殺菌装置
【課題】電子線を均一に照射してキャップの殺菌を確実に行い、殺菌に異常が生じた場合にはこれを速やかかつ確実に検出することのできる殺菌装置を提供することを目的とする。
【解決手段】電子線の発生状態、電子線のスキャン状態、キャップ２００の搬送状態、キャップ２００の回転状態をモニタリングすることで、キャップ２００の殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、該当するキャップ２００を不良品として確実に排除する。このようなモニタリングはリアルタイムで行うことができるので、異常が生じた場合には直ちにこれを検出し、不良品となるキャップ２００を最小限に抑えることができる。
【解決手段】電子線の発生状態、電子線のスキャン状態、キャップ２００の搬送状態、キャップ２００の回転状態をモニタリングすることで、キャップ２００の殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、該当するキャップ２００を不良品として確実に排除する。このようなモニタリングはリアルタイムで行うことができるので、異常が生じた場合には直ちにこれを検出し、不良品となるキャップ２００を最小限に抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトルの口を封冠するキャップの殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料水や液体調味料等の充填物をボトルに無菌充填システムで充填する場合がある。ここで無菌充填とは、滅菌したチャンバー内にフィルターを通過させたクリーンなエアを供給するとともに、外部に対して室圧を高めることでチャンバー内を無菌環境とし、このチャンバーの内部で、殺菌済の充填物を殺菌済の容器に充填し、キャップにより封栓するシステムである。このようなシステムにおいては、充填物が充填されたボトルをキャップにより封栓するに先立ち、キャップの殺菌が行われる。
【０００３】
キャップの殺菌には、過酸化水素や紫外線照射が多く用いられているが、近年、紫外線よりも殺菌力に勝る電子線照射による殺菌技術が注目され、鋭意開発が行われている（例えば特許文献１、２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０５７１４号公報
【特許文献２】特開２００２−１２８０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャップを殺菌するには、過不足のない量の電子線を照射する必要がある。電子線の照射量が少ないと十分な殺菌が行えず、また、特にプラスチック製のキャップの場合、過度な電子線の照射を行うと、キャップの変色や軟化・変形といった不良にも繋がるからである。
また、電子線照射量が、キャップの部位によって大きくばらつかないよう、なるべく均一に電子線を照射するのが好ましい。特許文献２に記載の技術においても、キャップを回転させながら電子線を照射することで、これらの課題を解決すべく工夫がなされているが、依然として、そこにはさらなる改善の余地がある。例えば、キャップ、特にプラスチック製のキャップは小型軽量であるため、キャップを高速搬送しつつ確実に回転させるのは思いのほか難しい。キャップの回転が不十分な状態で電子線の照射が行われると、キャップの一部にのみ電子線が集中して照射されてしまい、電子線が集中照射された部分においては前記したようなキャップの変色や溶解といった不良が生じ、照射が不十分であった部分は確実な殺菌が行えない。しかし、キャップを確実に回転させるために複雑な機構を採用したのでは、装置の高コスト化、大型化等を招いてしまう。
また、電子線を照射する照射機構において何らかの故障等が生じ、電子線を照射できなくなることもある。
【０００６】
キャップの殺菌工程において、電子線の照射やキャップの回転に何らかの異常が生じた場合には、キャップを不良品として確実に排除する必要がある。しかし、充填装置において容器に対する液の充填は毎分数百本という高速で行われる。これに伴ってキャップの殺菌も高速で行われるため、異常が生じたことを知るのが遅ければ大量のキャップが不良品となり、製造コストの上昇に繋がる。したがって、キャップの殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、これを確実かつ速やかに検出するのが好ましい。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、電子線を均一に照射してキャップの殺菌を確実に行い、殺菌に異常が生じた場合にはこれを速やかかつ確実に検出することのできる殺菌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】
かかる目的のもとになされた本発明は、容器のキャップに電子線を照射することでキャップを殺菌する殺菌装置であって、電子線を発生する電子線発生源と、電子線発生源で発生した電子線を予め定められた範囲内でスキャンさせる電子線スキャン部と、電子線スキャン部で電子線がスキャンされる範囲を、キャップを回転させながら通過させるキャップ搬送部と、電子線発生源における電子線の発生状態、電子線スキャン部における電子線のスキャン状態、キャップ搬送部におけるキャップの搬送速度およびキャップの回転状態をモニタリングするモニタリング部と、を備えることを特徴とする。
このように、電子線発生源における電子線の発生状態、電子線スキャン部における電子線のスキャン状態、キャップ搬送部におけるキャップの搬送速度およびキャップの回転状態をモニタリングすることで、キャップの均一かつ確実な殺菌が行われているかどうかを検出できる。モニタリングによる検出結果が、予め定めた基準範囲から外れた場合、キャップの殺菌品質に異常があると判断して、そのキャップを排除することができる。これにより、殺菌が不十分であったり、変色や軟化・変形が生じている可能性のあるキャップを選別し、殺菌品質を管理することができる。
ここで、キャップの確実な回転を行うのは困難であるため、キャップの回転状態をモニタリングし、キャップが確実に回転していない場合にはこれを検出するのが重要である。
もちろん、同様のモニタリングを容器に対しても行うこともできる。
【０００８】
モニタリング部は、電子線の発生タイミングを制御する電流および電子線を発生させるための加速電圧を検出することで電子線の発生状態をモニタリングするとともに、電子線のスキャンタイミングを制御する電流の周波数を検出することで、電子線スキャン部における電子線のスキャン状態をモニタリングするのが好ましい。
さらに、モニタリング部は、電子線スキャン部における電子線のスキャン幅を検出することで、電子線のスキャン状態をモニタリングするのが好ましい。
【０００９】
また、モニタリング部は、キャップ搬送部におけるキャップの搬送速度が、電子線スキャン部における電子線のスキャン周波数と対応しているか否かを検出するのが好ましい。キャップの搬送速度のおよび電子線のスキャン周波数の変化は、キャップに対する電子線の照射量に影響する。単位時間当たりの生産量に応じてキャップの搬送速度が変化する場合があるので、これに応じてキャップの搬送速度および電子線のスキャン周波数が対応しているか否かを検出するのである。
【００１０】
モニタリング部は、キャップ搬送部で搬送されるキャップの回転速度を検出することで、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。また、キャップ搬送部で搬送されるキャップを、搬送方向に間隔を隔てた複数位置で撮影し、それぞれの位置で撮影された画像を比較することでも、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。
【００１１】
キャップ搬送部が、キャップを搬送方向に移動させるキャップ移動部材と、キャップ移動部材に沿ってその側方に設けられ、キャップ移動部材によって移動させられるキャップに接触してキャップを回転させるガイド部材と、を備える場合、このような機構によってキャップを確実に回転させることができる。この場合、モニタリング部では、ガイド部材に対するキャップの接触圧を検出することで、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。
【００１２】
これ以外にも、モニタリング部は、電子線スキャン部で電子線がスキャンされる範囲を通過したキャップの温度分布を検出することで、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電子線の発生状態、電子線のスキャン状態、キャップの搬送状態、キャップの回転状態をモニタリングすることで、キャップの殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、該当するキャップを不良品として確実に排除することができる。また、このようなモニタリングはリアルタイムで行うことができるので、異常が生じた場合には直ちにこれを検出することができ、不良品となるキャップを最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態におけるボトル・キャップ用の殺菌装置１０の概略構成を説明するための図である。
