JP5951320B2 - ノズルを備える容器搬送装置、充填設備、およびノズルの異常検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送される容器内に流体を噴射するノズルの目詰まりによる異常を検出する技術に関する。

プラスチックボトル等の容器に飲料水を充填するラインは、一般に、無菌室で囲い、容器を殺菌、洗浄した後すぐに充填と封止が行われる。
容器の殺菌、洗浄は、ラインを構成するロータリー殺菌装置やロータリー洗浄装置に供給される容器の口にノズルを向けて、ノズルから殺菌液や洗浄液を噴射することによって行われる。
特許文献１に示されたロータリー殺菌装置は、円周上に容器を一定ピッチで保持する回転体と、この回転体に同期して移動し、容器内に殺菌液を噴射する複数のノズルとを備えている。ロータリー洗浄装置も同様に構成されている。

ロータリー殺菌装置やロータリー洗浄装置のノズルが、長期使用によって液成分が凝着したり、異物混入によって目詰まりを起こすと、噴射圧力が低下し、殺菌や洗浄が不十分となるので、ノズルの噴射圧力が正常であるか否かを確認する必要がある。
このため、特許文献１では、ノズルの噴射圧力を計測する圧力センサを設置し、噴射圧力が異常なノズルに対応する容器を特定し、容器の送り数をカウントして、該当する容器は充填、キャッピングを止め、ラインの後段において除去するようにしている。ここで、圧力センサによる噴射圧力の計測値は、ローパスフィルタを介してパルス信号に変換される。そして、ノズルの噴射圧力が正常であれば連続するはずのパルス信号が欠けたとき、ノズルの噴射圧力が異常と判定される。

特開２００７−７５７０３号公報

圧力センサによる噴射圧力の計測値には、ノズルからの噴射流が圧力センサや圧力センサを支持する架台に当たる衝撃等に起因するノイズが含まれる。
特許文献１では、圧力センサおよび架台の自然振動数をノズルの移動周期である９００ノズル／分（１５Ｈｚ）よりも大きくなるようにしておき、ローパスフィルタを用いて計測値からノイズを除去している。しかし、装置の構造によっては、あるいはノズルの移動周期によっては、圧力センサおよび架台の自然振動数とノズル回転周期とを十分に離すことが難しいので、ローパスフィルタを用いてもノイズを十分に除去できないおそれがある。
そうすると、正常時と比べて５０％程度にまで噴射圧力が低下した場合は異常を検出できても、噴射圧力の低下が例えば２０％程度に留まる場合には、図１５に示すように、正常なノズルの噴射圧力と異常なノズルの噴射圧力との差がノイズによって埋没してしまうために、異常の検出が行えない。

本発明は、上記のような課題に基づいてなされたもので、ノズルの噴射圧力の異常をより確実に検出できる容器搬送装置、充填設備、およびノズルの異常検出方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の容器搬送装置は、複数の容器を外周部に保持して回転する回転体と、容器と同期して移動するとともに、容器内に流体を噴射する複数のノズルと、回転体の外周部に対向し、ノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測手段と、圧力計測手段による計測値に基づいて、ノズルの噴射状態を検出するノズル噴射状態検出手段と、を備えている。
そして、本発明は、ノズル噴射状態検出手段が、計測値を移動平均処理する移動平均処理部と、移動平均処理部による処理結果に基づいて、ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定部と、を有し、圧力計測手段は、ノズルが有する複数のノズル孔からの流体の噴射圧力を計測し、判定部は、ノズル孔毎に、計測値の移動平均処理結果におけるピーク値と、予め取得される噴射圧力の正常ピーク値とを比較することにより判定を行うことを特徴とする。
本発明において、圧力計測手段は、ゲージ抵抗が形成された受圧ダイアフラムを有し、受圧ダイアフラムが撓むことでゲージ抵抗に生じる電気抵抗率の変化に基づいてノズルからの流体の噴射圧力を計測することが好ましい。

この発明によれば、移動平均処理部により、ノズルの噴射圧力の計測値に含まれるノイズが除去されるので、移動平均処理結果に基づいてノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定することにより、正常時から噴射圧力がさほど低下していない噴射異常をも確実に検出できる。
ここで、移動平均処理は、その計算に高い処理能力が要求されず、圧力計測手段による計測に遅滞なく行われるので、容器搬送装置が備える全ノズルを対象に、リアルタイムでノズル異常検出を実施できる。このため、異常の生じたノズルを即検知し、そのノズルにより噴射された容器を即特定できるので、歩留まりが良くなる。

第１の容器搬送装置において、圧力計測手段は、ノズルが有する複数のノズル孔からの流体の噴射圧力を計測し、判定部は、ノズル孔毎に、計測値の移動平均処理結果におけるピーク値と、予め取得される噴射圧力の正常ピーク値とを比較することにより判定を行う。
このように複数のノズル孔からの噴射圧力に基づいてノズル異常を検出すれば、計測のバラツキによる影響が少なく、ノズルの異常検出を安定して行うことができる。

