JP2003112714A - ヒートシール検査装置およびこれを用いたヒートシール検査方法、内容物充填包装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間に、非接触でシール不良を高精度に検
出可能なヒートシール検査装置およびこれを用いたヒー
トシール検査方法、内容物充填包装装置を提供する。 【解決手段】 内容物が充填された包装袋３３をヒート
シールするヒートシーラー５に渦電流センサ２０を設け
たヒートシール検査装置。渦電流センサ２０を、ヒート
シーラー５がヒートシールする包装袋３３の厚さの厚い
方の側に設ける。包装袋３３に内容物が充填され、これ
をヒートシールすると同時に、ヒートシール検査装置に
よりヒートシール部３５の厚さを測定するヒートシール
検査方法。包装フィルム３１の両端部をシールして筒状
フィルム３２を形成し、筒状フィルム３２内に内容物を
充填するとともに、ヒートシールして包装物３４とする
装置において、ヒートシーラー５に渦電流センサ２０を
設けた内容物充填包装装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内容物を収納した
包装袋を密封するためにヒートシールする際に、ヒート
シール部のシール不良を自動的に検出するヒートシール
検査装置およびこれを用いたヒートシール検査方法、内
容物充填包装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、粉末状、ペースト状などの内容物
を包装袋に所定量収納し、この包装袋を密封した袋詰め
製品が数多く製造されている。このような袋詰め製品
は、通常、内容物を一定量ずつ包装袋に充填し、包装袋
の充填口をヒートシールにより密封されている。特に、
内容物が食品、なかでも粉体食品の場合、包装袋および
食品を衛生的に保つとともに、包装袋を完全にヒートシ
ールして外気と遮断することが重要である。シールが不
完全であると、包装袋内の食品は徐々に吸湿し、また酸
化してしまう。したがって、ヒートシール部を厳密に検
査して、シール状態を的確に把握し、シール不良を速や
かに検出することが極めて重要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ヒートシール部におけ
るシール不良の原因としては、ヒートシール部への内容
物の噛み込み、表面への内容物の付着、斜めシール、シ
ール幅不足などが挙げられる。ところで、包装袋として
は、アルミニウム箔の両面にポリエチレンなどをラミネ
ートしたフィルムなどの非透明性の包装材料が用いられ
ることが多く、特に、ヒートシール部への内容物の噛み
込みについては、目視による検査が困難である。そこ
で、検査員が、ヒートシール部に直接触れたりして、検
査を行なっている。しかしながら、目視により、ヒート
シール部の表面状態が不良の包装物に限って、直接触れ
て検査しているため、シール不良を見落とすことがあっ
た。

【０００４】包装袋のヒートシール部の検査方法とし
て、例えば、特開２０００−２４１２８５号公報、特開
２０００−２３８７２４号公報、特開２０００−７９９
１７号公報、特開平６−１４４４１５号公報には、ヒー
トシール部に内容物が噛み込んだ場合に、ヒートシール
部の温度が低下することを利用し、ヒートシール部の温
度や温度分布を計測して、シール不良を判定する方法が
提案されている。しかしながら、これらの方法は検査に
時間がかかるため、高速の製造ラインには適用すること
ができず、大量生産に不向きであった。

【０００５】また、特開平７−９６９２２号公報には、
ヒートシール部に内容物が噛み込んだ場合に、ヒートシ
ール部を押圧した際の反発力が変化することを利用し、
ヒートシーラーがヒートシール部を押圧する際の圧力を
接触式圧力センサで検知して、シール不良を判定する方
法が提案されている。また、特開平８−９１３０９号公
報には、ヒートシール部に内容物が噛み込んだ場合に、
ヒートシール部の厚さが変化することを利用し、ヒート
シーラーの変位を、接触式の変位測定手段によって計測
して、シール不良を判定する方法が提案されている。し
かしながら、これらの接触式の検査方法は、衛生の点か
ら食品には相応しくない。

