容器１１６の位置情報が記録される。そして制御部２５では、容器１１６の位置情報に基づいて、第１の計量ユニット４２による空容器の重量と第２の計量ユニット４４による充填後の容器重量の差分を取り、容器の充填量を算出する（Ｓ２４０）。
【００３８】
そして制御部２５では、予め設定した充填量の設定値と算出した容器の充填量とを比較する（Ｓ２５０）。その結果充填量が設定値の範囲を満たさない場合には充填不良として記録される。一方、充填量が設定値の範囲に含まれる場合には良品と判断して記録される。
【００３９】
次に計量した充填量と充填部１０６の充填量の基準値とを比較する（Ｓ２６０）。その結果、計量した充填量が充填部１０６の充填量の基準値の範囲を満たさない場合には、測定値が基準値を満たすように補正を行い、この補正信号を充填部１０６にフィードバックして充填量を制御する（Ｓ２７０）。また計量した充填量が充填部１０６の充填量の基準値範囲を満たす場合には、充填部の充填量が維持され充填がそのまま継続される。
【００４０】
なお図９においてＳ２６０に示すフィードバック制御を行わない構成とすることもできる。即ち、Ｓ２５０までの処理により、単に容器の充填量と予め定めた設定値とを比較して、不良品を特定して排出するように構成することもできる。
【００４１】
ところで、容器に充填する充填物は単一成分のほか、複数の成分からなる混合物を充填する場合がある。このような場合、搬送コンベア上に充填物の成分ごとに複数の充填部を取り付けている。図１０は搬送コンベアに少なくとも１つ以上備えた充填部の前後に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。同図は一例として搬送コンベア上に第１充填部１０６ｂと第２充填部１０６ａを取り付けた構成を示している。同図の装置構成は、まず図８に示したように充填部１０６の上流側および下流側にそれぞれ第１および第２の計量ユニット４２，４４を取り付けている。そして第１充填部１０６ｂの下流側に第２充填部１０６ａを取り付け、第２充填部１０６ａの下流側に第３の計量ユニット４６を取り付けている。このように第１〜第３計量ユニットを搬送方向に沿って直列に配置し、それぞれ図示しない制御部に接続し、測定値を送信する構成としている。
【００４２】
上記構成による充填量検査装置は以下に示すように作用する。充填部による容器充填の間に搬送コンベアが停止し、この停止の間に計量ユニットによる容器重量の計量が行なわれる基本構成は図６と同様に作用する。本構成の作用として、まず第１の計量ユニット４２で充填前の容器重量を計量する。ついで第２の計量ユニット４４で第１充填部１０６ｂによる充填後の容器重量を計量する。そして制御部では第２の計量ユニット４４の容器重量と、第１の計量ユニット４２の容器重量の差分をとる（風袋引き）ことにより、第１充填部１０６ｂの充填量を求めることができる。
【００４３】
次に第３の計量ユニット４６で第１充填部１０６ｂと第２充填部１０６ａによる充填後の容器重量を計量する。そして制御部では第３の計量ユニット４６の容器重量と、第２の計量ユニット４４の容器重量の差分をとることにより、第２充填部１０６ａの充填量を求めることができる。また制御部は第３の計量ユニット４６の容器重量と、第１の計量ユニット４２の容器重量の差分をとることにより、第１充填部１０６ｂ及び第２充填部１０６ａによる総充填量を求めることができる。制御部は計量の結果に基づいて設定値を外れる容器の位置情報を特定する。なお充填部の設置台数は任意に設計変更することができ、充填部の設置台数応じて計量ユニットも任意に設定することができる。これにより充填部ごとの充填量を計量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施形態に係る充填量検査装置を備えた容器充填システムの構成概略を示す図である。
【図２】図１におけるA部の部分拡大図を示す。
【図３】図２におけるB部の部分拡大図を示す。
【図４】図１におけるC矢視図を示す。
【図５】実施形態に係るレールガイドの説明図である。
【図６】実施形態に係る充填量検査装置の説明図である。
【図７】昇降手段の変形例を示す図である。
【図８】充填部前後に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。
【図９】実施形態に係るフィードバック制御による検査のフローチャートを示す図である。
【図１０】複数の充填部に計量ユニットを取り付けた充填量検査装置の説明図である。
【図１１】従来の容器の充填量検査装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０………充填量検査装置、１２………ホルダープレート、１４………昇降手段、１５………開口、１６………計量手段、１８………架台、２０………シリンダ部、２２………支持台、２４………ロードセル、２５………制御部、２６………受台、３０………レールガイド、３２………ガイド、４０………直動モータ、４１………支持ロッド、４２………第１の計量ユニット、４４………第２の計量ユニット、４６………第３の計量ユニット、１００………容器充填システム、１０２………搬送コンベア、１０３………駆動チェーン、１０４………容器供給部、１０６………充填部、１１０………容器排出部、１１２………計量部、１１６………容器、１２２………上流側ベルトコンベア、１２４………下流側ベルトコンベア、１２６………充填量測定用コンベア、１２８………モータ、１３０………受台、１３２………ロードセル、１４０………不良品排出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に充填後の前記容器を計量する充填量検査装置において、
前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、
前記搬送コンベアの充填領域より下流側の前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、