本発明の第２の容器搬送装置は、複数の容器を外周部に保持して回転する回転体と、容器と同期して移動するとともに、容器内に流体を噴射する複数のノズルと、回転体の外周部に対向し、ノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測手段と、圧力計測手段による計測値に基づいて、ノズルの噴射状態を検出するノズル噴射状態検出手段と、を備えている。
そして、本発明は、ノズル噴射状態検出手段が、計測値を積分化処理する積分化処理部と、積分化処理部による処理結果を回転体の回転速度に基づいて補正する補正処理部と、補正処理部により得られる特性値に基づいて、ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定部と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、積分化処理部により、ノズルの噴射圧力の計測値に含まれるノイズの影響が少ない特性値を得ることができるので、正常時から噴射圧力がさほど低下していない噴射異常をも確実に検出できる。
その上、補正処理部による積分値の補正処理により、回転速度に依存しない特性値を得ることができる利点を有する。回転速度に依存しないので、回転速度を制御パラメータに設定する手間が掛からない。

上記の容器搬送装置はいずれも、殺菌成分を含む流体をノズルから噴射する殺菌装置や、洗浄成分を含む流体をノズルから噴射する洗浄装置としても構成することができる。
したがって、本発明は、このような殺菌装置および洗浄装置と、容器に内容物を充填する充填装置と、各容器搬送装置のノズル噴射状態検出手段が実装される制御装置と、を備える充填設備を提供する。

また、本発明は、上記の回転体と、上記の複数のノズルと、上記の圧力計測手段と、を備える容器搬送装置に用いられるノズルの異常検出方法も提供する。
第１のノズルの異常検出方法は、圧力計測手段によりノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測ステップと、圧力計測ステップにより得られる計測値を移動平均処理する移動平均処理ステップと、移動平均処理ステップによる処理結果に基づいて、ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定ステップと、を備え、圧力計測ステップでは、ノズルが有する複数のノズル孔からの流体の噴射圧力を計測し、判定ステップでは、ノズル孔毎に、計測値の移動平均処理結果におけるピーク値と、予め取得される噴射圧力の正常ピーク値とを比較することにより判定を行うことを特徴とする。

また、第２のノズルの異常検出方法は、圧力計測手段によりノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測ステップと、圧力計測ステップにより得られる計測値を積分化処理する積分化処理ステップと、積分化処理ステップによる処理結果を回転体の回転速度に基づいて補正する補正処理ステップと、補正処理ステップにより得られる特性値に基づいて、ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。

第２のノズルの異常検出方法では、ノズル毎に、圧力計測ステップ、積分化処理ステップ、および補正処理ステップを実施して特性値を取得しておき、複数のノズルから順次選択される１つ以上のノズルを処理対象として、圧力計測ステップと、積分化処理ステップと、補正処理ステップと、判定ステップとを実施することが好ましい。

この発明では、複数のノズルから順次選択されるノズルを対象に異常検出を行うので、移動平均処理と比べて処理能力を多く要する積分化処理を行いながら、異常検出の一連の処理に掛かる時間を抑えることができる。このため、処理能力の高い制御装置を導入しなくても、タイミングを順次ずらしながら、全ノズルの異常検出を行うことができる。

さらに、第２のノズルの異常検出方法では、圧力計測ステップにより得られる計測値を移動平均処理する移動平均処理ステップを備え、積分化処理ステップでは、移動平均処理ステップによって処理された計測値を積分化処理することが好ましい。
このように、移動平均処理によってノイズが除去された計測値を積分化処理することにより、ノイズの影響がより少ない特性値が得られるので、それに基づいてノズルの異常検出を安定して行うことができる。

本発明によれば、ノズルの噴射圧力の異常をより確実に検出できる容器搬送装置、充填設備、およびノズルの異常検出方法を提供できる。

第１実施形態に係る充填設備を示す平面図である。 図１のＰｏｓＡ、ＰｏｓＢ、ＰｏｓＣの３箇所にそれぞれ設置される圧力センサの周辺を示す平面図である。 図２のIII−III線における圧力センサの断面図である。 充填設備の制御に関わる構成を示すブロック図である。 サンプリング周期による移動平均処理結果の違いを示す図である。 給液圧力に対する移動平均処理結果を回転速度毎にプロットした図である。 ノズル異常検出のフローを示す図である。 噴射圧力計測値の移動平均処理結果を示す図である。 判定部による処理を説明するための図である。 第２実施形態に係る充填設備の制御に関わる構成を示すブロック図である。 給液圧力に対する積分化処理結果を回転速度毎にプロットした図である。 ノズル異常検出のフローを説明するための図である。 第２実施形態の変形例における各ノズルの異常検出のフローを示す図である。 移動平均処理された計測値に対する積分化処理を示す図である。 正常ノズルの噴射圧力と、異常ノズルの噴射圧力とを示す図である。