【０００６】また、特開平６−３２３３３号公報、特開
２００１−９７３２２号公報、特開平８−４８３１５号
公報、特開２００１−２１４４１号公報には、ヒートシ
ール部に内容物が噛み込んだ場合に、ヒートシール部の
厚さが変化することを利用し、ヒートシーラーの変位
を、レーザ式変位計、近接スイッチなどの非接触式の変
位測定手段によって計測して、シール不良を判定する方
法が提案されている。しかしながら、これらの方法にお
いて、近接スイッチは信頼性に乏しく、僅かな変位を計
測することが困難であるため、ヒートシール部が薄い場
合には適用し難かった。また、レーザ式変位計のように
光を利用するセンサは、包装の内容物が粉体である場合
には、ヒートシーラーの周囲に浮遊している微粉によっ
て光が遮られることがあり、この場合には精度が悪くな
り、信頼性が乏しくなるという問題があった。

【０００７】また、特開平６−１７１６２１号公報には
ヒートシール部の振動を検出しシール不良を判定する方
法が、特開２００１−１１６５１７号公報には映像によ
りシール不良を判定する方法が、特開２００１−３３３
４１号公報には流体漏れを検出しシール不良を判定する
方法が提案されており、さらに特開平６−９４６４７号
公報には、包装袋を押圧するとともに、その押圧によっ
て生じた変位量を測定することによってピンホールを検
査する技術が提案されている。しかしながら、これらの
方法は検査に時間がかかるため、高速の製造ラインには
適用することができず、大量生産に不向きであった。ま
た、特開平６−９４６４７号公報に提案されたピンホー
ル検査技術は、例えば、包装袋のヒートシール部にシー
ル不良がある場合には、包装袋を押圧変形させたとして
も押圧を解除すれば、変形が回復することがあり、総じ
てシール不良のように大きく開口した不良品の検査方法
としては適していなかった。

【０００８】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
で、短時間に、非接触でシール不良を高精度に検出可能
なヒートシール検査装置およびこれを用いたヒートシー
ル検査方法、内容物充填包装装置を提供することを課題
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題は、内容物が充
填された包装袋をヒートシールするヒートシーラーに渦
電流センサを設けたヒートシール検査装置によって解決
できる。前記渦電流センサが、前記ヒートシーラーがヒ
ートシールする包装袋の厚さの厚い方の側に設けられて
いることが好ましい。また、前記課題は、包装袋に内容
物が充填され、該包装袋をヒートシールすると同時に、
上記ヒートシール検査装置によりヒートシール部の厚さ
を測定するヒートシール検査方法によって解決できる。
また、前記課題は、包装フィルムの両端部をシールして
筒状フィルムを形成し、この筒状フィルム内に内容物を
充填するとともに、筒状フィルムをヒートシールして包
装物とする内容物充填包装装置において、上記ヒートシ
ールのためのヒートシーラーに渦電流センサを設けた内
容物充填包装装置によって解決できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の内容物充填包装装置の一例を示す概略
構成図である。この例の内容物充填包装装置は、アルミ
ニウム箔の両面にポリエチレンなどをラミネートした包
装フィルム３１を、その外周に巻き付ける筒状マンドレ
ル１と、包装フィルム３１を筒状マンドレル１に沿っ
て、鉛直下方に送り出すフィルム送り出し機構２と、筒
状マンドレル１の外周に巻き付けられた包装フィルム３
１の両端部が重ね合わされた部分をシールして筒状フィ
ルム３２を形成する縦シール機構３と、筒状フィルム３
２を、その長手方向に対して垂直に熱融着により仮着け
して包装袋３３にする予備熱部４と、包装袋３３の仮着
けされた部分を完全にヒートシールして包装物３４とす
るヒートシーラー５と、ヒートシーラー５に付設された
渦電流センサ２０を構成要素の一部として備えたヒート
シール検査装置と、包装物３４をヒートシール部３５で
切断し、包装物３４を個々に分離するスライドカッター
６および固定カッター７とから概略構成されている。