この図１（ａ）に示す殺菌装置１０は、ボトル１００に飲料を充填する充填装置の前段側に設けられるものである。この殺菌装置１０は、ボトル１００を搬送するボトル搬送機構２０と、キャップ２００を搬送するキャップ搬送機構（キャップ搬送部）３０と、電子線を照射して殺菌を行う電子線照射部（電子線スキャン部）４０とを備えて構成されている。
【００１５】
ボトル搬送機構２０の構成について本発明で何らの限定を行う意図はないが、例えば無端状の搬送ベルト２１を循環駆動させながら、図示しない割り出し機構によって搬送ベルト２１上にボトル１００を一定間隔ごとに割り出していくことにより、ボトル１００を搬送ベルト２１上に所定間隔で配列した状態で搬送していく構成のもの等が採用できる。ボトル搬送機構２０については、これ以外にもいかなる構成のものを採用しても良い。なお、搬送ベルト２１上で、ボトル１００はその中心軸線を略鉛直方向に合致させて保持されるようになっている。
【００１６】
本実施の形態の電子線照射部４０では、電子線発生源４１と、偏向用磁石４２と、スキャン用磁石４３と、ホーン４４と、コントローラ（モニタリング部）５０とを備える。
なお、装置構成条件によっては、偏向用磁石４２とスキャン用磁石４３の上下関係が逆になることもある。
図２に示すように電子線発生源４１では、ビーム状の電子線を発生し、これを、ボトル搬送機構２０によって搬送されるボトル１００、キャップ搬送機構３０によって搬送されるキャップ２００に照射する。
本実施の形態において、電子線発生源４１では、図３に示すように、例えば６０Ｈｚといった低周波のパルス電流Ｉ１により電子線を発生するようになっている。この、電子線発生源４１を駆動するためのパルス電流Ｉ１は、コントローラ５０によってその発生が制御される。このような電子線発生源４１としては、いわゆる電子銃を用いることができ、コントローラ５０においては、電子線発生源４１において電子線を発生させるための加速電圧をも制御する。
【００１７】
ここで、以下の説明において、説明の理解を助けるため、ボトル搬送機構２０、キャップ搬送機構３０におけるボトル１００、キャップ２００の搬送方向をＸ軸、Ｘ軸に直交し、電子線発生源４１におけるボトル１００に対する電子線の照射方向をＺ軸、これらＸ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸と定める。
【００１８】
さて、偏向用磁石４２、スキャン用磁石４３は、それぞれは、印加される電流に応じて発生する磁界が変化するものである。
偏向用磁石４２は、電子線発生源４１から照射される電子線を囲むように設けられ、発生する磁界によって電子線をＸ軸回りに所定角度偏向させるよう配置されている。この偏向用磁石４２には、コントローラ５０の制御により、電子線発生源４１で電子線を発生するパルス電流Ｉ１に同期させて、パルス電流Ｉ１で予め定められた数のパルスを出力する毎に所定強度の電流Ｉ２が出力される。出力された電流Ｉ２により偏向用磁石４２では磁界を発生し、この磁界により電子線を偏向させる。偏向用磁石４２で磁界を発生していない場合、電子線はボトル搬送機構２０上のボトル１００に照射され、偏向用磁石４２で磁界を発生したときには、電子線は偏向してキャップ搬送機構３０上のキャップ２００に照射されるようになっている。
【００１９】
スキャン用磁石４３は、偏向用磁石４２の直下に配置され、偏向用磁石４２で偏向を行っていないときの電子線の進路と、偏向を行っているときの電子線の進路の双方を囲むように設けられている。このスキャン用磁石４３は、例えば偏向用磁石４２の直下に配置することができる。
スキャン用磁石４３には、コントローラ５０の制御により、電子線発生源４１で電子線を発生するパルス電流Ｉ１の１パルスごとに、一定の変化幅で強度が連続的に変化する電流Ｉ３が印加される。このように、スキャン用磁石４３に印加される電流Ｉ３が一定時間（パルス電流Ｉ１の１パルスに相当した時間）内に変化すると、スキャン用磁石４３で発生する磁界強度が変化する。これによって、電子線の偏向量、すなわち電子線の偏向角度が連続的に変化し、電子線が一定範囲（一定角度）内をスキャンするのである。スキャン用磁石４３は、このときの電子線のスキャン方向がＸ軸方向に合致するように配置される。
なお、電流Ｉ３の変化幅、変化開始時、変化終了時の電流強度については何ら限定する意図は無いが、電子線は当初Ｚ軸方向に照射されるため、この照射方向を基準として、両側に等しい角度だけスキャンが行われるよう、変化開始時の磁界強度と、変化終了時の磁界強度を、正負で絶対値が等しくなるように調整するのが好ましい。
前記したように、このような電流Ｉ３によって行われる電子線のスキャンは、電子線発生源４１で電子線を発生するパルス電流Ｉ１の１パルスごとに行われる。つまり、ボトル搬送機構２０上のボトル１００に向けて電子線を照射しているときはもちろん、前記の偏向用磁石４２で数パルスに１回、キャップ搬送機構３０上のキャップ２００に向けて電子線を偏向させて照射しているときにも、電子線の一定幅でのスキャンが行われるようになっている。
【００２０】
図２に示したように、ホーン４４は、上記のように、偏向用磁石４２による偏向、スキャン用磁石４３によるスキャンを行っているときの電子線の照射範囲を取り囲むように設けられる。したがって、Ｘ軸方向からホーン４４を側面視すると、ホーン４４は、ボトル搬送機構２０に向けて略鉛直下方に延びる第一ホーン部４４ａと、第一ホーン部４４ａから分岐するように形成されて、キャップ搬送機構３０に向けて斜め下方に延びる第二ホーン部４４ｂとを有し、第一ホーン部４４ａ、第二ホーン部４４ｂのそれぞれは、図１（ａ）に示したように、Ｙ軸方向から見たときに、偏向用磁石４２およびスキャン用磁石４３から下方に行くに従いその幅が漸次広がるテーパ形状をなしている。
【００２１】
図４に示すように、キャップ搬送機構３０は、キャップ２００を２列に並べて搬送する。このキャップ搬送機構３０は、二本のスクリュー部材（キャップ移動部材）３１Ａ、３１Ｂが間隔を隔てて互いに平行に配置され、キャップ２００の天面２００ａに接触するよう設けられている。そして、これらスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂ上に位置する２列のキャップ２００の両側と、２列のキャップ２００の間には、ガイド部材３２、３３、３４が設けられる。
【００２２】
両側に位置するガイド部材３２、３３は、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂ上のキャップ２００の側面２００ｂに対向するガイド面３２ａ、３３ａに、ラックギア状の歯が連続して形成されている。このガイド部材３２、３３は、ガイド面３２ａ、３３ａの下端部３２ｂ、３３ｂを内側に突出するように形成して断面略Ｌ字状とし、下端部３２ｂ、３３ｂでキャップ２００の天面２００ａを支持する構成とするのが好ましい。これによりキャップ２００は、その天面２００ａが、ガイド部材３２、３３およびスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂによって支持されるようになっている。
なお、ガイド部材３２、３３の材質には、ステンレススチールや樹脂を用いることができるが、電子線殺菌の場合にはステンレススチールを用いるのが好ましい。
そして、キャップ２００がスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの外周面に形成されている螺旋状の溝３１ａの中に収まった状態で、ガイド部材３２、３３、３４によってキャップ２００の側方への移動が規制される。この状態でスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂを図示しないモータ等で回転駆動させると、キャップ２００はガイド部材３２、３３、３４に沿った方向に搬送される。このとき、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂは、一方のスクリュー部材３１Ａと他方のスクリュー部材３１Ｂで溝３１ａの巻き方向が互いに異なるように形成され、さらに図示しないモータ等で互いに異なる方向に回転駆動されて、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの上面側においてキャップ２００を両側のガイド部材３２、３３に押し付ける。ガイド部材３２、３３には、前述したようにガイド面３２ａ、３３ａにラックギア状の歯が形成されているため、ガイド部材３２、３３に押し付けられたキャップ２００は、その外周面に形成された溝がガイド部材３２、３３の歯に噛み合い、ガイド部材３２、３３との間の摩擦が高まってキャップ２００は確実に回転しながら搬送される。
【００２３】