以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示す充填設備１は、供給されるボトル１８（図２）を搬送しながらボトル１８内を殺菌、洗浄した後、ボトル１８内に飲料水を充填する。
充填設備１は、ボトル１８内を殺菌する第１ロータリー殺菌装置１１および第２ロータリー殺菌装置１２と、ボトル１８内を洗浄するロータリー洗浄装置１３と、ボトル１８内に飲料水を充填するロータリー充填装置１４と、ボトル１８の口を封止するキャッパ装置１５と、不良ボトルを除去するボトル振分装置１６と、これら装置１１〜１６を収容するクリーンチャンバ１７と、各装置１１〜１６の動作を制御する制御装置４０（図４）とを備えている。
クリーンチャンバ１７の内部は正圧に維持される。

この充填設備１において、ボトル１８は、各装置１１〜１６の回転体（スターホイール）の外周部に一定ピッチで保持されるとともに、各スターホイールの矢印の向きへの回転に伴って前段から後段に向けて順次搬送される。
充填設備１の最前段Ｆｔには、空のボトル１８が供給される。また、充填設備１の最後段Ｂｋでは、正常に充填が済んだボトル１８がボトル振分装置１６を通過して次の設備へと送り出される一方、不良が生じたボトル１８がスターホイール１６１に移送されて除去される。

各装置１１〜１６は、各装置１１〜１６間のボトル１８の転送を行う転送スターホイール１９Ａ〜１９Ｌを介して連結されている。第１ロータリー殺菌装置１１の前段に設けられる転送スターホイール１９Ｃは、ボトル１８を正立状態から１８０度転回して倒立状態にする。また、ロータリー充填装置１４の前段に設けられる転送スターホイール１９Ｊは、ボトル１８を倒立状態から１８０度転回して正立状態に戻す。

第１ロータリー殺菌装置１１は、図２に示すように、ボトル１８を外周部に一定ピッチで保持するスターホイール１１Ａと、スターホイール１１Ａと同期して回転する図示しない回転体に設けられる複数個（ｎ個）のノズル２０と、ノズル２０の目詰りを検知するための圧力センサ３０と、ノズル２０を数えるカウンタ３８（図４）とを備えている。

各ノズル２０には、１番からｎ番までの番号が付与されている。これらのノズル２０は、図示しない給液手段に接続されており、ボトル１８と同期して回転しながら、搬送されるボトル１８内に殺菌液を噴射する。目詰りしてない正常な各ノズル２０からは、等しい噴射圧力で殺菌液が噴射される。
ノズル２０は、４つのノズル孔２１を有しており、ノズル２０の移動軌跡付近に２つのノズル孔２１が位置する。そのうち、ノズル２０の移動方向前方側に位置するものを前方ノズル孔２１１と称し、ノズル２０の移動方向後方に位置するものを後方ノズル孔２１２と称する。

圧力センサ３０は、クリーンチャンバ１７の底面に立設される支柱２と、支柱２に両端を支持される梁３とを備える架台４の梁３上に、ブラケット５により固定されており、スターホイール１１Ａの外周部において転送スターホイール１９Ｃ，１９Ｄに挟まれる箇所ＰｏｓＡに位置している。スターホイール１１Ａの外周部においてボトル１８が通過しないＰｏｓＡでもノズル２０による噴射が行われており、その噴射圧力を圧力センサ３０が計測する。圧力センサ３０は、スターホイール１１Ａの回転に伴って各ノズル２０からの噴射圧力を順次計測する。

圧力センサ３０は、各種構造のものを用いることができるが、本実施形態では、ピエゾ抵抗型の圧力センサ３０を採用している。圧力センサ３０は、基板に形成された受圧ダイヤフラム３５を備えている。受圧ダイヤフラム３５には、図示しないゲージ抵抗が形成されている。受圧ダイヤフラム３５が撓むとゲージ抵抗に生じる電気抵抗率の変化（ピエゾ抵抗効果）に基づいて、ノズル２０からの噴射圧力を計測することができる。

カウンタ３８は、ノズル２０の番号を１番から順次カウントし、スターホイール１１Ａが１周してｎ番までカウントすると、ノズル番号をリセットして再び１番からカウントを続ける。このようなカウンタ３８は、例えば光学式や磁気式の公知の構成とすることができる。

第２ロータリー殺菌装置１２も、第１ロータリー殺菌装置１１のスターホイール１１Ａと同様のスターホイール１２Ａと、複数のノズル２０と、圧力センサ３０と、カウンタ３８とを備えている。但し、第２ロータリー殺菌装置１２の圧力センサ３０は、スターホイール１２Ａの外周部において転送スターホイール１９Ｄ，１９Ｅに挟まれる箇所ＰｏｓＢに設けられている。

