JP4036481B2 - びん等の内部空間処理の検査方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の上位概念に記載の方法および請求項１２の上位概念に記載のこの方法を行うための装置に関するものである。
通常びん等の容器はそれに液状食料品またはその他の製品を充填する前に複数の前処理ステップとくに基本的な洗浄および場合により滅菌が行われる。充填される液状食品の微生物学的品質を改善するために，充填前にびんを熱により滅菌し，場合によりそこに存在するそれぞれの食品に対して有害な細菌を殺すことが可能であることは既知である。これは一般に，噴射ノズルを有する滅菌装置により水蒸気または熱水ないし加熱水を滅菌すべきびん内に導入することにより行われ，滅菌装置は一般に自立式機械として充填機の上流側に配置されまたは場合により充填機内に組み込まれている。しかしながら，不十分な処理過程を完全には排除することができない。したがって，たとえば制御弁の故障によりまたは圧力不足により滅菌すべきびん内の滅菌が不十分であったりまたは全く行われなかったりすることがある。
ドイツ特許公開第４２３２３２３号からびん処理機械におけるびんの加熱処理のモニタ装置が既知である。この場合，滅菌後にびんの外表面から放出される熱放射を測定する第１のセンサが設けられている。滅菌装置の手前のびんの搬入領域内でびんは同様に高温計の原理で作動する第２のセンサの前を通過する。第１および第２のセンサがそれに接続されている制御電子装置は，第１のセンサにより測定された温度が十分な滅菌のための条件を満たしているか否かを判定する。このような測定装置は大きな設備費を必要とし，したがって製造コストが高くなる。さらに，僅か１ないし２秒の上記噴射時間後のびんの外側の温度上昇はきわめて小さくかつ測定技術上その測定がきわめてむずかしい。その温度が処理の開始時のびんの温度より実質的に高くなくまたは僅かに高いガスまたは化学媒体たとえばオゾン水を用いてびんの処理が行われた場合，既知の温度検査装置は滅菌過程のモニタリングのために全く適していない。その理由は，この場合，びん壁の測定可能な温度上昇が発生しないからである。
これに比較してより確実でかつ簡単なびんの内部空間処理の検査方法およびその対応装置を提供することが本発明の課題である。
この課題は，吐出開口を過ぎた範囲内の流体噴流の存在および／または吐出開口への流体供給が検査されることにより解決される。
処理流体を放出するノズルが作業過程においてびんの口部に対しある間隔を有している場合，びんの口部とノズル開口との間の範囲内でノズル開口から吐出する流体噴流を直接検出しかつ検査することができる。レーザビームを用いてたとえば蒸気噴流または液体噴流を確実に検出することができる。使用される検査装置のタイプは使用される流体タイプに応じて異なってくることは明らかである。
びんの内部空間処理のためにいわゆる「進入ノズル」が必要な場合，すなわち流体放出の瞬間にノズル吐出開口がびんの口部の後方のびんの内部空間内に存在する場合，内部空間処理を証明するためにたとえば供給配管内で可動に配置された絞り本体ないし抵抗本体の位置が検査装置により問い合わされる（abgefragt）ことにより，ノズルの吐出開口への流体供給を簡単に検査することができる。この検査方法はガス状処理流体（無菌空気，ＣＯ₂）の場合に有利である。その理由は，この場合，前記の噴流の直接検出が場合によりさらに高いセンサ費用を必要とするからである。この流体供給検査は進入ノズルを使用する場合のみに限定されず，ノズル吐出開口とびんの口部との間隔を介してたとえ噴流の直接検査が可能なノズルに対してもまたガス状または蒸気状処理流体の場合と同様に適している。
実際に使用されるびんの内部空間処理用機械たとえば洗浄装置においては，多数のノズルが駆動可能な支持装置上で相互に均等なピッチ間隔配置で存在する場合が圧倒的に多いので，ノズルはびんの移動に同期して所定のストロークにわたり案内され，この場合，びんは内部空間処理の間一般にびんの口部が下方を向く位置に存在し，一方，流体噴流はびんの底部の方向に内部空間内に上方に導入される。
