特許 7161726 容器の二重キャップ検出装置及びその方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-19

(45)【発行日】2022-10-27

(54)【発明の名称】容器の二重キャップ検出装置及びその方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 27/90 20210101AFI20221020BHJP

【ＦＩ】

G01N27/90

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019047720

(22)【出願日】2019-03-14

(65)【公開番号】P2020148685

(43)【公開日】2020-09-17

【審査請求日】2021-09-30

(73)【特許権者】

【識別番号】000006884

【氏名又は名称】株式会社ヤクルト本社

(73)【特許権者】

【識別番号】000110952

【氏名又は名称】ニッカ電測株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091306

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 友一

(74)【代理人】

【識別番号】100174609

【弁理士】

【氏名又は名称】関 博

(72)【発明者】

【氏名】小松 国男

(72)【発明者】

【氏名】菊地 誠

(72)【発明者】

【氏名】高岡 昌明

【審査官】村田 顕一郎

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５９－１２２５０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０５－０１４８１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－１３１７６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８０６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１７０８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１１３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０４３９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０９３７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２６２０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３１１２５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ２７／７２－２７／９０９３

Ｇ０１Ｎ ２１／８４－２１／９５８

Ｂ６５Ｂ ５７／００－５７／２０

Ｂ６５Ｂ ７／００－７／１８

Ｇ０１Ｖ １／００－９９／００

Ｂ６５Ｈ ７／００－７／２０

Ｂ６５Ｈ ４３／００－４３／０８

Ｇ０１Ｂ ７／００－７／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面開口をキャップで封止する容器のキャップ面に対し放射方向が交差する磁界を発生させる第１コイルと、前記第１コイルと対向すると共に、間に前記容器を挟むように配置して前記磁界を受信する第２コイルを有し、前記第１及び第２コイルの間に前記容器の搬送手段を配置可能な磁界発生部と、
前記磁界発生部と電気的に接続して、前記キャップに対して前記第１及び第２コイルの前記磁界の透過量の差異から前記キャップの二枚重ねを検出する検出部と、を備えたことを特徴とする容器の二重キャップ検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載された容器の二重キャップ検出装置であって、
前記第１コイルの発振周波数は１５ｋＨｚ～３０ｋＨｚであることを特徴とする容器の二重キャップ検出装置。

【請求項3】

上面開口をキャップで封止する容器のキャップ面に対し放射方向が交差する磁界を発生させる第１コイルと、前記第１コイルと対向すると共に、間に前記容器を挟むように配置して前記磁界を受信する第２コイルを有し、前記第１及び第２コイルの間に前記容器の搬送手段を配置可能な磁界発生部により搬送中の前記容器のキャップ面に磁界を発生させる工程と、
前記キャップに対して前記第１及び第２コイルの前記磁界の透過量の差異から前記キャップの二枚重ねを検出する工程と、
を有することを特徴とする容器の二重キャップ検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、食品製造ライン上で容器に乳酸菌飲料等を充填して非鉄金属性キャップで上面開口を封止した後、容器の二重キャップ（キャップの二枚重ねともいう）を検出する装置及びその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

乳酸菌飲料等を充填する容器の製造ラインには、容器に乳酸菌飲料等を充填した後にアルミなどの非鉄金属性キャップで封止する工程がある。
この封止工程は、まず加熱溶融性の接着剤を容器との接着面に予め塗布したアルミキャップを容器の上面開口に被せる。そして上方から金属筒状体により高周波磁界をかけながら、容器の下方から押圧手段により上方に押圧する。このとき電磁誘導作用によりアルミキャップに渦電流を発生させて、渦電流とアルミキャップの固有抵抗の発熱作用によりアルミキャップの温度を上昇させて、接着剤を溶融させて封止している。搬送ライン上では、複数の容器を封止できるように金属筒状体と押圧手段の組み合わせを複数設けた構成が採用されている。

【0003】

アルミキャップを容器の上面開口に被せる工程のときに、通常、１枚ずつアルミキャップを上面開口に被せるところ、まれに前段のアルミキャップの打ち抜き成形の工程で打ち抜かれたアルミキャップがブラケットに引っ掛かって落下せず、次のキャップと完全に重なって容器の上面開口に被さることがあった。
このような二枚重ねのキャップを被せた容器は、後段の封止工程で封止されて通常の製品と同様にシールの気密性が確保されていると、キャップ１枚当たりの厚みが数十μｍであるため、アルミキャップ１枚で封止された容器と目視で判別することは極めて難しかった。