このようなキャップ搬送機構３０によりガイド部材３２、３３に沿って回転しながら搬送されるキャップ２００に対し、電子線照射部４０で電子線を一定のスキャン領域内でスキャンさせて照射することで、キャップ２００の全体に均一に電子線を照射して殺菌を行う。
【００２４】
なお、このようなキャップ搬送機構３０は、電子線照射部４０における電子線のスキャン方向と、ボトル搬送機構２０やキャップ搬送機構３０におけるボトル１００のキャップ２００の搬送方向を合致させず、電子線照射部４０でスキャンされる電子線に対し、ボトル１００やキャップ２００が斜めに横切るように搬送される構成とすることも可能である。
また、キャップ搬送機構３０は、キャップ２００を確実に回転させながら搬送することができるのであれば、他のいかなる構成としても良い。もちろん、２列で並列してキャップ２００を搬送する構成に限らず、１列のみ、あるいは３列以上で並列して搬送するような構成とすることも可能である。
【００２５】
さて、このような殺菌装置１０においては、コントローラ５０において、キャップ２００の殺菌が確実に行われているか否かをモニタリングする機能を有している。具体的には、コントローラ５０では、キャップ２００に対する電子線の照射状態と、キャップ搬送機構３０におけるキャップ２００の搬送状態、および回転状態をモニタリングする。
【００２６】
図１（ｂ）に、コントローラ５０において上記のモニタリングを行うための機能構成を示すためのブロック構成を示した。また、図５はコントローラ５０におけるモニタリング処理の流れを示す図である。
コントローラ５０はコンピュータ装置からなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、情報記憶装置等が協働して所定のプログラムに基づいた処理を行なうことで、電子線発生源監視部５１、スキャン状態監視部５２、キャップ搬送状態監視部５３、キャップ回転状態監視部５４、情報格納部５５を機能的に実現する。
【００２７】
殺菌装置１０でボトル１００、キャップ２００の殺菌を行うには、まずオペレータが殺菌装置１０を起動する。このとき、殺菌装置１０の運転モードが複数設定されている場合には、オペレータは任意の運転モードを選択する。ここで運転モードには、例えば単位時間当たりの殺菌処理量を低速、高速等といったように複数段階に設定したものがある。もちろんこれ以外にも運転モードを設定することが可能である。
特定の運転モードが選択された場合、コントローラ５０は選択された運転モードの種類を情報格納部５５に格納する。そしてコントローラ５０では、選択された運転モードに応じ、殺菌装置１０の各部を作動させ、電子線照射部４０から電子線を照射を開始し、ボトル１００、キャップ２００の殺菌を開始する（ステップＳ２０１）。
【００２８】
殺菌の開始後、コントローラ５０では、殺菌装置１０の各部から入力される検出信号に基づき、動作状態のモニタリングを一定時間ごとに行う（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）。そのモニタリング内容については以下に詳述するが、各部から入力される検出信号が、予め定められた上限値、下限値の範囲内に収まっているか否かを判定する。このとき、それぞれの検出信号ごとに設定されている上限値、下限値は、前記の運転モードごとに設定することができる。
【００２９】
電子線発生源監視部５１においては、電子線発生源４１で発生する電子線の出力をモニタリングするため、電子線発生源４１に出力するパルス電流Ｉ１、電子線発生源４１に印加する電圧（加速電圧）を検出し、これらの検出値が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。これにより、例えば電子線発生源４１の異常により電子線の出力に過不足がある場合にはこれを検出することができる。
【００３０】
スキャン状態監視部５２においては、電子線のキャップ２００側への偏向状態、電子線のスキャン回数（周波数）をモニタリングするため、偏向用磁石４２に出力される電流Ｉ２、スキャン用磁石４３に出力される電流Ｉ３を検出し、これらの検出値が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。スキャン状態監視部５２においては、電子線のスキャン幅をもモニタリングする。このため、電子線の所定のスキャン領域の両端部にビームセンサ５６を設け、スキャン状態監視部５２においては、ビームセンサ５６における電子線の検出の有無を判定する。これらにより、例えば偏向用磁石４２、スキャン用磁石４３等に異常が生じ、スキャンが正常に行われていない場合にはこれを検出することができる。また、何らかの原因でスキャンが過度に行われていれば、キャップ２００に対して電子線が過度に照射され、キャップ２００の変色や軟化・変形につながるため、これを防止することができる。
【００３１】
キャップ搬送状態監視部５３は、キャップ搬送機構３０におけるキャップ２００の搬送速度をモニタリングする。このため、キャップ搬送状態監視部５３においては、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂを回転させるための電流を検出し、検出値が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
例えば、モータの異常等によってスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの回転速度が低下した場合、キャップ２００の搬送速度が遅くなって電子線のスキャン範囲内にキャップ２００が長時間滞ることになり、電子線の過度な照射につながる。上記のモニタリングによりこれを防止する。
殺菌装置１０における単位時間当たりの殺菌処理量は、製品の時間当たりの生産量に応じて変動し得る。殺菌処理量を変動させるには、運転モードを変更してキャップ２００の搬送速度を変更する。キャップ２００の搬送速度が変わる場合、電子線の照射量もこれに応じて過不足のないように変更する必要があり、これにはスキャン用磁石４３に印加する電流Ｉ３の周波数を変更する。そこで、キャップ搬送状態監視部５３においては、情報格納部５５に格納された情報を参照し、キャップ２００の搬送速度（電流値）がその時点で選択されている運転モードの種類に応じたものか否かを参照するとともに、スキャン状態監視部５２においても、検出された電流Ｉ３の周波数が、その時点で選択されている運転モードの種類に応じたものか否かをモニタリングするのが好ましい。
【００３２】
キャップ回転状態監視部５４は、キャップ搬送機構３０において搬送されるキャップ２００の回転状態をモニタリングする。キャップ２００の回転が十分に行われていない場合、キャップ２００に対する均一な電子線の照射が損なわれるからである。
そこで、キャップ搬送機構３０で搬送されるキャップ２００の回転状態を検出して、キャップ２００の回転が確実に行われているか否かを判定するわけであるが、キャップ２００の回転状態の検出には、以下に示すような複数の形態が考えられる。
【００３３】
図６に示すキャップ回転検出装置６０Ａは、レーザドップラー方式を用いる。センサ６１でレーザビームを発し、キャップ搬送機構３０において搬送されるキャップ２００の側面に照射し、その反射光を受光することで、その時間差に基づき、速度計６２でキャップ２００の側面の回転速度(周速)を検出することができる。キャップ回転状態監視部５４においては、検出されたキャップ２００の回転速度が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３４】
図７に示すキャップ回転検出装置６０Ｂは、カメラ６３でキャップ２００を複数回撮影し、撮影された複数枚の画像を処理することで、キャップ２００の回転を検出する。これには、キャップ搬送機構３０の下方に、搬送方向に間隔を隔てて複数台のカメラ６３を設置する。このとき、互いに前後するカメラ６３、６３の間隔は、キャップ２００が搬送されながら一回転するのに必要な長さと合致しないようにする。また、カメラ６３に、電子線が照射されないよう、これらのカメラ６３は電子線の照射範囲外に設置するのが好ましい。
そして、それぞれのカメラ６３では、各カメラ６３に対応した位置にキャップ２００が到達したタイミングで、そのキャップ２００の天面２００ａを撮影する。キャップ２００の天面２００ａには、製品の名称やメーカ名等のロゴマークが印字されているので、これを撮影するのである。このため、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂは、キャップ２００の中心よりも片側にオフセットして配置するのが好ましい。そして、それぞれのカメラ６３で撮影した画像をキャップ回転状態監視部５４に送信する。
キャップ回転状態監視部５４では、複数台のカメラ６３で撮影した画像を比較処理し、撮影した画像に含まれるロゴマークの角度が、複数台のカメラ６３で撮影した画像間で異なっているか否かを判定する。キャップ２００が確実に回転していれば、複数台のカメラ６３で撮影した画像間でその角度が異なっているはずである。複数台のカメラ６３で撮影した画像間でロゴマークの角度が変わっていない場合、キャップ２００が回転していないと判定することができる。