理想的な場合，各ノズルに流体噴流および／または流体供給を直接検査するための同伴センサ装置が割り当てられていてもよく，これにより処理工程全体がその全時間内で検査可能である。しかしながら，ノズルの回転軌道に固定して位置決めされたセンサ装置を用いてもまた，多くの使用例に対して少ない費用でびん等の内部空間の十分かつ確実な検査が可能である。このとき，流体処理が行われる場所をノズルが通過した瞬間に適切な手段を用いてセンサ状態が問い合わされかつ評価され，この場合，センサ問い合わせがたとえばノズルを支持する洗浄装置ロータの回転角度位置の関数として行われ，または洗浄装置に等間隔に配置された特定の構成部品（たとえばノズル保持部品またはびん保持部品）によりその瞬間の機械速度を考慮して時間および／またはストロークの関数としてセンサ問い合わせの起動が行われる。このような構成部品を検出するために，センサ装置それ自身が使用されてもよく，これにより必ずしも追加の起動センサを設けなくてもよい。
固定センサ装置を用いたこの方法は，場合により異なるタイプの流体を用いて相前後して行われる複数回のびんの流体処理の検査に対してもまた適している。このために，びんの流体噴射が行われるノズルの回転軌道上の各処理領域においてそれぞれ少なくとも１つのセンサ装置が設けられるように配慮するだけでよい。
一般に，びんの内部空間処理に続いて所定の充填物品たとえば飲料の充填が行われる。このために，処理されたびんが洗浄装置から充填機に引き渡される。この搬送はコンベヤベルトまたは星形車を用いて行うことができる。とくに，びんの充填が充填機において滅菌または無菌条件下で行われなければならないとき，無菌領域の汚染を防止するために，その内部空間処理がセンサにより不合格であると検出された，まだ有害な細菌，胞子，菌類等の存在の可能性のあるびんが充填機の手前でさらに分別されることはきわめて有利である。この手段は，内部空間処理の検査のために使用されるセンサのタイプとは無関係であることは有利である。不合格とされたびんを排除するために，たとえば選択的に操作可能な保持機構たとえば掴みクランプを備えた搬送星形車が使用されてもよく，この場合，この操作は排除装置の信号の関数として行われ，排除装置はセンサ装置の問い合わせから処理の不十分なびんを検出しかつエラー信号ないし排除信号を発生する。
以下に本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は処理位置にびんを有しかつ第１の実施態様に対応する検査装置を備えた洗浄装置の外周を貫通する略縦断面図を示し，
図２は処理位置にびんを有しかつ第２の実施態様に対応する検査装置を備えた洗浄装置の外周を貫通する略縦断面図を示し，および
図３は後続の充填機を備えた洗浄装置を略平面図で示している。
図１において処理位置にあるびん１はたとえば弾性プラスチックからなる掴みクランプ１１によりびんの口部２を下方に向けて保持される。掴みクランプ１１はＬ形状の支持装置１０に揺動可能に支持され，支持装置１０はその半径方向内側端部を介してロータの回転軸９の周りを回転駆動されるロータ８に固定されている。揺動可能な掴みクランプ１１の位置は掴みクランプ１１に結合された二又ヘッド１２により決定され，二又ヘッド１２はスリットを設けた端部を有し，この端部は希望の揺動プログラムに対応して曲げられた制御棒１３を遊びを設けて包囲している。同様に，びんの口部２の下側においてノズル吐出開口５を有するノズル４が供給配管７を介してロータ８に固定され，これにより，ノズル吐出開口５から上方に噴出する流体噴流６はびんの口部２をほぼ同軸に通過しかつびんの内部空間３内に流入し，この場合，びんの口部２とノズル吐出開口５との間に間隔が存在している。ロータ４内に配置されている図示されていない回転分配装置から供給配管７を介してノズル吐出開口５に至る流体供給は，それ自身既知のように，図示されていない回転スライダの制御スリットによりまたは同様に図示されていない弁により制御される。