また、ロータリー洗浄装置１３も、スターホイール１１Ａと同様のスターホイール１３Ａと、複数のノズル２０と、圧力センサ３０と、カウンタ３８とを備えている。ロータリー洗浄装置１３の圧力センサ３０は、スターホイール１３Ａの外周部において転送スターホイール１９Ｇ，１９Ｈに挟まれる箇所ＰｏｓＣに設けられている。ロータリー洗浄装置１３は、洗浄液をノズル２０から噴射する。

第１ロータリー殺菌装置１１、第２ロータリー殺菌装置１２，およびロータリー洗浄装置１３の各々の圧力センサ３０およびカウンタ３８は、図４に示す制御装置４０に接続されている。
制御装置４０は、充填設備１の各スターホイールの駆動制御を行う駆動制御部４１と、飲料水の充填を制御する充填制御部４２と、殺菌液および洗浄液の給液を制御する給液制御部４３と、制御に必要なデータを記憶する記憶部４４と、圧力センサ３０から送られる計測値に基づいて、ノズル２０の噴射状態を検出するノズル噴射状態検出手段４５と、ノズル噴射状態検出手段４５の検出結果およびカウンタ３８から送られるノズル番号に基づいて不良ノズルを特定した上で、不良処理する不良ボトル処理部４６とを備えている。
また、制御装置４０には、充填設備１の運転状態や、異常が検出されたノズル番号等を表示する図示しない表示装置が接続されている。

本実施形態の充填設備１は、ノズル噴射状態検出手段４５の構成に最も大きな特徴を有している。
ノズル噴射状態検出手段４５は、圧力センサ３０による計測値を移動平均処理する移動平均処理部４５１と、移動平均処理部４５１による処理結果に基づいて、ノズル２０の噴射圧力が正常か異常かを判定する判定部４５２とを有している。

移動平均処理部４５１は、圧力センサ３０による計測値を所定のサンプリング周期で切り出した所定数のデータに対して移動平均処理する。
図５は、圧力センサ３０による計測値からサンプリング周期を変えて切り出した２０周期分のデータに対して移動平均処理を施した処理結果を示している。
ノズル２０の噴射毎に現れる２つのピークＰ１，Ｐ２は、圧力センサ３０の受圧ダイヤフラム３５に噴射流を直接及ぼす前方ノズル孔２１１および後方ノズル孔２１２からの噴射圧力を示している。
ここでは、給液圧力が２６０ｋＰａ、各ノズル２０からの平均噴射流量が２．５ｌ／ｍｉｎ、スターホイールの回転速度が４６ｒｐｍとなる動作条件とされている。
圧力センサ３０によって計測されるノズル２０の噴射時間は約０．２ｓ（秒）であり、これはスターホイールの回転速度によって変わる。スターホイールの回転速度は、充填設備１の能力によって決まる。本実施形態では、スターホイールの回転速度のことをボトル１８の処理速度であるＢＰＭ（Bottle Per Minute）で表す。上記の回転速度４６ｒｐｍは６００ＢＰＭに相当する。

図５に示すように、サンプリング周期を５ｍｓ、１０ｍｓとして計測すると、処理結果の噴射圧力が計測値から乖離し、噴射特性を維持できないので、サンプリング周期は１ｍｓ以下とするのが好ましい。
以上を踏まえて、本実施形態の移動平均処理部４５１は、サンプリング周期１ｍｓとし平均個数２０の計測データに対して移動平均処理を行う。この処理により、図６に示すように、給液圧力に対して、回転速度毎に線形の噴射特性が得られる。なお、図６に示す噴射圧力は、正常な１番のノズル２０の前方ノズル孔２１１および後方ノズル孔２１２の各々からの噴射圧力のピーク（Ｐ１，Ｐ２）の合成値を示している。
また、移動平均処理に用いる計測データの個数は１０〜２０位が好ましい。

判定部４５２は、移動平均処理部４５１の処理結果からピーク値を取得するとともに、そのピーク値に基づいて、ノズル２０の噴射圧力が正常か異常かを判定する。本実施形態では、前方ノズル孔２１１からの噴射圧力のピーク値（Ｐ１）と、後方ノズル孔２１２からの噴射圧力のピーク値（Ｐ２）との両方に基づいて判定するが、いずれか一方のピーク値に基づいて判定を行うこともできる。

以上のように構成される充填設備１の作用について説明する。
ノズル２０の異常を検出する準備として、第１ロータリー殺菌装置１１、第２ロータリー殺菌装置１２，およびロータリー洗浄装置１３をそれぞれ動作させ、正常なノズル２０の噴射圧力のピーク値（正常ピーク値）を取得しておく。
正常ピーク値は、個体差を考慮してノズル２０毎に、圧力センサ３０による計測値に対して移動平均処理部４５１により移動平均処理を行ってノイズを除去した上で求められる。計測値のバラツキを考慮すると、各装置のスターホイールを何周かさせて、各ノズル２０の噴射圧力を複数回ずつ計測し、計測値の移動平均処理結果に基づくノズル２０毎のピーク平均値を正常ピーク値とすることが好ましい。この正常ピーク値は、前方ノズル孔２１１と、後方ノズル孔２１Ｂとについてそれぞれ求められる。