【００１１】筒状マンドレル１は、上端開口８と下端開
口９を有する断面円形の鉛直方向に伸びる円筒体であ
り、内容物の充填経路１０がこの円筒の内部に形成され
ている。また、上端開口８には計量ホッパー１１が設け
られており、上端開口８から所定量に計量された内容物
を自由落下させて、下端開口９を経て下部が熱融着によ
り仮着けされた包装袋３３に、内容物を充填するように
なっている。計量ホッパー１１は、漏斗状になってい
る。また、計量ホッパー１１には、上端開口８の水平方
向の断面全体を覆うように、図示略の昇降可能なシャッ
ター部材が設けられている。このシャッター部材を上昇
させ、計量ホッパー１１と上端開口８との間に一定の隙
間をあけることにより、計量ホッパー１１から筒状マン
ドレル１に所定量の内容物が供給されるようになってい
る。

【００１２】フィルム送り出し機構２は、駆動モータ１
２と、その一方が駆動モータ１２に連結された駆動ロー
ラからなる一対のローラ１３と、ローラ１３に巻き掛け
られ、筒状フィルム３２の外表面の長手方向に沿って接
する無端ベルト１４とから構成されている。フィルム送
り出し機構２は、筒状マンドレル１の下端開口９から、
筒状マンドレル１の外周面に巻き付けられた筒状フィル
ム３２を、その長手方向に、所定の長さを間欠的に送り
出すようになっている。

【００１３】縦シール機構３は、電気ヒータを備え、筒
状マンドレル１に巻き付けられた包装フィルム３１の両
端部が重ね合わされた部分を、熱融着してシールするた
めに、筒状マンドレル１上の長手方向所定位置に付設さ
れている。

【００１４】予備熱部４は、筒状フィルム３２の長手方
向に対して垂直に、筒状フィルム３２を挟んで相対向し
て配置された一対の電気ヒーターを備えており、筒状フ
ィルム３２を、その長手方向に対して垂直に熱融着によ
り仮着けして包装袋３３にする機構である。ヒートシー
ラー５は、包装袋３３の長手方向に対して垂直に、包装
袋３３を挟んで相対向して配置された一対の電気ヒータ
ーを備えており、包装袋３３の仮着けされた部分を完全
にヒートシールして、包装物３４を形成する機構であ
る。

【００１５】スライドカッター６と固定カッター７は、
包装物３４の長手方向に対して垂直に、包装物３４を挟
んで相対向して配置されている。スライドカッター６を
包装物３３の長手方向に対して垂直に移動させて、スラ
イドカッター６と固定カッター７でヒートシール部３５
を切断し、包装物３４を個々に切り離すようになってい
る。

【００１６】なお、計量ホッパー１１による内容物の供
給、フィルム送り出し機構２による筒状フィルム３２の
送り出し、予備熱部４による筒状フィルム３２の仮着
け、ヒートシーラー５による包装袋３３のヒートシー
ル、スライドカッター６および固定カッター７によるヒ
ートシール部３５の切断などのタイミングは、例えば、
あらかじめ入力されたプログラムに従って、コンピュー
タ制御によって行なわれる。

【００１７】また、符号３６は包装フィルム３１のボビ
ンであり、ガイドロール１５、ダンサーローラ１６など
を介し、包装フィルム３１を繰り出して、フォーマー１
７に送り出し、フォーマー１７から筒状マンドレル１の
外表面にかけて包装フィルム３１を筒状フィルム３２に
成形するようになっている。

【００１８】また、渦電流センサ２０は、後述するヒー
トシール検査装置の構成要素の一部であり、包装袋３３
を挟んで相対向して配置された一対のヒートシーラー５
の一方に付設された銅などからなるコイルが備えられた
コイル部２１と、ヒートシーラー５の他方に付設された
鉄などの金属からなる導体板２２とから構成されてい
る。渦電流センサ２０は、ヒートシーラー５が内容物の
充填された包装物３４をヒートシールする際に、これと
同時に、ヒートシール部３５の厚さ（詳細には、ヒート
シーラー５、５の間隔、例えば後記「最近接距離」。）
を測定するものである。