【００３５】
図８に示すキャップ回転検出装置６０Ｃは、レーザ変位計６６によりキャップ２００の回転を検出する。レーザ変位計６６は、キャップ搬送機構３０におけるキャップ２００の搬送速度と等速度でキャップ２００と平行に移動するよう、ガイドレール６６ａ等に沿って移動できるように設けられる。
図９に示すように、キャップ２００には、このキャップ２００をボトル１００に嵌め合わせるための複数のウイング２０１が内周縁部に形成されている。これらのウイング２０１は、周方向に間隔を隔てて設けられている。
そこで、レーザ変位計６６をキャップ２００と等速度で移動させながら、キャップ２００の内周縁部に形成されているウイング２０１にレーザビームを照射する。レーザ変位計６６においては、照射するレーザビームが、ウイング２０１の部分に照射される場合と、隣接するウイング２０１、２０１の切れ目の部分に照射される場合とでは、レーザ変位計６６における変位検出量が変化するため、これを検出する。そして、その変位検出量が変化する周期から、回転速度を算出することができるので、キャップ回転状態監視部５４においてはキャップ２００の回転速度が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３６】
図１０に示すキャップ回転検出装置６０Ｄは、キャップ搬送機構３０のガイド部材３２、３３に対するキャップ２００の接触圧を検出する。このため、ガイド部材３２、３３のガイド面３２ａ、３３ａに、歪ゲージ６７を設ける。前述したように、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの回転により、キャップ２００はガイド部材３２、３３のガイド面３２ａ、３３ａに押し付けられて回転する。その接触圧を歪ゲージ６７で検出し、キャップ回転状態監視部５４においては、検出された接触圧が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３７】
図１１に示すキャップ回転検出装置６０Ｅは、電子線照射後のキャップ２００の温度分布を検出する。電子線の照射によりキャップ２００の温度は上昇し、その温度と電子線照射量は相関がある。
そこで、電子線の照射後におけるキャップ２００の温度分布を検出するためのサーモグラフィ６８を、電子線照射領域の後工程側に設ける。キャップ回転状態監視部５４においては、サーモグラフィ６８で検出するキャップ２００の温度分布から、例えばキャップ２００の最高温度と最低温度を検出し、それらが予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３８】
コントローラ５０では、上記したような電子線発生源監視部５１、スキャン状態監視部５２、キャップ搬送状態監視部５３、キャップ回転状態監視部５４におけるモニタリング結果に基づいて判定を行い（ステップＳ２０３）、いずれかのモニタリング結果が予め定められた範囲内から外れる場合、キャップ２００に対する電子線の照射の過不足、あるいは不均一照射が行われているため、該当するキャップ２００を、図示しないリジェクト装置等により不良品として工程外に排除する（ステップＳ２０４）。
【００３９】
このようにして、電子線の発生状態、電子線のスキャン状態、キャップ２００の搬送状態、キャップ２００の回転状態をモニタリングすることで、キャップ２００の殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、該当するキャップ２００を不良品として確実に排除することができる。また、このようなモニタリングはリアルタイムで行うことができるので、異常が生じた場合には直ちにこれを検出することができ、不良品となるキャップ２００を最小限に抑えることができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、キャップ２００の殺菌状態について説明を行ったが、ボトル１００についても同様のモニタリングを行うのが好ましい。
また、殺菌装置１０の構成について説明したが、本発明の主旨の範囲内であればいかなる構成の変更、追加、削除を行っても支障は無い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態における殺菌装置の構成を示す図である。
【図２】電子線照射部の構成を示す図である。
【図３】電子線照射部における制御電流の例を示す図である。
【図４】キャップ搬送機構の一例を示す図である。
【図５】モニタリングの処理の流れを示す図である。
【図６】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、レーザドップラー式のセンサを用いた例である。
【図７】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、カメラで撮影した画像を画像処理する場合の例である。
【図８】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、レーザ変位計を用いた例である。
【図９】ウイングが形成されたキャップを示す斜視図である。
【図１０】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、ガイド部材に歪ゲージを取り付けた例である。
【図１１】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、サーモグラフィを用いた例である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…殺菌装置、３０…キャップ搬送機構（キャップ搬送部）、３１Ａ、３１Ｂ…スクリュー部材（キャップ移動部材）、３２、３３…ガイド部材、４０…電子線照射部（電子線スキャン部）、４１…電子線発生源、４２…偏向用磁石、４３…スキャン用磁石、５０…コントローラ（モニタリング部）、５１…電子線発生源監視部、５２…スキャン状態監視部、５３…キャップ搬送状態監視部、５４…キャップ回転状態監視部、５６…ビームセンサ、６０Ａ〜６０Ｅ…キャップ回転検出装置、６１…センサ、６２…速度計、６３…カメラ、６６…レーザ変位計、６７…歪ゲージ、６８…サーモグラフィ、１００…ボトル、２００…キャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボトルの口を封冠するキャップの殺菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料水や液体調味料等の充填物をボトルに無菌充填システムで充填する場合がある。ここで無菌充填とは、滅菌したチャンバー内にフィルターを通過させたクリーンなエアを供給するとともに、外部に対して室圧を高めることでチャンバー内を無菌環境とし、このチャンバーの内部で、殺菌済の充填物を殺菌済の容器に充填し、キャップにより封栓するシステムである。このようなシステムにおいては、充填物が充填されたボトルをキャップにより封栓するに先立ち、キャップの殺菌が行われる。
【０００３】
キャップの殺菌には、過酸化水素や紫外線照射が多く用いられているが、近年、紫外線よりも殺菌力に勝る電子線照射による殺菌技術が注目され、鋭意開発が行われている（例えば特許文献１、２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２０５７１４号公報
【特許文献２】特開２００２−１２８０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
キャップを殺菌するには、過不足のない量の電子線を照射する必要がある。電子線の照射量が少ないと十分な殺菌が行えず、また、特にプラスチック製のキャップの場合、過度な電子線の照射を行うと、キャップの変色や軟化・変形といった不良にも繋がるからである。
また、電子線照射量が、キャップの部位によって大きくばらつかないよう、なるべく均一に電子線を照射するのが好ましい。特許文献２に記載の技術においても、キャップを回転させながら電子線を照射することで、これらの課題を解決すべく工夫がなされているが、依然として、そこにはさらなる改善の余地がある。例えば、キャップ、特にプラスチック製のキャップは小型軽量であるため、キャップを高速搬送しつつ確実に回転させるのは思いのほか難しい。キャップの回転が不十分な状態で電子線の照射が行われると、キャップの一部にのみ電子線が集中して照射されてしまい、電子線が集中照射された部分においては前記したようなキャップの変色や溶解といった不良が生じ、照射が不十分であった部分は確実な殺菌が行えない。しかし、キャップを確実に回転させるために複雑な機構を採用したのでは、装置の高コスト化、大型化等を招いてしまう。
また、電子線を照射する照射機構において何らかの故障等が生じ、電子線を照射できなくなることもある。
【０００６】