さらに，Ｕ形状のハウジング３０として示されている検査装置１４が存在し，この場合，ハウジングの主要部分はびん１の上方に存在しかつ長さの異なる２つの垂直脚部３０ａ，３０ｂが下方にノズル吐出開口５の高さまで伸長している。主要部分内に送受信評価装置１５が存在し，送受信評価装置５は第１の光導波路１６ａを介して流体噴流６を横切って走行するレーザ光ビーム１７を送信することができ，レーザ光ビーム１７はそれが遮断されなかったとき，対向する第２の光導波路１６ｂにより受信されかつ評価装置１５内に設けられた受信装置に戻される。流体噴流６が存在する場合，レーザ光ビーム１７は遮断され，または無菌水のような透光性流体の場合，傾斜角αに基づき複屈折により偏向され，これによりレーザ光ビーム１７は第２の光導波路１６ｂによりもはや受信されることはない。傾斜角αは５０ないし６０°の範囲内であることが好ましい。検査装置１４に付属の部品は位置固定に配置されてもまたはそれぞれのノズル４に付属されてノズル４と共に回転してもよく，このとき検査装置１４のハウジングはたとえば連続回転する支持装置１０に固定される。
検査装置１４の位置が固定されている実施態様においては，吐出開口５から吐出する流体噴流６がレーザビーム１７を通過する瞬間に評価装置１５の受信入力の問い合わせが行われる。ノズル４から流体噴流６が正常に吐出されているとき，光導波路１６ａから放出されるレーザビーム１７の遮断ないし偏向が行われる（図１参照）。しかしながら，この瞬間に流体噴流６が存在しない場合，レーザビーム１７はびんの口部２とノズル吐出開口５との間の隙間を妨害されることなく通過することができ，第２の光導波路１６ｂにより受信されかつ評価装置１５の受信装置に供給され，評価装置１５はさらに対応するびんを排除するためのエラー信号を出力する。
図２に示した第２の実施態様は上記の実施態様（図１）とは別の検査装置２２であることにおいて異なり，この検査装置２２によりノズル吐出開口５に通じている供給配管７内の流体供給が検査可能である。このために，供給配管７は短管区間１８を有し，短管区間１８内に内孔２１を有する絞り本体２０が間隔配置された２つのストッパ１９ａおよび１９ｂの間で軸方向に可動に案内されている。絞り本体２０は圧縮ばね２５により第１のストッパ１９ａの方向に付勢される。短管区間１８の外側に２つのセンサ２３ａおよび２３ｂが存在し，この場合，第１のセンサ２３ａは第１のストッパ１９ａの付近におよび第２のセンサ２３ｂは第２のストッパ１９ｂの範囲内に配置されている。両方のセンサ２３ａおよび２３ｂは制御および評価装置２４と接続されている。この実施態様においては，短管区間１８はたとえばプラスチック材料からなり，これに対し絞り本体２０はステンレス鋼からなっている。この場合，センサとして近接イニシエータを使用してもよい。
供給配管７内への流体供給が行われていない場合，絞り本体２０は圧縮ばね２５による力の付勢のために第１のストッパ１９ａに当接し，これにより第１の近接イニシエータ２３ａが作動されている。ここでびんの内部空間３を噴射洗浄するために供給配管７内を流体がノズル吐出開口５の方向に供給された場合，絞り本体２０はストッパ１９ａから引き離されかつ第２のストッパ１９ｂの方向に移動される。その理由は，内孔２１の断面積が短管１８に通じている供給配管７の内側断面積より小さく設計されているからである。供給配管７内に正常な流体圧力が存在する場合，絞り本体２０は圧縮ばね２５の抵抗に抗して第２のストッパ１９ｂにより規定される端部位置に到達し，この場合，第２の近接イニシエータ２３ｂが作動され，一方，この位置においては第１の近接イニシエータ２３ａはもはや作動されていない。