【００１９】ここで、図２は、ヒートシール検査装置の
一例を示す概略構成図である。この例のヒートシール検
査装置は、渦電流センサ２０と、渦電流センサ２０に入
出力する電流を増幅する増幅器４１と、渦電流センサ２
０に入出力する電流の量をデジタルデータに変換するア
ナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と略
す。）４２と、Ａ／Ｄ変換器４２と後述のシーケンサと
を接続するリンクユニット４３と、渦電流センサ２０に
ヒートシール部３５の厚さの測定を行なわせるシーケン
サ４４と、ヒートシール検査装置全体を制御し、渦電流
センサ２０がヒートシール部３５の厚さを測定する条件
を入力する入力端末などを備えた制御装置４５とから概
略構成されている。

【００２０】このような内容物充填包装装置を用いた袋
詰め製品の製造方法を、以下に示す。まず、包装フィル
ム３１を、筒状マンドレル１の外周面に巻き付ける。次
いで、筒状マンドレル１に巻き付けられた包装フィルム
３１を、筒状マンドレル１の長手方向に送り出しなが
ら、縦シール機構３により、熱融着してシールし、筒状
フィルム３２とする。次いで、筒状フィルム３２を、予
備熱部４により熱融着して、仮着けし、下部が閉口さ
れ、上部が開口された包装袋３３とする。次いで、内容
物を計量ホッパー１１から筒状マンドレル１の上端開口
８を介して充填経路１０を経て包装袋３３に所定量充填
する。次いで、包装袋３３をフィルム送り出し機構２に
よって、筒状マンドレル１の長手方向に送り出す。ここ
で、一回の送り出し量を調節することによって、包装袋
３３の長さを調整することができる。次いで、ヒートシ
ーラー５によって、包装袋３３の仮着けされた部分を完
全にヒートシールして、包装物３４を形成する。この
時、同時に、渦電流センサ２０により、ヒートシール部
３５の厚さを測定する。次いで、スライドカッター６と
固定カッター７でヒートシール部３５を切断し、包装物
３４を個々に切り離し、袋詰め製品を得る。なお、上記
ヒートシール部３５の厚さの測定において、ヒートシー
ル部３５の厚さが、所定の厚さよりも大きい場合、その
包装物３４は、ヒートシール部３５に内容物が噛み込
み、シール不良が発生したものとして判定される。シー
ル不良が発生した包装物３４は、不良品として自動的に
排除され、良品と区別されて回収されるようになってい
る。

【００２１】ここで、図３を用いて、渦電流センサ２０
を用いたヒートシール検査方法について説明する。コイ
ル部２１内のコイルに高周波発振回路を接続すると、高
周波発振が起こり、コイル部２１内のコイルに高周波電
流が流れる。この高周波電流により、コイル部２１内の
コイルを貫くように高周波磁界が生じる。この時、コイ
ル部２１に対向して配置された導体板２２には、磁束が
通過する方向と垂直方向に渦電流が流れる。このような
渦電流センサ２０では、コイル部２１と導体板２２との
距離ｄが小さくなるほど、高周波電流の振幅が小さくな
り、距離ｄが大きくなるほど、高周波電流の振幅が大き
くなる。このことを利用して、あらかじめ基準となる距
離ｄと、その時の高周波電流の振幅を測定しておけば、
高周波電流の振幅を測定するだけで、コイル部２１と導
体板２２との距離ｄを非接触で測定することができる。
したがって、あらかじめ、内容物が噛み込んでいない時
のヒートシール部３５の厚さに対応する距離ｄを測定し
ておけば、距離ｄの値がその大きさを超えたときに、ヒ
ートシール部３５にシール不良が発生したと判定するこ
とができる。

【００２２】このような渦電流センサを用いたヒートシ
ール検査方法によれば、ヒートシール部の厚さの変動値
が２μｍ程度まで、高精度に測定することができる。ま
た、測定の再現性が高い上に、瞬時に測定を行なうこと
ができるので、高速の連続製造ラインに適用することが
できる。また、渦電流センサを用いたヒートシール検査
方法は、非接触で、目視による検査の必要もなくなるか
ら、衛生的で、食品の袋詰め製品を製造するラインに好
適である。