以上の事前準備を終えたら、充填設備１を運転させる。
充填設備１の最前段Ｆｔの転送スターホイール１９Ａに順次供給されるボトル１８は、充填設備１の各装置１１〜１６によって最後段Ｂｋまで搬送されるまでの間、第１ロータリー殺菌装置１１および第２ロータリー殺菌装置１２によって殺菌されるとともに、ロータリー洗浄装置１３によって洗浄される。そして、ロータリー充填装置１４およびキャッパ装置１５によって充填、封止を終えたボトル１８は、次の設備に送り出される。

充填設備１の運転中、第１ロータリー殺菌装置１１，第２ロータリー殺菌装置１２，およびロータリー洗浄装置１３の各圧力センサ３０により計測される噴射圧力に基づいて、図７に示すノズル異常検出処理が行われる。
圧力センサ３０は、スターホイールの回転に伴って対向するノズル２０からの噴射圧力を計測する（圧力計測ステップＳ１）

次に、移動平均処理部４５１により、圧力センサ３０による計測値を図８に示すように平滑化する（移動平均処理ステップＳ２）。
そして、判定部４５２は、移動平均処理結果から、前方ノズル孔２１１、後方ノズル孔２１２の双方について噴射圧力のピーク値（計測ピーク値）を検出し（ピーク検出ステップＳ３）、いずれかの計測ピーク値が正常ピーク値から許容範囲を逸脱して低いときに異常と判定する（判定ステップＳ４）。その許容範囲は、ここでは、前方ノズル孔２１１、後方ノズル孔２１２共に、正常ピーク値から０．５ｋＰａの範囲に設定するものとする。

図９に示す１番のノズル２０では、前方ノズル孔２１１の計測ピーク値ｂ１が３．４ｋＰａであり、前方ノズル孔２１１の正常ピーク値ａ１との差Ｐａ１が０．１となる。また、後方ノズル孔２１２の計測ピーク値ｂ２が３．３ｋＰａであり、後方ノズル孔２１２の正常ピーク値ａ２との差Ｐａ２も０．１となる。したがって、圧力差Ｐａ１，Ｐａ２のいずれも許容範囲内（０．５ｋＰａより小）なので、各ノズル２０は正常と判定される。
２番のノズル２０も１番のノズル２０と同様に正常と判定される。
しかし、３番のノズル２０は、前方ノズル孔２１１の計測ピーク値ｂ１が３．０、後方ノズル孔２１２の計測ピーク値ｂ２が２．７であり、正常ピーク値との差Ｐａ１、Ｐａ２がいずれも０．５以上となって許容範囲から逸脱するので、異常と判定される。
また、４番のノズル２０も、前方ノズル孔２１１の計測ピーク値ｂ１が３．３、後方ノズル孔２１２の計測ピーク値ｂ２が２．９であり、正常ピーク値との差Ｐａ１、Ｐａ２のうち一方のＰａ２が許容範囲から逸脱するために、異常と判定される。

なお、前方ノズル孔２１１および後方ノズル孔２１２の一方の計測ピーク値が許容範囲から逸脱するものの、他方の計測ピーク値が許容範囲内に納まっている場合には、上記とは違って正常と判定するようにしてもよい。
また、上記では、判定部４５２が正常ピーク値と計測ピーク値との差Ｐａ１およびＰａ２を求め、それらが正常ピーク値から許容範囲（０．５ｋＰａ）内にあるかどうかで正常異常を判定していたが、事前準備において正常ピーク値から許容範囲０．５ｋＰａを引いた値を閾値として設定しておき、計測ピーク値が閾値以下となるかどうかで正常異常を判定することもできる。

以上の移動平均処理ステップＳ２、ピーク検出ステップＳ３、および判定ステップＳ４は、圧力センサ３０が次のノズル２０の計測を開始する前までに終了するので、ノズル２０の番号順に、噴射圧力の計測、移動平均処理、ピークの検出、および正常異常の判定（ステップＳ１〜Ｓ４）がノズル２０の移動に同期して繰り返し行われる。

上記のノズル異常検出処理は、第１ロータリー殺菌装置１１，第２ロータリー殺菌装置１２，およびロータリー洗浄装置１３の各々が備えるノズル２０に対して並行して行われる。
ノズル２０の噴射異常が検出されると、不良ボトル処理部４６は、カウンタ３８が示す番号に基づいて、その異常ノズル２０により殺菌処理あるいは洗浄処理されたボトル１８を特定し、そのボトル１８の以降の処理を中断する。そして、ボトル振分装置１６はそのボトル１８をラインから除去する。