ここで噴射洗浄過程が行われているこの瞬間にイニシエータ２３ａおよび２３ｂの作動が評価装置２４により問い合わされた場合，第２の近接イニシエータ２３ｂの作動からノズル４の正常な機能が推測され，すなわち流体噴流６がびんの内部空間３内に放出される。これに対しこの瞬間に両方のイニシエータ２３のいずれもが作動されていない場合，流体圧力が小さすぎるために絞り本体２０は両方のイニシエータの中間の位置に存在し，したがって評価装置２４からエラー信号が出力される。その理由は，このことからノズル吐出開口５から流出する流体噴流は圧力が小さすぎるために場合によりびんの底部に到達せず，したがってびんの底部が十分に洗浄されないかないしは滅菌されないと推測しなければならないからである。問い合わせの時点において絞り本体２０がイニシエータ２３ａの範囲内に存在する場合，供給配管７内を流れる十分な流体供給が存在せず，したがって同様にエラー信号が出力される。
ノズル４の噴射機能を証明するために，両方のイニシエータ２３ａまたは２３ｂのいずれかのみで十分な場合もある。
短管１８は図２の記載とは異なり供給配管７の垂直方向に走行する区間内に配置されてもよい。
図１に示す第１の実施態様の場合と同様に，センサ２３ａ，２３ｂおよび評価装置２４は位置固定に配置されていてもまたはノズル４と共に移動するように配置されていてもよい。
図２に示した実施態様は，とくに前記の「進入ノズル」の場合に，すなわちノズル４のノズル吐出開口５が噴射洗浄過程の間にびんの内部空間３内に存在する使用方法に対して適している。さらにこの実施態様は，びん１の噴射洗浄ないし吹込み洗浄のためにたとえば無菌空気，ＣＯ₂，エアロゾールまたは飽和蒸気のようなガス状または蒸気状流体が使用されるときにおいてもまたとくに有利である。
図３に洗浄装置の回転台（カルーセル）が円３０により示され，充填回転台が円４０により示されている。これらの中間に搬送星形車３５が存在し，搬送星形車３５はその周辺にそれ自身既知のように制御可能な保持機構たとえば掴みクランプが装着されている。処理すべきびんがコンベヤ３１から搬入星形車３２に供給され，搬入星形車３２はびんを洗浄装置回転台３０に引き渡す。その後びんは洗浄装置によりそれ自身既知のように約１８０°転向され，この結果，びんの口部は下方を向くことになる。この位置において各びんはたとえば相前後する３つの処理区間Ａ，ＢおよびＣを通過し，この場合，各びんの内部空間はこれらの区間を通過するときに異なる流体で噴射洗浄される。３つの区間Ａ，Ｂ，Ｃにおける個々のびんの正常な内部空間処理を検査可能にするために，各洗浄装置回転台３０の回転軌道上にたとえば位置固定に配置された図１に示す検査装置１４または図２に示す検査装置２２が存在している。最後の区間Ｃを離れた後，搬送星形車３５に到達する前にびんはさらに揺動されて最初の姿勢に戻され，次にこの姿勢で引き渡される。
搬送星形車３５の回転軌道にたとえばＤおよび／またはＥで示される位置に搬出コンベヤ３３ないし３４が存在し，搬出コンベヤ３３ないし３４は正常に処理されなかったびんの搬出を行い，すなわち個々に操作可能な搬送星形車３５の保持機構は位置ＤまたはＥにおいて使用不能なびんを排除し，これにより使用不能なびんを分別する。
このようにして，問題なく処理されたびんのみがたとえば滅菌ハウジング内に存在する充填機回転台４０に引き渡されることが保証される。これにより，充填機およびその周囲の汚染を防止することができることは有利である。

Claims (16)

1. 吐出開口を有するノズルにより内部空間へ流体が導入されて流体により行われるびん等の内部空間処理の検査方法において、
   吐出開口を過ぎた範囲内の流体噴流の存在が検査され、流体をびん等の内部空間内に導入するときに吐出開口は内部空間入口開口に対しある間隔を有しかつこの間隔範囲内で流体噴流の存在が光路上で光ビームを用いて検査され、前記光ビームが流体による複屈折によって偏向されるように光ビームが流体噴流を横切って９０°とは異なる角度αの方向に向けられていることを特徴とする、びん等の内部空間処理の検査方法。