【００２３】また、図４に示すように、包装袋３３を、
ヒートシーラー５で挟み込んでヒートシールする際に、
包装袋３３の縦シール部３３ａが、ヒートシーラー５の
どちらか一方の端部側に折り曲げられて、包装袋３３と
共に熱融着される。この際、縦シール部３３ａが存在す
る側における、包装袋３３の厚さは、縦シール部３３ａ
の厚さだけ厚くなり、縦シール部３３ａが存在しない側
のほぼ２倍の厚さになる。したがって、包装袋３３をヒ
ートシールする際、包装袋３３の厚さの厚い側５ａにお
ける、ヒートシーラー５、５の間隔ｔ１は、包装袋３３
の厚さの薄い側５ｂにおける間隔ｔ２よりも若干大きく
なる。このように、ヒートシール部の厚さに偏りが生じ
た状態で、包装袋３３のヒートシール部３５の厚さが渦
電流センサを用いて測定される。しかし、包装袋３３の
厚さの薄い側５ｂに渦電流センサ２０を設けてヒートシ
ール部３５の厚さを測定すると、包装袋３３の厚さの厚
い側５ａにおける縦シール部３３ａの厚さの影響を受け
て、測定値にばらつきが生じ、正確に測定できない。よ
って、ヒートシール部３５の厚さの変動値を高精度に検
出するためには、渦電流センサ２０を、ヒートシーラー
５の包装袋３３の厚さの厚い側５ａに設けることが好ま
しい。なお、以上の本発明は、前記した各種従来技術と
組み合せて実施できることはいうまでもない。特に、本
発明を特開平６−９４６４７号公報に開示されたピンホ
ールの検査技術と組み合わせれば、本発明によってヒー
トシール部のシール不良を検査するとともに、ピンホー
ルをも検査することができるため、より完璧な検査を行
なうことができる。本発明は、特に、図１の内容物充填
包装装置のような縦ピロー型充填機に好適である。

【００２４】以下、図１、図３および図４を用いて具体
的な実施例を示して、本発明の効果を明らかにする。ま
ず、ヒートシーラー５、５が何も挟み込まずに密着され
た状態におけるコイル部２１と導体板２２との距離ｄを
０．０ｍｍとする。次に、図１に示した内容物充填包装
装置を用いて、袋詰め製品を製造し、包装袋３３のヒー
トシール部３５（ヒートシール部面積１．６ｃｍ×３．
９ｃｍ）に、粉乳を噛み込ませ、ヒートシールの検査を
行なった。ヒートシールの検査は、コイル部２１と導体
板２２との距離ｄを、ヒートシーラー５の包装袋３３の
厚さの厚い側５ａと、包装袋３３の厚さの薄い側５ｂに
おいて測定することにより行なった。この時、コイル部
２１と導体板２２とが最も接近した距離（以下、「最近
接距離」と称す。）ｄを、包装袋３３の厚さの厚い側５
ａにおいてはｄ１、包装袋３３の厚さの薄い側５ｂにお
いてはｄ２とする。測定結果を図５および図６に示す。
図５および図６において、縦軸は最近接距離ｄ１または
ｄ２を示し、横軸はヒートシール部面積（１．６ｃｍ×
３．９ｃｍ）当りの粉乳の噛み込み量（ｍｇ）を示す。
また、図５は包装袋３３の厚さの厚い側５ａにおける測
定結果を示し、図６は包装袋３３の厚さの薄い側５ｂに
おける測定結果を示す。図５の結果から、包装袋３３の
厚さの厚い側５ａに設けた渦電流センサによる測定結果
は、線形性を示すことが確認された。一方、図６の結果
から、包装袋３３の厚さの薄い側５ｂに設けた渦電流セ
ンサによる測定結果は、線形性を示さないことが確認さ
れた。以上の結果から、渦電流センサを設ける位置は、
包装袋３３の厚さの厚い側５ａとするのが適当である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のヒートシ
ール検査装置は、内容物が充填された包装袋をヒートシ
ールするヒートシーラーに渦電流センサを設けたもので
あるから、渦電流センサに流れる高周波電流の振幅を測
定するだけで、ヒートシール部の厚さを非接触で、高精
度に測定することができる。前記渦電流センサが、前記
ヒートシーラーがヒートシールする包装袋の厚さの厚い
方の側に設けられていれば、ヒートシール部の厚さの変
動値を高精度に検出することができる。本発明のヒート
シール検査方法は、包装袋に内容物が充填され、該包装
袋をヒートシールすると同時に、上記ヒートシール検査
装置によりヒートシール部の厚さを測定するから、ヒー
トシール部の厚さの変動値を、高精度に測定することが
できる。また、瞬時にヒートシール部の厚さの測定を行
なうことができるので、高速の連続製造ラインに適用す
ることができる。また、非接触であるから、衛生的で、
食品（特に粉体食品）の袋詰め製品を製造するラインに
好適である。本発明の内容物充填包装装置は、包装フィ
ルムの両端部をシールして筒状フィルムを形成し、この
筒状フィルム内に内容物を充填するとともに、筒状フィ
ルムをヒートシールして包装物とする内容物充填包装装
置において、上記ヒートシールのためのヒートシーラー
に渦電流センサを設けたものであるから、シール不良を
生じることなく、高速に、袋詰め製品を製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の内容物充填包装装置の一例を示す概
略構成図である。