キャップの殺菌工程において、電子線の照射やキャップの回転に何らかの異常が生じた場合には、キャップを不良品として確実に排除する必要がある。しかし、充填装置において容器に対する液の充填は毎分数百本という高速で行われる。これに伴ってキャップの殺菌も高速で行われるため、異常が生じたことを知るのが遅ければ大量のキャップが不良品となり、製造コストの上昇に繋がる。したがって、キャップの殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、これを確実かつ速やかに検出するのが好ましい。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、電子線を均一に照射してキャップの殺菌を確実に行い、殺菌に異常が生じた場合にはこれを速やかかつ確実に検出することのできる殺菌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】
かかる目的のもとになされた本発明は、容器のキャップに電子線を照射することでキャップを殺菌する殺菌装置であって、電子線を発生する電子線発生源と、電子線発生源で発生した電子線を予め定められた範囲内でスキャンさせる電子線スキャン部と、電子線スキャン部で電子線がスキャンされる範囲を、キャップを回転させながら通過させるキャップ搬送部と、電子線発生源における電子線の発生状態、電子線スキャン部における電子線のスキャン状態、キャップ搬送部におけるキャップの搬送速度およびキャップの回転状態をモニタリングするモニタリング部と、を備えることを特徴とする。
このように、電子線発生源における電子線の発生状態、電子線スキャン部における電子線のスキャン状態、キャップ搬送部におけるキャップの搬送速度およびキャップの回転状態をモニタリングすることで、キャップの均一かつ確実な殺菌が行われているかどうかを検出できる。モニタリングによる検出結果が、予め定めた基準範囲から外れた場合、キャップの殺菌品質に異常があると判断して、そのキャップを排除することができる。これにより、殺菌が不十分であったり、変色や軟化・変形が生じている可能性のあるキャップを選別し、殺菌品質を管理することができる。
ここで、キャップの確実な回転を行うのは困難であるため、キャップの回転状態をモニタリングし、キャップが確実に回転していない場合にはこれを検出するのが重要である。
もちろん、同様のモニタリングを容器に対しても行うこともできる。
【０００８】
モニタリング部は、電子線の発生タイミングを制御する電流および電子線を発生させるための加速電圧を検出することで電子線の発生状態をモニタリングするとともに、電子線のスキャンタイミングを制御する電流の周波数を検出することで、電子線スキャン部における電子線のスキャン状態をモニタリングするのが好ましい。
さらに、モニタリング部は、電子線スキャン部における電子線のスキャン幅を検出することで、電子線のスキャン状態をモニタリングするのが好ましい。
【０００９】
また、モニタリング部は、キャップ搬送部におけるキャップの搬送速度が、電子線スキャン部における電子線のスキャン周波数と対応しているか否かを検出するのが好ましい。キャップの搬送速度のおよび電子線のスキャン周波数の変化は、キャップに対する電子線の照射量に影響する。単位時間当たりの生産量に応じてキャップの搬送速度が変化する場合があるので、これに応じてキャップの搬送速度および電子線のスキャン周波数が対応しているか否かを検出するのである。
【００１０】
モニタリング部は、キャップ搬送部で搬送されるキャップの回転速度を検出することで、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。また、キャップ搬送部で搬送されるキャップを、搬送方向に間隔を隔てた複数位置で撮影し、それぞれの位置で撮影された画像を比較することでも、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。
【００１１】
キャップ搬送部が、キャップを搬送方向に移動させるキャップ移動部材と、キャップ移動部材に沿ってその側方に設けられ、キャップ移動部材によって移動させられるキャップに接触してキャップを回転させるガイド部材と、を備える場合、このような機構によってキャップを確実に回転させることができる。この場合、モニタリング部では、ガイド部材に対するキャップの接触圧を検出することで、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。
【００１２】
これ以外にも、モニタリング部は、電子線スキャン部で電子線がスキャンされる範囲を通過したキャップの温度分布を検出することで、キャップの回転状態をモニタリングすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電子線の発生状態、電子線のスキャン状態、キャップの搬送状態、キャップの回転状態をモニタリングすることで、キャップの殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、該当するキャップを不良品として確実に排除することができる。また、このようなモニタリングはリアルタイムで行うことができるので、異常が生じた場合には直ちにこれを検出することができ、不良品となるキャップを最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本実施の形態におけるボトル・キャップ用の殺菌装置１０の概略構成を説明するための図である。
この図１（ａ）に示す殺菌装置１０は、ボトル１００に飲料を充填する充填装置の前段側に設けられるものである。この殺菌装置１０は、ボトル１００を搬送するボトル搬送機構２０と、キャップ２００を搬送するキャップ搬送機構（キャップ搬送部）３０と、電子線を照射して殺菌を行う電子線照射部（電子線スキャン部）４０とを備えて構成されている。
【００１５】
ボトル搬送機構２０の構成について本発明で何らの限定を行う意図はないが、例えば無端状の搬送ベルト２１を循環駆動させながら、図示しない割り出し機構によって搬送ベルト２１上にボトル１００を一定間隔ごとに割り出していくことにより、ボトル１００を搬送ベルト２１上に所定間隔で配列した状態で搬送していく構成のもの等が採用できる。ボトル搬送機構２０については、これ以外にもいかなる構成のものを採用しても良い。なお、搬送ベルト２１上で、ボトル１００はその中心軸線を略鉛直方向に合致させて保持されるようになっている。
【００１６】
本実施の形態の電子線照射部４０では、電子線発生源４１と、偏向用磁石４２と、スキャン用磁石４３と、ホーン４４と、コントローラ（モニタリング部）５０とを備える。
なお、装置構成条件によっては、偏向用磁石４２とスキャン用磁石４３の上下関係が逆になることもある。
図２に示すように電子線発生源４１では、ビーム状の電子線を発生し、これを、ボトル搬送機構２０によって搬送されるボトル１００、キャップ搬送機構３０によって搬送されるキャップ２００に照射する。
本実施の形態において、電子線発生源４１では、図３に示すように、例えば６０Ｈｚといった低周波のパルス電流Ｉ１により電子線を発生するようになっている。この、電子線発生源４１を駆動するためのパルス電流Ｉ１は、コントローラ５０によってその発生が制御される。このような電子線発生源４１としては、いわゆる電子銃を用いることができ、コントローラ５０においては、電子線発生源４１において電子線を発生させるための加速電圧をも制御する。
【００１７】
ここで、以下の説明において、説明の理解を助けるため、ボトル搬送機構２０、キャップ搬送機構３０におけるボトル１００、キャップ２００の搬送方向をＸ軸、Ｘ軸に直交し、電子線発生源４１におけるボトル１００に対する電子線の照射方向をＺ軸、これらＸ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸と定める。
【００１８】
さて、偏向用磁石４２、スキャン用磁石４３は、それぞれは、印加される電流に応じて発生する磁界が変化するものである。
偏向用磁石４２は、電子線発生源４１から照射される電子線を囲むように設けられ、発生する磁界によって電子線をＸ軸回りに所定角度偏向させるよう配置されている。この偏向用磁石４２には、コントローラ５０の制御により、電子線発生源４１で電子線を発生するパルス電流Ｉ１に同期させて、パルス電流Ｉ１で予め定められた数のパルスを出力する毎に所定強度の電流Ｉ２が出力される。出力された電流Ｉ２により偏向用磁石４２では磁界を発生し、この磁界により電子線を偏向させる。偏向用磁石４２で磁界を発生していない場合、電子線はボトル搬送機構２０上のボトル１００に照射され、偏向用磁石４２で磁界を発生したときには、電子線は偏向してキャップ搬送機構３０上のキャップ２００に照射されるようになっている。
【００１９】
スキャン用磁石４３は、偏向用磁石４２の直下に配置され、偏向用磁石４２で偏向を行っていないときの電子線の進路と、偏向を行っているときの電子線の進路の双方を囲むように設けられている。このスキャン用磁石４３は、例えば偏向用磁石４２の直下に配置することができる。