【0004】

ここで本出願人は、特許文献１のような製品容器におけるキャップのシールチェッカにより人手の関与を省いて、キャップシールの不具合を検出できる装置を導入している。しかし、この装置は容器の側面を押圧して変形させて、シールの気密性の有無及び封かんの状態を検出するものである。このためキャップの２枚重ねの容器を押圧してもシールの気密性が確保されていれば良品と判断されて、キャップの２枚重ねを検出することはできず、そのまま製品に混入されるおそれがあった。
また従来、印刷配線板の二重投入を検出する装置がある（特許文献２）。この検出装置は、印刷配線板に重なりが生じているときに、その金属部の厚さの増大に比例して検出金属に生ずる渦電流による磁束密度が増大する状態を検出している。しかし、この装置は、磁束密度の振幅を検出するものであり、数十μｍのキャップの容器の二重キャップにそのまま適用しても検出することはできない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００１－２４２０３５号公報

【文献】実開平５－１４８１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、搬送中の容器の上面開口を封止したキャップの二枚重ねを検出する容器の二重キャップ検出装置及びその方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、上面開口をキャップで封止する容器のキャップ面に対し放射方向が交差する磁界を発生させる第１コイルと、前記第１コイルと対向すると共に、間に前記容器を挟むように配置して前記磁界を受信する第２コイルを有し、前記第１及び第２コイルの間に前記容器の搬送手段を配置可能な磁界発生部と、
前記磁界発生部と電気的に接続して、前記キャップに対して前記第１及び第２コイルの前記磁界の透過量の差異から前記キャップの二枚重ねを検出する検出部と、を備えたことを特徴とする容器の二重キャップ検出装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、上面開口をキャップで封止した容器のキャップの二枚重ねを効率的に検出することができる。

【0008】

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記第１コイルの発振周波数は１５ｋＨｚ～３０ｋＨｚであることを特徴とする容器の二重キャップ検出装置を提供することにある。
上記第２の手段によれば、２枚目のキャップに対して渦電流を発生でき、かつ渦電流から磁界を発生させやすくして、二重キャップを容易に検出できる。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、上面開口をキャップで封止する容器のキャップ面に対し放射方向が交差する磁界を発生させる第１コイルと、前記第１コイルと対向すると共に、間に前記容器を挟むように配置して前記磁界を受信する第２コイルを有し、前記第１及び第２コイルの間に前記容器の搬送手段を配置可能な磁界発生部により搬送中の前記容器のキャップ面に磁界を発生させる工程と、
前記キャップに対して前記第１及び第２コイルの前記磁界の透過量の差異から前記キャップの二枚重ねを検出する工程と、
を有することを特徴とする容器の二重キャップ検出方法を提供することにある。
上記第３の手段によれば、上面開口をキャップで封止した容器のキャップの二枚重ねを効率的に検出することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、上面開口をキャップで封止した容器のキャップの二枚重ねを効率的に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の容器の二重キャップ検出装置の構成概略図である。

【図2】磁界発生部の説明図である。

【図3】第１及び第２コイルの磁界の説明図である。

【図4】位相検波器の説明図である。

【図5】位相検波器による良品検出の説明図である。

【図6】位相検波器による不良品検出の説明図である。

【図7】容器の二重キャップ検出方法の処理フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の容器の二重キャップ検出装置及びその方法の実施形態について、添付図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
本実施形態において、二重キャップとは、乳酸菌飲料等の飲料や各種食品等を充填する容器の上面開口に被せるアルミ、銅、真鍮、オーステナイト系ステンレス等の非鉄金属性キャップが２枚以上（複数）重なった状態で容器の上面開口が封止された状態をいう。このようなアルミキャップの一般的な厚みは１枚当たり６～５０μｍである。

【0013】

図１は、本発明の容器の二重キャップ検出装置の構成概略図であり、（１）は平面図、（２）は正面図、（３）は側面図である。図２は磁界発生部の説明図であり、（１）は第１コイルの平面図、（２）は第１及び第２コイルの側面図、（３）は第２コイルの平面図である。図３は第１及び第２コイルの磁界の説明図である。図４は位相検波器の説明図である。図５は位相検波器による良品検出の説明図である。図６は位相検波器による不良品（二重キャップ）検出の説明図である。図７は容器の二重キャップ検出方法の処理フロー図である。
［容器の二重キャップ検出装置１０］
本発明の容器の二重キャップ検出装置１０は、食品製造ラインの搬送コンベア（搬送手段ともいう）１２の下方に配置する架台１４と、当該架台１４上に配置したケーシング１６を有し、ケーシング１６内に磁界を発生する磁界発生部２０と、容器１の二重キャップを検出する検出部４０を配置し、架台１４内に二重キャップが検出されたことを知らせる警報部５０を配置している。
ケーシング１６は、側面に搬送コンベア１２の送り側コンベア（容器を搬送するコンベア）１２ａが貫通する貫通孔１７を設け、下端を戻り側コンベア１２ｂの上方に配置している。