【図２】 ヒートシール検査装置の一例を示す概略構成
図である。

【図３】 渦電流センサを用いたヒートシール検査方法
を示す概略図である。

【図４】 渦電流センサを用いたヒートシール検査方法
を示す概略図である。

【図５】 ヒートシーラーにおける包装袋の厚さが厚い
側に設けられた渦電流センサの最近接距離とヒートシー
ル部における粉末噛み込み量との関係を示すグラフであ
る。

【図６】 ヒートシーラーにおける包装袋の厚さが薄い
側に設けられた渦電流センサの最近接距離とヒートシー
ル部における粉末噛み込み量との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１・・・筒状マンドレル、２・・・フィルム送り出し機構、３
・・・縦シール機構、４・・・予備熱部、５・・・ヒートシーラ
ー、６・・・スライドカッター、７・・・固定カッター、８・・
・上端開口、９・・・下端開口、１０・・・充填経路、１１・・・
計量ホッパー、１２・・・駆動モータ、１３・・・ローラ、１
４・・・無端ベルト、１５・・・ガイドロール、１６・・・ダン
サーローラ、１７・・・フォーマー、２０・・・渦電流セン
サ、２１・・・コイル部、２２・・・導体板、３１・・・包装フ
ィルム、３２・・・筒状フィルム、３３・・・包装袋、３３ａ
・・・縦シール部、３４・・・包装物、３５・・・ヒートシール
部、３６・・・ボビン、４１・・・増幅器、４２・・・Ａ／Ｄ変
換器、４３・・・リンクユニット、４４・・・シーケンサ、４
５・・・制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 英樹 東京都東大和市立野４−515 森永乳業株 式会社装置開発研究所内 Ｆターム(参考） 3E050 AA08 AB02 BA02 BA03 CA02 CB03 DC02 DC08 DD03 DF01 DH01 FA01 FB01 FB07 GB02 HA01 HA02 HA07 HB03 3E094 AA13 BA04 BA06 CA01 DA07 DA08 EA03 GA15 GA24 HA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内容物が充填された包装袋をヒートシー
   ルするヒートシーラーに渦電流センサを設けたことを特
   徴とするヒートシール検査装置。
2. 【請求項２】 前記渦電流センサが、前記ヒートシーラ
   ーがヒートシールする包装袋の厚さの厚い方の側に設け
   られていることを特徴とする請求項１記載のヒートシー
   ル検査装置。
3. 【請求項３】 包装袋に内容物が充填され、該包装袋を
   ヒートシールすると同時に、請求項１または２記載のヒ
   ートシール検査装置によりヒートシール部の厚さを測定
   することを特徴とするヒートシール検査方法。
4. 【請求項４】 包装フィルムの両端部をシールして筒状
   フィルムを形成し、この筒状フィルム内に内容物を充填
   するとともに、筒状フィルムをヒートシールして包装物
   とする内容物充填包装装置において、 上記ヒートシールのためのヒートシーラーに渦電流セン
   サを設けたことを特徴とする内容物充填包装装置。