スキャン用磁石４３には、コントローラ５０の制御により、電子線発生源４１で電子線を発生するパルス電流Ｉ１の１パルスごとに、一定の変化幅で強度が連続的に変化する電流Ｉ３が印加される。このように、スキャン用磁石４３に印加される電流Ｉ３が一定時間（パルス電流Ｉ１の１パルスに相当した時間）内に変化すると、スキャン用磁石４３で発生する磁界強度が変化する。これによって、電子線の偏向量、すなわち電子線の偏向角度が連続的に変化し、電子線が一定範囲（一定角度）内をスキャンするのである。スキャン用磁石４３は、このときの電子線のスキャン方向がＸ軸方向に合致するように配置される。
なお、電流Ｉ３の変化幅、変化開始時、変化終了時の電流強度については何ら限定する意図は無いが、電子線は当初Ｚ軸方向に照射されるため、この照射方向を基準として、両側に等しい角度だけスキャンが行われるよう、変化開始時の磁界強度と、変化終了時の磁界強度を、正負で絶対値が等しくなるように調整するのが好ましい。
前記したように、このような電流Ｉ３によって行われる電子線のスキャンは、電子線発生源４１で電子線を発生するパルス電流Ｉ１の１パルスごとに行われる。つまり、ボトル搬送機構２０上のボトル１００に向けて電子線を照射しているときはもちろん、前記の偏向用磁石４２で数パルスに１回、キャップ搬送機構３０上のキャップ２００に向けて電子線を偏向させて照射しているときにも、電子線の一定幅でのスキャンが行われるようになっている。
【００２０】
図２に示したように、ホーン４４は、上記のように、偏向用磁石４２による偏向、スキャン用磁石４３によるスキャンを行っているときの電子線の照射範囲を取り囲むように設けられる。したがって、Ｘ軸方向からホーン４４を側面視すると、ホーン４４は、ボトル搬送機構２０に向けて略鉛直下方に延びる第一ホーン部４４ａと、第一ホーン部４４ａから分岐するように形成されて、キャップ搬送機構３０に向けて斜め下方に延びる第二ホーン部４４ｂとを有し、第一ホーン部４４ａ、第二ホーン部４４ｂのそれぞれは、図１（ａ）に示したように、Ｙ軸方向から見たときに、偏向用磁石４２およびスキャン用磁石４３から下方に行くに従いその幅が漸次広がるテーパ形状をなしている。
【００２１】
図４に示すように、キャップ搬送機構３０は、キャップ２００を２列に並べて搬送する。このキャップ搬送機構３０は、二本のスクリュー部材（キャップ移動部材）３１Ａ、３１Ｂが間隔を隔てて互いに平行に配置され、キャップ２００の天面２００ａに接触するよう設けられている。そして、これらスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂ上に位置する２列のキャップ２００の両側と、２列のキャップ２００の間には、ガイド部材３２、３３、３４が設けられる。
【００２２】
両側に位置するガイド部材３２、３３は、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂ上のキャップ２００の側面２００ｂに対向するガイド面３２ａ、３３ａに、ラックギア状の歯が連続して形成されている。このガイド部材３２、３３は、ガイド面３２ａ、３３ａの下端部３２ｂ、３３ｂを内側に突出するように形成して断面略Ｌ字状とし、下端部３２ｂ、３３ｂでキャップ２００の天面２００ａを支持する構成とするのが好ましい。これによりキャップ２００は、その天面２００ａが、ガイド部材３２、３３およびスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂによって支持されるようになっている。
なお、ガイド部材３２、３３の材質には、ステンレススチールや樹脂を用いることができるが、電子線殺菌の場合にはステンレススチールを用いるのが好ましい。
そして、キャップ２００がスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの外周面に形成されている螺旋状の溝３１ａの中に収まった状態で、ガイド部材３２、３３、３４によってキャップ２００の側方への移動が規制される。この状態でスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂを図示しないモータ等で回転駆動させると、キャップ２００はガイド部材３２、３３、３４に沿った方向に搬送される。このとき、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂは、一方のスクリュー部材３１Ａと他方のスクリュー部材３１Ｂで溝３１ａの巻き方向が互いに異なるように形成され、さらに図示しないモータ等で互いに異なる方向に回転駆動されて、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの上面側においてキャップ２００を両側のガイド部材３２、３３に押し付ける。ガイド部材３２、３３には、前述したようにガイド面３２ａ、３３ａにラックギア状の歯が形成されているため、ガイド部材３２、３３に押し付けられたキャップ２００は、その外周面に形成された溝がガイド部材３２、３３の歯に噛み合い、ガイド部材３２、３３との間の摩擦が高まってキャップ２００は確実に回転しながら搬送される。
【００２３】
このようなキャップ搬送機構３０によりガイド部材３２、３３に沿って回転しながら搬送されるキャップ２００に対し、電子線照射部４０で電子線を一定のスキャン領域内でスキャンさせて照射することで、キャップ２００の全体に均一に電子線を照射して殺菌を行う。
【００２４】
なお、このようなキャップ搬送機構３０は、電子線照射部４０における電子線のスキャン方向と、ボトル搬送機構２０やキャップ搬送機構３０におけるボトル１００のキャップ２００の搬送方向を合致させず、電子線照射部４０でスキャンされる電子線に対し、ボトル１００やキャップ２００が斜めに横切るように搬送される構成とすることも可能である。
また、キャップ搬送機構３０は、キャップ２００を確実に回転させながら搬送することができるのであれば、他のいかなる構成としても良い。もちろん、２列で並列してキャップ２００を搬送する構成に限らず、１列のみ、あるいは３列以上で並列して搬送するような構成とすることも可能である。
【００２５】
さて、このような殺菌装置１０においては、コントローラ５０において、キャップ２００の殺菌が確実に行われているか否かをモニタリングする機能を有している。具体的には、コントローラ５０では、キャップ２００に対する電子線の照射状態と、キャップ搬送機構３０におけるキャップ２００の搬送状態、および回転状態をモニタリングする。
【００２６】
図１（ｂ）に、コントローラ５０において上記のモニタリングを行うための機能構成を示すためのブロック構成を示した。また、図５はコントローラ５０におけるモニタリング処理の流れを示す図である。
コントローラ５０はコンピュータ装置からなり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、情報記憶装置等が協働して所定のプログラムに基づいた処理を行なうことで、電子線発生源監視部５１、スキャン状態監視部５２、キャップ搬送状態監視部５３、キャップ回転状態監視部５４、情報格納部５５を機能的に実現する。
【００２７】
殺菌装置１０でボトル１００、キャップ２００の殺菌を行うには、まずオペレータが殺菌装置１０を起動する。このとき、殺菌装置１０の運転モードが複数設定されている場合には、オペレータは任意の運転モードを選択する。ここで運転モードには、例えば単位時間当たりの殺菌処理量を低速、高速等といったように複数段階に設定したものがある。もちろんこれ以外にも運転モードを設定することが可能である。
特定の運転モードが選択された場合、コントローラ５０は選択された運転モードの種類を情報格納部５５に格納する。そしてコントローラ５０では、選択された運転モードに応じ、殺菌装置１０の各部を作動させ、電子線照射部４０から電子線を照射を開始し、ボトル１００、キャップ２００の殺菌を開始する（ステップＳ２０１）。
【００２８】
殺菌の開始後、コントローラ５０では、殺菌装置１０の各部から入力される検出信号に基づき、動作状態のモニタリングを一定時間ごとに行う（ステップＳ２０２、Ｓ２０３）。そのモニタリング内容については以下に詳述するが、各部から入力される検出信号が、予め定められた上限値、下限値の範囲内に収まっているか否かを判定する。このとき、それぞれの検出信号ごとに設定されている上限値、下限値は、前記の運転モードごとに設定することができる。
【００２９】
電子線発生源監視部５１においては、電子線発生源４１で発生する電子線の出力をモニタリングするため、電子線発生源４１に出力するパルス電流Ｉ１、電子線発生源４１に印加する電圧（加速電圧）を検出し、これらの検出値が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。これにより、例えば電子線発生源４１の異常により電子線の出力に過不足がある場合にはこれを検出することができる。
【００３０】