【0014】

［磁界発生部２０］
磁界発生部２０は、前記ケーシング１６に第１コイル２４と、第２コイル２６を備えた構成である（図２参照）。
第１コイル２４及び第２コイル２６は、ケーシング１６の貫通孔１７の上方及び下方に取り付けて、いずれも主面が搬送コンベア１２で搬送する容器のキャップ面と対向するように配置している。本実施形態では、送り側コンベア１２ａの上方（貫通孔の上方）に第１コイル２４を、送り側コンベア１２ａの下方（貫通孔の下方）に第２コイル２６を配置している。
第１コイル２４は、容器１のキャップ面に放射方向が交差する高周波磁界（以下、単に磁界ともいう）を発生（発振）するコイルである。第１コイル２４は、貫通孔１７内の搬送コンベア１２を跨ぐような矩形状に形成している。第１コイル２４の主面の大きさ（面積）は、少なくともアルミキャップの面積（１倍）以上に設定している。これよりも小さいと渦電流が効率よく発生せず磁界を検出できない。

【0015】

ここで一般の金属検出器は、アルミキャップのような非鉄金属を検出するときに高い周波数の磁界を利用している。これによりアルミキャップの表面に、より多くの渦電流（大きな渦電流損）を発生させて磁界の乱れを大きくするためである。この大きい磁界の乱れによって検出感度を良くしている。
しかし渦電流が多く発生すると、アルミキャップを透過する磁界が減少してしまい一般の金属検出器では、二重キャップを検出できない。
容器の二重キャップを検出するためには、１枚目のキャップに対してある程度の磁界が透過する必要がある。すなわち良品と二重キャップの磁界の透過量の差異により二重キャップを検出できる。そこで、本実施形態の第１コイル２４では、発振周波数を低く設定して磁界を透過させて２枚目のキャップに対して渦電流を発生し、かつ磁界を発生させやすくしている。このため本実施形態の第１コイル２４の発振周波数は、１５ｋＨｚ～３０ｋＨｚに設定している。
第２コイル２６は、第１コイル２４から発生した磁界を受信するコイルである。第２コイル２６は、ＡコイルおよびＢコイルからなり、全体として第１コイル２４と同一の矩形状に形成している。
第１及び第２コイル２４，２６間の長さは、少なくとも容器１の高さよりも長く設定している。

【0016】

なお第１及び第２コイルの配置は、図２の配置の他、送り側コンベア１２ａの下方（貫通孔の下方）に第１コイル２４を、送り側コンベア１２ａの上方（貫通孔の上方）に第２コイル２６を配置した上下逆転する構成でも良い。
このような第１及び第２コイル２４，２６の構成により、第１コイル２４から高周波磁界が発生すると、二重キャップの場合、１枚目のキャップに第１渦電流が生じる（図３参照）。そして第１渦電流から第１磁界が発生する。また２枚目のキャップにも第２渦電流が生じる。そして第２渦電流から第２磁界が発生する。第２コイル２６では、第１コイル２４と１枚目のキャップと２枚目のキャップから発生した磁界を受信する。特に１枚目の第１磁界は２枚目のキャップを通過する際に減衰し、２枚目のキャップの第２磁界の影響を強く受けやすい。またあらかじめ良品（キャップ１枚）の磁界（第１コイルと１枚目のキャップから発生した磁界）も基準値として測定している。

【0017】

［検出部４０］
検出部４０は、磁界発生部２０及び後述する警報部５０と電気的に接続し、磁界発生部２０による磁界の測定値に基づいて二重キャップを検出する位相検波器を備えている。位相検波器は以下のように作用する。
磁界発生部２０の初期状態（何も通過していない状態）のとき、第１コイル２４から発生した高周波磁力線が第２コイル２６で受信される際、第２コイル２６のＡコイル及びＢコイルには同じ量の磁力線が通過するように調整されている（図４（１）参照）。このとき位相検波器によるＡコイル－Ｂコイルの差分計算で受信電流は波形が相殺される（図４（２）参照）。
磁界発生部２０に良品（アルミキャップ１枚）が通過する場合、Ａコイル（上流側）上に容器が侵入すると（図５（１）参照）、Ａコイルを通過する磁束が減衰して電流が減少する。次にＢコイル上に容器が侵入すると、Ｂコイルを通過する磁束が減衰して電流が減少する。このとき容器のアルミキャップに流れる渦電流は、磁束変化が最大のときに最大となるので第２コイル２６の受信電流が９０度進む。この渦電流による磁束変化による起電力の変化はさらに９０度進むので合計で１８０度進むことになる（図５（２）参照）。そしてＡコイル及びＢコイルのＸ軸位相検波（０度～１８０度の波形切り出し）の平均値はＡコイルで－Ｖ、Ｂコイルで＋Ｖとなる（図５（３）参照）。次にＡコイル及びＢコイルのＹ軸位相検波（９０度～２７０度の波形切り出し）の平均値はＡ及びＢコイルでいずれも０となる（図５（４）参照）。Ｘ軸位相検波の平均値の状態位相をＸ軸にプロットし、Ｙ軸位相検波の平均値の状態位相をＹ軸にプロットする（図５（５）参照）。この結果Ｙ軸成分に着目すると検出信号は０となる。