本実施形態によれば、移動平均処理部４５１により、ノズル２０の噴射圧力の計測値に含まれるノイズを除去しつつも、噴射特性が維持された移動平均処理結果に基づいて、噴射圧力の異常が検出されるので、正常時と比べて噴射圧力が大きく低下したノズル２０は勿論のこと、正常時から噴射圧力がさほど低下しないものの殺菌、洗浄が不十分となりうるノズル２０の異常をも確実に検出できる。
本実施形態で用いる移動平均処理は、第１ロータリー殺菌装置１１，第２ロータリー殺菌装置１２、およびロータリー洗浄装置１３の各々が備える全ノズル２０を対象に、リアルタイムで実施されるので、異常の生じたノズル２０を即検知し、殺菌不良、洗浄不良のボトル１８を即特定して、不良ボトルをラインから除去できるので、歩留まりが良くなる。
また、本実施形態では、ノズル２０の２つのノズル孔２１１，２１Ｂの噴射圧力に基づいてノズル異常を検出するので、計測のバラツキによる影響が少なく、ノズル２０の噴射異常を安定して検出することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について図１０〜図１２を参照して説明する。
第２実施形態は、第１実施形態のノズル噴射状態検出手段４５に代えて、ノズル噴射状態検出手段４７により、ノズル２０の噴射異常を検出する。この点を除いて、第２実施形態に係る充填設備は、第１実施形態の充填設備１と同様に構成されている。

ノズル噴射状態検出手段４７は、図１０に示すように、圧力センサ３０による計測値を積分化処理する積分化処理部４７１と、積分化処理部４７１による処理結果を補正する補正処理部４７２と、補正処理部４７２により得られる特性値に基づいて、ノズル２０の噴射圧力が正常か異常かを判定する判定部４７３とを有している。

積分化処理部４７１は、ノズル２０からの噴射圧力を時間で積分する。その積分値は、高周波数のノイズが存在していても安定した値を示すため、積分値をノズル２０の噴射特性を示す特性値として採用する。このように積分値を用いることで、ノイズによる影響をさほど受けずにノズル２０の異常を検出できる。

本実施形態では、積分値を補正処理することにより、回転速度に依存しない共通の特性値を得ることができる。回転速度が異なっていても同一サンプリング周期の計測データを積分すると、回転速度が遅いときは計測されるノズル２０の噴射時間が長いためデータ数が多くなるので、積分値が大きくなり、回転速度が速いときは逆に積分値が小さくなってしまう。そのため、補正処理部４７２は、ノズル２０からの噴射流が圧力センサ３０を通過する時間と、圧力センサ３０による計測のサンプリング周期との比率を補正係数Ｋとする以下の処理を行う。圧力センサ３０による計測サンプリング周期は、例えば０．１ｍｓである。

まず、ノズル２０の移動速度Ｖは、次式（１）で表される。

ＰＣＤはノズル２０が周回する円中心からノズル２０までの径であり、ωは２π・Ｎ／６０である。Ｎはスターホイールの回転速度［ｒｐｍ］である。

次に、ノズル２０からの噴射流の通過時間ｔｐは、次式（２）で表され、回転速度に依存する。
なお、ノズル２０の噴射流の通過時間は、例えば、図８に示すピークＰ１の山の始点からピークＰ２の山の終点までの時間ｔｐを指している。

Ｌは、噴射流の移動距離であり、受圧ダイヤフラム３５の長さに相当する。

以上で求めた噴射流の通過時間ｔｐと、計測サンプリング周期ｔｓとの比率として、次式（３）に示すように補正係数Ｋが求められる。

そして、噴射圧力の積分値（Ｐ_Ｊ）に回転速度に基づく補正係数Ｋを用いて、次式（４）のように、補正された噴射圧力の積分値Ｐ_ＪＣを得る。

補正処理部４７２によって以上のように補正すると、図１１に示すように、回転速度に依存しない特性値が得られる。

判定部４７３は、補正処理部４７２により補正された特性値に基づいて、ノズル２０の噴射圧力が正常か異常かを判定する。

本実施形態におけるノズル異常検出処理では、事前準備として、第１ロータリー殺菌装置１１、第２ロータリー殺菌装置１２，およびロータリー洗浄装置１３をそれぞれ動作させ、上記の積分化処理および補正処理により、正常なノズル２０の正常特性値と、補正係数Ｋとを圧力センサ３０による計測値からノズル２０毎に取得しておく。計測のバラツキを考慮すると、各装置のスターホイールを何周かさせて、各ノズル２０を複数回ずつ計測し、それを積分化、補正処理して得られたものの平均値を特性値とするのが好ましい。補正係数Ｋも、ノズル２０毎の複数回の計測に基づいて求められる平均値とするのが好ましい。

以上の事前準備を終えたら、制御装置４０により、図１２に示すノズル異常検出処理が行われる。ノズル異常検出処理は、第１ロータリー殺菌装置１１，第２ロータリー殺菌装置１２，およびロータリー洗浄装置１３の各々が備えるノズル２０に対して並行して行われる。