スキャン状態監視部５２においては、電子線のキャップ２００側への偏向状態、電子線のスキャン回数（周波数）をモニタリングするため、偏向用磁石４２に出力される電流Ｉ２、スキャン用磁石４３に出力される電流Ｉ３を検出し、これらの検出値が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。スキャン状態監視部５２においては、電子線のスキャン幅をもモニタリングする。このため、電子線の所定のスキャン領域の両端部にビームセンサ５６を設け、スキャン状態監視部５２においては、ビームセンサ５６における電子線の検出の有無を判定する。これらにより、例えば偏向用磁石４２、スキャン用磁石４３等に異常が生じ、スキャンが正常に行われていない場合にはこれを検出することができる。また、何らかの原因でスキャンが過度に行われていれば、キャップ２００に対して電子線が過度に照射され、キャップ２００の変色や軟化・変形につながるため、これを防止することができる。
【００３１】
キャップ搬送状態監視部５３は、キャップ搬送機構３０におけるキャップ２００の搬送速度をモニタリングする。このため、キャップ搬送状態監視部５３においては、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂを回転させるための電流を検出し、検出値が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
例えば、モータの異常等によってスクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの回転速度が低下した場合、キャップ２００の搬送速度が遅くなって電子線のスキャン範囲内にキャップ２００が長時間滞ることになり、電子線の過度な照射につながる。上記のモニタリングによりこれを防止する。
殺菌装置１０における単位時間当たりの殺菌処理量は、製品の時間当たりの生産量に応じて変動し得る。殺菌処理量を変動させるには、運転モードを変更してキャップ２００の搬送速度を変更する。キャップ２００の搬送速度が変わる場合、電子線の照射量もこれに応じて過不足のないように変更する必要があり、これにはスキャン用磁石４３に印加する電流Ｉ３の周波数を変更する。そこで、キャップ搬送状態監視部５３においては、情報格納部５５に格納された情報を参照し、キャップ２００の搬送速度（電流値）がその時点で選択されている運転モードの種類に応じたものか否かを参照するとともに、スキャン状態監視部５２においても、検出された電流Ｉ３の周波数が、その時点で選択されている運転モードの種類に応じたものか否かをモニタリングするのが好ましい。
【００３２】
キャップ回転状態監視部５４は、キャップ搬送機構３０において搬送されるキャップ２００の回転状態をモニタリングする。キャップ２００の回転が十分に行われていない場合、キャップ２００に対する均一な電子線の照射が損なわれるからである。
そこで、キャップ搬送機構３０で搬送されるキャップ２００の回転状態を検出して、キャップ２００の回転が確実に行われているか否かを判定するわけであるが、キャップ２００の回転状態の検出には、以下に示すような複数の形態が考えられる。
【００３３】
図６に示すキャップ回転検出装置６０Ａは、レーザドップラー方式を用いる。センサ６１でレーザビームを発し、キャップ搬送機構３０において搬送されるキャップ２００の側面に照射し、その反射光を受光することで、その時間差に基づき、速度計６２でキャップ２００の側面の回転速度(周速)を検出することができる。キャップ回転状態監視部５４においては、検出されたキャップ２００の回転速度が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３４】
図７に示すキャップ回転検出装置６０Ｂは、カメラ６３でキャップ２００を複数回撮影し、撮影された複数枚の画像を処理することで、キャップ２００の回転を検出する。これには、キャップ搬送機構３０の下方に、搬送方向に間隔を隔てて複数台のカメラ６３を設置する。このとき、互いに前後するカメラ６３、６３の間隔は、キャップ２００が搬送されながら一回転するのに必要な長さと合致しないようにする。また、カメラ６３に、電子線が照射されないよう、これらのカメラ６３は電子線の照射範囲外に設置するのが好ましい。
そして、それぞれのカメラ６３では、各カメラ６３に対応した位置にキャップ２００が到達したタイミングで、そのキャップ２００の天面２００ａを撮影する。キャップ２００の天面２００ａには、製品の名称やメーカ名等のロゴマークが印字されているので、これを撮影するのである。このため、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂは、キャップ２００の中心よりも片側にオフセットして配置するのが好ましい。そして、それぞれのカメラ６３で撮影した画像をキャップ回転状態監視部５４に送信する。
キャップ回転状態監視部５４では、複数台のカメラ６３で撮影した画像を比較処理し、撮影した画像に含まれるロゴマークの角度が、複数台のカメラ６３で撮影した画像間で異なっているか否かを判定する。キャップ２００が確実に回転していれば、複数台のカメラ６３で撮影した画像間でその角度が異なっているはずである。複数台のカメラ６３で撮影した画像間でロゴマークの角度が変わっていない場合、キャップ２００が回転していないと判定することができる。
【００３５】
図８に示すキャップ回転検出装置６０Ｃは、レーザ変位計６６によりキャップ２００の回転を検出する。レーザ変位計６６は、キャップ搬送機構３０におけるキャップ２００の搬送速度と等速度でキャップ２００と平行に移動するよう、ガイドレール６６ａ等に沿って移動できるように設けられる。
図９に示すように、キャップ２００には、このキャップ２００をボトル１００に嵌め合わせるための複数のウイング２０１が内周縁部に形成されている。これらのウイング２０１は、周方向に間隔を隔てて設けられている。
そこで、レーザ変位計６６をキャップ２００と等速度で移動させながら、キャップ２００の内周縁部に形成されているウイング２０１にレーザビームを照射する。レーザ変位計６６においては、照射するレーザビームが、ウイング２０１の部分に照射される場合と、隣接するウイング２０１、２０１の切れ目の部分に照射される場合とでは、レーザ変位計６６における変位検出量が変化するため、これを検出する。そして、その変位検出量が変化する周期から、回転速度を算出することができるので、キャップ回転状態監視部５４においてはキャップ２００の回転速度が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３６】
図１０に示すキャップ回転検出装置６０Ｄは、キャップ搬送機構３０のガイド部材３２、３３に対するキャップ２００の接触圧を検出する。このため、ガイド部材３２、３３のガイド面３２ａ、３３ａに、歪ゲージ６７を設ける。前述したように、スクリュー部材３１Ａ、３１Ｂの回転により、キャップ２００はガイド部材３２、３３のガイド面３２ａ、３３ａに押し付けられて回転する。その接触圧を歪ゲージ６７で検出し、キャップ回転状態監視部５４においては、検出された接触圧が予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３７】
図１１に示すキャップ回転検出装置６０Ｅは、電子線照射後のキャップ２００の温度分布を検出する。電子線の照射によりキャップ２００の温度は上昇し、その温度と電子線照射量は相関がある。
そこで、電子線の照射後におけるキャップ２００の温度分布を検出するためのサーモグラフィ６８を、電子線照射領域の後工程側に設ける。キャップ回転状態監視部５４においては、サーモグラフィ６８で検出するキャップ２００の温度分布から、例えばキャップ２００の最高温度と最低温度を検出し、それらが予め定められた範囲内にあるか否かを判定する。
【００３８】
コントローラ５０では、上記したような電子線発生源監視部５１、スキャン状態監視部５２、キャップ搬送状態監視部５３、キャップ回転状態監視部５４におけるモニタリング結果に基づいて判定を行い（ステップＳ２０３）、いずれかのモニタリング結果が予め定められた範囲内から外れる場合、キャップ２００に対する電子線の照射の過不足、あるいは不均一照射が行われているため、該当するキャップ２００を、図示しないリジェクト装置等により不良品として工程外に排除する（ステップＳ２０４）。
【００３９】
このようにして、電子線の発生状態、電子線のスキャン状態、キャップ２００の搬送状態、キャップ２００の回転状態をモニタリングすることで、キャップ２００の殺菌工程において何らかの異常が生じた場合には、該当するキャップ２００を不良品として確実に排除することができる。また、このようなモニタリングはリアルタイムで行うことができるので、異常が生じた場合には直ちにこれを検出することができ、不良品となるキャップ２００を最小限に抑えることができる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、キャップ２００の殺菌状態について説明を行ったが、ボトル１００についても同様のモニタリングを行うのが好ましい。