【0018】

磁界発生部２０に不良品（アルミキャップの２枚重ね）が通過する場合、Ａコイル（上流側）上に容器が侵入すると（図６（１）参照）、１枚目のアルミキャップで磁束が減衰し、同時に位相が９０度進む。２枚目のアルミキャップに到達する磁束は、１枚目で減衰した磁束の残りであり、ここでも位相が９０度進む。第２コイル２６に到達する磁束変化は、１枚目で回転した成分と、１枚目で減衰した磁束で２枚目で回転した成分の合成ベクトルとなるため、アルミキャップが２枚重ねの場合の信号変化は、９０度～１８０度の間の位相差を持った成分となる（図６（２）参照）。そしてＡコイル及びＢコイルのＸ軸位相検波（０度～１８０度の波形切り出し）の平均値はＡコイルで－Ａ、Ｂコイルで＋Ａとなる（図６（３）参照）。次にＡコイル及びＢコイルのＹ軸位相検波（９０度～２７０度の波形切り出し）の平均値はＡコイルで＋Ｂ、Ｂコイルで－Ｂとなる（図６（４）参照）。Ｘ軸位相検波の平均値の状態位相をＸ軸にプロットし、Ｙ軸位相検波の平均値の状態位相をＹ軸にプロットする（図６（５）参照）。この結果Ｙ軸成分に着目すると検出信号は、±Ｂとなる。

【0019】

検出部４０は、あらかじめ測定された容器１の良品（キャップ１枚）を基準値とする。この基準値と差がない容器１を良品と判断する。一方、二重キャップの測定値は、２枚目のキャップの第２磁界の影響を強く受けた値であり、基準値と差異があり異なる。この場合二重キャップと判断する。前記図５，６の例では、良品の検出信号が０であり、不良品の検出信号が±Ｂの差が生じることで、アルミキャップの２枚重ねを検出できる。
［警報部５０］
警報部５０は、検出部４０と電気的に接続し、二重キャップの検出信号を受けてアラームを発する。

【0020】

［容器の二重キャップ検出方法］
上記構成による本発明の容器の二重キャップ検出方法について、以下説明する。
ステップ１：製造ライン上の搬送コンベア１２に取り付けた容器の二重キャップ検出装置１０の磁界発生部２０の第１コイル２４から磁界を発生させる。
ステップ２：搬送コンベア１２で容器１を搬送し、ケーシング１６の貫通孔１７を通過させる。
ステップ３：磁界発生部２０の第１及び第２コイル２４，２６間に供給された容器１の二重キャップを検出する（二重キャップの有無）。あらかじめ容器１の良品（キャップ１枚）を測定しこの値を基準値とする。この基準値と差がない容器を良品と判断する。一方、二重キャップの測定値は、２枚目のキャップの第２磁界の影響を強く受けた値であり、基準値と差異があり異なる。この場合二重キャップと判断する。
ステップ４：容器１の二重キャップが検出された場合（有り）、警報部５０によりアラームを発生させる。
ステップ５：ステップ４で二重キャップの無しであって、続けて検査すべき容器１の有無を確認する。当該確認は図示しない各種センサ等を用いて実行される。その結果、容器１有りの場合ステップ２移行を繰り返す。一方、容器１無しの場合終了する。
このような本発明によれば、上面開口をキャップで封止した容器のキャップの二枚重ねを効率的に検出することができる。

【0021】

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。

【産業上の利用可能性】

【0022】

本発明の容器の二重キャップ検出装置は、特に飲料食品・薬品等を充填し上面開口をキャップで封止した容器の製造分野において産業上の利用可能性を有する。

【符号の説明】

【0023】

１ 容器
１０ 容器の二重キャップ検出装置
１２ 搬送コンベア
１４ 架台
１６ ケーシング
１７ 貫通孔
２０ 磁界発生部
２４ 第１コイル
２６ 第２コイル
４０ 検出部
５０ 警報部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】