前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された充填後の前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段と、
を備えたことを特徴とする充填量検査装置。
【請求項２】
搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に前記容器を計量する充填量検査装置において、
前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、
前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段とを備えた計量ユニットと、
からなることを特徴とする充填量検査装置。
【請求項３】
前記計量ユニットは、前記搬送コンベアに少なくとも１つ以上備えた充填部の前後に取り付けたことを特徴とする請求項２に記載の充填量検査装置。
【請求項４】
前記計量手段は、前記容器の底面に接する上面に滑り加工を施した受台を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項５】
前記ホルダープレートを搬送方向に沿って水平に支持するレールガイドを前記搬送コンベアの計量領域のチェーン上に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項６】
前記昇降手段は、前記容器の押し上げ量を調整可能とする高さ調節部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項７】
前記ホルダープレートの長手方向を前記搬送コンベアの搬送方向と交差する幅方向に配置し、前記ホルダープレートを前記搬送コンベアに複数取り付けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項８】
テーパ付き容器のテーパ部を搬送コンベアのホルダープレートで保持しながら前記搬送コンベアで間欠搬送し、
前記容器の停止時に前記容器の下方に取り付けた計量手段ごと充填後の前記容器を押し上げて前記テーパ部を前記ホルダープレートから離間させて、
前記容器の充填量を計量することを特徴とする充填量検査方法。
【請求項１】
搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に充填後の前記容器を計量する充填量検査装置において、
前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、
前記搬送コンベアの充填領域より下流側の前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、
前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された充填後の前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段と、
を備えたことを特徴とする充填量検査装置。
【請求項２】
搬送コンベアにより間欠搬送するテーパ付き容器の停止時に前記容器を計量する充填量検査装置において、
前記容器のテーパ部を保持する開口を前記搬送コンベアの幅方向に複数備えたホルダープレートと、
前記ホルダープレートの充填停止位置の下方であって前記開口ごとに離間して取り付けた前記容器の計量手段と、前記計量手段を上部に取り付け、前記ホルダープレートに支持された前記容器の底面を前記計量手段を介して垂直方向に押し上げて前記開口から前記テーパ部を離間させる昇降手段とを備えた計量ユニットと、
からなることを特徴とする充填量検査装置。
【請求項３】
前記計量ユニットは、前記搬送コンベアに少なくとも１つ以上備えた充填部の前後に取り付けたことを特徴とする請求項２に記載の充填量検査装置。
【請求項４】
前記計量手段は、前記容器の底面に接する上面に滑り加工を施した受台を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項５】
前記ホルダープレートを搬送方向に沿って水平に支持するレールガイドを前記搬送コンベアの計量領域のチェーン上に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項６】
前記昇降手段は、前記容器の押し上げ量を調整可能とする高さ調節部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項７】
前記ホルダープレートの長手方向を前記搬送コンベアの搬送方向と交差する幅方向に配置し、前記ホルダープレートを前記搬送コンベアに複数取り付けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の充填量検査装置。
【請求項８】
テーパ付き容器のテーパ部を搬送コンベアのホルダープレートで保持しながら前記搬送コンベアで間欠搬送し、
前記容器の停止時に前記容器の下方に取り付けた計量手段ごと充填後の前記容器を押し上げて前記テーパ部を前記ホルダープレートから離間させて、
前記容器の充填量を計量することを特徴とする充填量検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１６４３７２（Ｐ２００８−１６４３７２Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５２７７７（Ｐ２００６−３５２７７７）
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【出願人】（０００１１０９５２）ニッカ電測株式会社 (12)
【出願人】（０００００６８８４）株式会社ヤクルト本社 (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【出願人】（０００１１０９５２）ニッカ電測株式会社 (12)
【出願人】（０００００６８８４）株式会社ヤクルト本社 (132)
【Ｆターム（参考）】
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