また、殺菌装置１０の構成について説明したが、本発明の主旨の範囲内であればいかなる構成の変更、追加、削除を行っても支障は無い。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態における殺菌装置の構成を示す図である。
【図２】電子線照射部の構成を示す図である。
【図３】電子線照射部における制御電流の例を示す図である。
【図４】キャップ搬送機構の一例を示す図である。
【図５】モニタリングの処理の流れを示す図である。
【図６】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、レーザドップラー式のセンサを用いた例である。
【図７】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、カメラで撮影した画像を画像処理する場合の例である。
【図８】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、レーザ変位計を用いた例である。
【図９】ウイングが形成されたキャップを示す斜視図である。
【図１０】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、ガイド部材に歪ゲージを取り付けた例である。
【図１１】キャップの回転検出を行うための構成の例であり、サーモグラフィを用いた例である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…殺菌装置、３０…キャップ搬送機構（キャップ搬送部）、３１Ａ、３１Ｂ…スクリュー部材（キャップ移動部材）、３２、３３…ガイド部材、４０…電子線照射部（電子線スキャン部）、４１…電子線発生源、４２…偏向用磁石、４３…スキャン用磁石、５０…コントローラ（モニタリング部）、５１…電子線発生源監視部、５２…スキャン状態監視部、５３…キャップ搬送状態監視部、５４…キャップ回転状態監視部、５６…ビームセンサ、６０Ａ〜６０Ｅ…キャップ回転検出装置、６１…センサ、６２…速度計、６３…カメラ、６６…レーザ変位計、６７…歪ゲージ、６８…サーモグラフィ、１００…ボトル、２００…キャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器のキャップに電子線を照射することで前記キャップを殺菌する殺菌装置であって、
前記電子線を発生する電子線発生源と、
前記電子線発生源で発生した前記電子線を予め定められた範囲内でスキャンさせる電子線スキャン部と、
前記キャップを回転させながら前記範囲を通過させるキャップ搬送部と、
前記電子線発生源における前記電子線の発生状態、前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン状態、前記キャップ搬送部における前記キャップの搬送速度および前記キャップの回転状態をモニタリングするモニタリング部と、を備えることを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
前記モニタリング部は、前記電子線の発生タイミングを制御する電流および前記電子線を発生させるための加速電圧を検出することで前記電子線の発生状態をモニタリングするとともに、
前記電子線のスキャンタイミングを制御する電流の周波数を検出することで前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項３】
前記モニタリング部は、前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン幅を検出することで、前記電子線のスキャン状態をモニタリングすることを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置。
【請求項４】
前記モニタリング部は、前記キャップ搬送部における前記キャップの搬送速度が、前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン周波数と対応しているか否かを検出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項５】
前記モニタリング部は、前記キャップ搬送部で搬送される前記キャップの回転速度を検出することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項６】
前記モニタリング部は、前記キャップ搬送部で搬送される前記キャップを、搬送方向に間隔を隔てた複数位置で撮影し、それぞれの位置で撮影された画像を比較することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項７】
前記キャップ搬送部は、前記キャップを搬送方向に移動させるキャップ移動部材と、
前記キャップ移動部材に沿って側方に設けられ、前記キャップ移動部材によって移動させられる前記キャップに接触して前記キャップを回転させるガイド部材と、を備え、
前記モニタリング部は、前記ガイド部材に対する前記キャップの接触圧を検出することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項８】
前記モニタリング部は、前記範囲を通過した前記キャップの温度分布を検出することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項１】
容器のキャップに電子線を照射することで前記キャップを殺菌する殺菌装置であって、
前記電子線を発生する電子線発生源と、
前記電子線発生源で発生した前記電子線を予め定められた範囲内でスキャンさせる電子線スキャン部と、
前記キャップを回転させながら前記範囲を通過させるキャップ搬送部と、
前記電子線発生源における前記電子線の発生状態、前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン状態、前記キャップ搬送部における前記キャップの搬送速度および前記キャップの回転状態をモニタリングするモニタリング部と、を備えることを特徴とする殺菌装置。
【請求項２】
前記モニタリング部は、前記電子線の発生タイミングを制御する電流および前記電子線を発生させるための加速電圧を検出することで前記電子線の発生状態をモニタリングするとともに、
前記電子線のスキャンタイミングを制御する電流の周波数を検出することで前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１に記載の殺菌装置。
【請求項３】
前記モニタリング部は、前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン幅を検出することで、前記電子線のスキャン状態をモニタリングすることを特徴とする請求項２に記載の殺菌装置。
【請求項４】
前記モニタリング部は、前記キャップ搬送部における前記キャップの搬送速度が、前記電子線スキャン部における前記電子線のスキャン周波数と対応しているか否かを検出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項５】
前記モニタリング部は、前記キャップ搬送部で搬送される前記キャップの回転速度を検出することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項６】
前記モニタリング部は、前記キャップ搬送部で搬送される前記キャップを、搬送方向に間隔を隔てた複数位置で撮影し、それぞれの位置で撮影された画像を比較することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項７】
前記キャップ搬送部は、前記キャップを搬送方向に移動させるキャップ移動部材と、
前記キャップ移動部材に沿って側方に設けられ、前記キャップ移動部材によって移動させられる前記キャップに接触して前記キャップを回転させるガイド部材と、を備え、
前記モニタリング部は、前記ガイド部材に対する前記キャップの接触圧を検出することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【請求項８】
前記モニタリング部は、前記範囲を通過した前記キャップの温度分布を検出することで、前記キャップの回転状態をモニタリングすることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の殺菌装置。
【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２００８−１８９３５５（Ｐ２００８−１８９３５５Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５５８２（Ｐ２００７−２５５８２）
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月５日（２００７．２．５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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