2. １処理サイクルの間にびん等の内部空間がとくに異なるタイプの流体で複数回噴射され，かつ流体の導入ごとに流体噴流の存在が検査されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 流体噴流が停止したときに検査装置により信号が出力されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の方法。
4. びん等が内部空間の処理のために入口開口を下に向けて保持されかつ流体噴流が下から上に向けて内部空間内に流入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. それがとくに連続回転構造の洗浄装置において使用されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 流体処理によりびん等の内部空間が滅菌されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. びん等の内部空間処理の検査が不十分な処理結果を与えたとき，対応するびんがそれに続く充填過程に供給されず，とくに充填過程が滅菌または無菌条件下で行われるときはあらかじめ排除されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の方法を行うために、吐出開口（５）を有するノズル（４）により内部空間内（３）への流体（６）が導入されて流体により行われるびん（１）等の内部空間処理の検査装置において、
   吐出開口（５）を過ぎた範囲内の流体噴流（６）の存在が検査装置（１４）によりセンサ（１６ａ，１６ｂ）を介してモニタリングされ、内部空間処理の間、ノズル（４）およびびん（１）の口部（２）が中間空間を有しかつ中間空間の範囲内の流体噴流（６）の存在が少なくとも１つのセンサ（１６ａ，１６ｂ）により、とくに流体噴流（６）と交差する光ビーム（１７）により検査され、前記光ビームを流体による複屈折によって偏向させるため光ビーム（１７）が流体噴流（６）の供給方向を横切って９０°とは異なる角度（α）で流体噴流（６）と交差するように、センサ（１６ａ，１６ｂ）が配置されていることを特徴とする、びん等の内部空間処理の検査装置。
9. センサがライトバリヤ（１６ａ，１６ｂ）であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. びん（１）が搬送装置（１０，１１）により連続的に供給可能でありかつセンサ（１６ａ，１６ｂ）がびん供給軌道（３０）に位置固定に配置されていることを特徴とする請求項８又は９のいずれかに記載の装置。
11. 通り抜けるびんがセンサ（１６ａ，１６ｂ）を通過するときに検査装置（１４）がセンサの信号問い合わせを行いかつ流体噴流が存在しないときにエラー信号を出力することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 処理されなかったびんまたは処理が不完全なびんを分別するためにエラー信号によりびん排除装置（３５）が操作可能であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. びん排除装置（３５）が充填機（４０）とくに無菌充填機の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 搬送装置（１０，１１）からのびんが内部空間処理のために直立位置から口部（２）をほぼ下方に向けた位置に揺動可能であり，この位置において口部が上方に向けられたノズル（４）と同軸に存在することを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれかに記載の装置。
15. センサ（１６ａ，１６ｂ）が間隔をなして平行に伸長する２つの脚部（３０ａ，３０ｂ）を有するハウジング（３０）の内部または上部に配置されかつびんが脚部の間を貫通走行可能であることを特徴とする請求項８ないし１４のいずれかに記載の装置。
16. ハウジング（３０）がほぼＵ形状に形成されかつ脚部（３０ａ，３０ｂ）の長さが等しくないことを特徴とする請求項１５に記載の装置。

Images