ノズル異常検出処理は、ｎ個のノズル２０から順次選択される１つのノズル２０について、圧力計測ステップＳ２１、積分化処理ステップＳ２２、補正処理ステップＳ２３、および判定ステップＳ２４を行う。
圧力計測ステップＳ２１および積分化処理ステップＳ２２では、カウンタ３８によって特定される該当のノズル番号のノズル２０の噴射圧力を計測し、その計測値を積分化処理部４７１により積分化処理する。
次いで、補正処理ステップＳ２３では、積分化処理結果を補正処理部４７２により、補正係数Ｋに基づいて上記式（４）のように補正して計測特性値を得る。計測のバラツキを考慮すると、スターホイールがｍ周する間に該当のノズル番号のノズル２０の噴射圧力をｍ回計測し、その計測値を積分化処理部４７１、補正処理部４７２により処理したものの平均値を計測特性値とすることが好ましい。
なお、本実施形態では、準備段階で得られた補正係数Ｋを用いることにより、設備運転時には式（４）のみ計算しているが、圧力センサ３０による計測の都度、ノズル２０の通過時間ｔｐを求め、それに基づいて求められた補正係数Ｋを用いて補正することもできる。

次に、判定ステップＳ２４では、上記で得られた計測特性値を判定部４７３によって正常特性値と比較する。計測特性値が正常特性値から許容範囲内であれば正常と判定し、許容範囲を逸脱していれば異常と判定する。許容範囲は、例えば０．５ｋＰａとする。
判定部４７３によって異常と判定されると、第１実施形態と同様に、不良ボトル処理部４６によるボトル１８の特定、処理中断、およびボトル振分装置１６による不良ボトル１８の除去が行われる。
以上の処理を終えたら、カウンタ３８により次の番号のノズル２０を特定し、そのノズル２０について、上記のステップＳ２１〜Ｓ２４を行う。ｎ番のノズル２０まで処理を繰り返したら、再び１番のノズル２０を対象に処理を行う。

本実施形態によれば、積分化処理部４７１により、ノズル２０の噴射圧力の計測値に含まれるノイズの影響が少ない特性値を得ることができるので、第１実施形態とほぼ同様に、正常時から噴射圧力が大きくは低下しないものの殺菌、洗浄が不十分となりうるノズル２０をも確実に検出できる。
また、上記の補正処理部４７２により、回転速度に依存しない特性値を得ることができる利点を有する。回転速度に依存しないので、回転速度を制御装置４０に設定する手間が掛からない。
しかも、本実施形態によれば、上記のように、複数のノズル２０から順次選択されるノズル２０を対象に異常検出を行うので、移動平均処理と比べて処理能力を多く要する積分化処理ステップＳ２２を行いながら、異常検出の一連のステップＳ２１〜Ｓ２４の処理時間をスターホイールが１周する間の時間内に納めることができる。そうすると、処理能力の高い制御装置を導入しなくても、同一ノズル２０の複数回の計測、次のノズル２０の計測に遅滞なく、タイミングを順次ずらしながら、全ノズル２０の異常検出を行うことができる。
なお、本実施形態ではノズル２０を１つずつ順次選択したが、まず１番および２番のノズル２０を選択し、次に３番および４番のノズル２０を選択するといったように、２つ以上のノズル２０を順次選択してもよい。

第２実施形態では、圧力センサ３０による計測値を積分化処理していたが、計測値を第１実施形態のように移動平均処理したものに対して積分化処理することもできる。図１３は、図１２に示したノズル２０毎の処理に相当するフローを示しており、まず噴射圧力を計測し（ステップＳ１）、次に移動平均処理を実施する（ステップＳ２）。次いで、移動平均処理結果を積分化処理し（ステップＳ２２）、それを補正することにより（ステップＳ２３）得られた特性値に基づいて、ノズル２０が正常か異常かを判定する（ステップＳ２４）。
積分化処理ステップＳ２２では、図１４に示すように、移動平均処理により平滑化された計測値の積分値（格子パターンで図示）を得る。
このように、移動平均処理によりノイズが除去された計測値を積分化処理することにより、ノイズの影響がより少ない特性値が得られるので、ノズルの噴射異常を安定して検出することができる。

なお、上記以外にも、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。

１ 充填設備
１１ 第１ロータリー殺菌装置（容器搬送装置）
１２ 第２ロータリー殺菌装置（容器搬送装置）
１３ ロータリー洗浄装置（容器搬送装置）
１４ ロータリー充填装置
１８ ボトル（容器）
２０ ノズル
２１１ 前方ノズル孔
２１２ 後方ノズル孔
３０ 圧力センサ（圧力計測手段）
３８ カウンタ
４０ 制御装置
４５，４７ ノズル噴射状態検出手段
４５１ 移動平均処理部
４５２，４７３ 判定部
４７１ 積分化処理部
４７２ 補正処理部

Claims (8)

1. 複数の容器を外周部に保持して回転する回転体と、
   前記容器と同期して移動するとともに、前記容器内に流体を噴射する複数のノズルと、
   前記回転体の外周部に対向し、前記ノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測手段と、
   前記圧力計測手段による計測値に基づいて、前記ノズルの噴射状態を検出するノズル噴射状態検出手段と、を備え、
   前記ノズル噴射状態検出手段は、
   前記計測値を移動平均処理する移動平均処理部と、
   前記移動平均処理部による処理結果に基づいて、前記ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定部と、を有し、
   前記圧力計測手段は、前記ノズルが有する複数のノズル孔からの流体の噴射圧力を計測し、
   前記判定部は、前記ノズル孔毎に、前記計測値の移動平均処理結果におけるピーク値と、予め取得される噴射圧力の正常ピーク値とを比較することにより判定を行う、
   ことを特徴とする容器搬送装置。
2. 複数の容器を外周部に保持して回転する回転体と、
   前記容器と同期して移動するとともに、前記容器内に流体を噴射する複数のノズルと、
   前記回転体の外周部に対向し、前記ノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測手段と、
   前記圧力計測手段による計測値に基づいて、前記ノズルの噴射状態を検出するノズル噴射状態検出手段と、を備え、
   前記ノズル噴射状態検出手段は、
   前記計測値を積分化処理する積分化処理部と、
   前記積分化処理部による処理結果を前記回転体の回転速度に基づいて補正する補正処理部と、
   前記補正処理部により得られる特性値に基づいて、前記ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定部と、を有する、
   ことを特徴とする容器搬送装置。
3. 前記圧力計測手段は、ゲージ抵抗が形成された受圧ダイアフラムを有し、前記受圧ダイアフラムが撓むことで前記ゲージ抵抗に生じる電気抵抗率の変化に基づいて前記ノズルからの流体の噴射圧力を計測する、
   請求項１または２に記載の容器搬送装置。
4. 前記流体が前記容器の殺菌に用いられる請求項１から３のいずれか一項に記載の容器搬送装置と、
   前記流体が前記容器の洗浄に用いられる請求項１から３のいずれか一項に記載の容器搬送装置と、
   前記容器に内容物を充填する充填装置と、
   前記各容器搬送装置の前記ノズル噴射状態検出手段が実装される制御装置と、を備える、
   ことを特徴とする充填設備。
5. 複数の容器を外周部に保持して回転する回転体と、
   前記容器と同期して移動するとともに、前記容器内に流体を噴射する複数のノズルと、
   前記回転体の外周部に対向する圧力計測手段と、を備える容器搬送装置に用いられ、
   前記圧力計測手段により前記ノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測ステップと、
   前記圧力計測ステップにより得られる計測値を移動平均処理する移動平均処理ステップと、
   前記移動平均処理ステップによる処理結果に基づいて、前記ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定ステップと、を備え、
   前記圧力計測ステップでは、前記ノズルが有する複数のノズル孔からの流体の噴射圧力を計測し、
   前記判定ステップでは、前記ノズル孔毎に、前記計測値の移動平均処理結果におけるピーク値と、予め取得される噴射圧力の正常ピーク値とを比較することにより判定を行う、
   ことを特徴とするノズルの異常検出方法。
6. 複数の容器を外周部に保持して回転する回転体と、
   前記容器と同期して移動するとともに、前記容器内に流体を噴射する複数のノズルと、
   前記回転体の外周部に対向する圧力計測手段と、を備える容器搬送装置に用いられ、
   前記圧力計測手段により前記ノズルからの流体の噴射圧力を計測する圧力計測ステップと、
   前記圧力計測ステップにより得られる計測値を積分化処理する積分化処理ステップと、
   前記積分化処理ステップによる処理結果を前記回転体の回転速度に基づいて補正する補正処理ステップと、
   前記補正処理ステップにより得られる特性値に基づいて、前記ノズルの噴射圧力が正常か異常かを判定する判定ステップと、を有する、
   ことを特徴とするノズルの異常検出方法。
7. 前記ノズル毎に、前記圧力計測ステップ、前記積分化処理ステップ、および前記補正処理ステップを実施して前記特性値を取得しておき、
   複数の前記ノズルから順次選択される１つ以上の前記ノズルを処理対象として、前記圧力計測ステップと、前記積分化処理ステップと、前記補正処理ステップと、前記判定ステップとを実施する、
   請求項６に記載のノズルの異常検出方法。
8. 前記圧力計測ステップにより得られる計測値を移動平均処理する移動平均処理ステップを備え、
   前記積分化処理ステップでは、前記移動平均処理ステップによって処理された前記計測値を積分化処理する、
   請求項６または７に記載のノズルの異常検出方法。

Images