JP2003200911A - 製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置およびその噛み込み検出方法 - Google Patents

製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置およびその噛み込み検出方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製袋充填機において横シーラに夾雑物の噛み
込みがあっても、破砕や包材への埋没等により充分な検
出ができない場合がある。 【解決手段】 製袋充填機における横シーラの噛み込み
検出装置は、横シーラのシール時間を検出封止期間と溶
着封止期間とに分け、それぞれシール圧を段階的に変化
させる。そして、検出封止期間に検出した横シーラ位置
（実線）と理論値（１点鎖線）との比較により夾雑物の
有無を検出する。例えば、夾雑物の破砕強度が比較的高
いものである場合、検出封止期間で強いシール圧を加
え、夾雑物が包材のシーラント層に埋もれる前にその検
出を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は製袋充填機に係わ
り、特にその横シーラによる被包装品の噛み込みの有無
を検出する噛み込み検出装置および噛み込み検出方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】横シーラの噛み込み検出に関する技術
は、例えば特開平７−１８７１５３号公報および特開２
００１−４８１３０号公報等に記載されている。これら
従来技術は、包材筒の横シール時に生じる夾雑物からの
反発力を利用して噛み込みの有無を検出するものであ
る。
【０００３】このうち前者の技術は、被包装物が無い状
態で横シールしたときの横シーラの位置を記憶してお
き、この位置と夾雑物によりシーラ駆動手段に負荷トル
クが発生したときの横シーラの位置とを比較して夾雑物
の有無を検出する。一方、後者の技術は、夾雑物の反発
力により生じるシール駆動手段の遅れからその有無を検
出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被包装
品である夾雑物には横シーラの噛み込みにより容易に破
砕されるものがある。このため横シール時に夾雑物が早
々に破砕されてしまえば、もはやその反発力は生じな
い。あるいは破砕されにくい夾雑物であっても、横シー
ル時に包材は溶融するため、その溶融層に夾雑物が早々
に埋もれてしまうと同じくその反発力は生じない。
【０００５】上述した従来技術では夾雑物からの反発力
を利用して噛み込みを検出しているため、夾雑物の破砕
や包材への埋没によりその反発力が生じない場合は検出
ができなくなるという問題がある。このような問題は、
特に微小な夾雑物の場合に顕著であり、夾雑物が微小で
ある場合は横シーラへの反発力がほとんど生じないため
噛み込み検出が極めて困難となる。
【０００６】そこで本発明は、夾雑物が微小であった
り、あるいは横シール時に破砕されたり、包材に埋没し
たりしやすい場合であっても、確実にその噛み込みの有
無を検出することができる製袋充填機における横シーラ
の噛み込み検出装置およびその噛み込み検出方法の提供
を課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の噛み込み検出装
置（請求項１）は、横シーラの開閉動作に伴い、その開
閉ストローク中における位置情報を検出する位置検出手
段と、横シーラのシール圧を時間の経過とともに段階的
に変化させるシール圧調整手段と、このシール圧の変化
に伴う横シーラの位置情報の変化に基づき、横シーラに
よる被包装品の噛み込みの有無を検出する噛み込み検出
手段とを備えている。
【０００８】シール圧を段階的に変化させることで、夾
雑物が有る場合と無い場合とでシール中の横シーラの位
置に顕著な変化が現れる。この特性を利用して、噛み込
み検出手段は噛み込みの有無を検出することができる。
このため、例えば破砕され易い夾雑物や包材の溶融層に
埋もれるような夾雑物、あるいは微小な夾雑物であって
も、その破砕や埋没等の変化を生じる前の段階で噛み込
みの有無を確実に検出することができる。
【０００９】シール圧調整手段はシール圧を２段階に変
化させ、先の第１段階目のシール圧を被包装物の物性に
応じて設定される検出用シール圧とし、後の第２段階目
のシール圧を溶着用シール圧として横シールを行うこと
ができる（請求項２）。この場合、被包装物の物性に応
じて検出用シール圧を適切に設定することで夾雑物の破
砕や包材への埋没等を抑えることができる。
【００１０】より具体的には、被包装品の物性がその破
砕強度により与えられており、シール圧調整手段は被包
装品の破砕強度に応じて検出用シール圧を溶着用シール
圧よりも弱く設定したり（請求項３）、あるいは被包装
品の破砕強度に応じて検出用シール圧を溶着用シール圧
よりも強く設定したりする（請求項４）例えば、被包装
品の破砕強度が比較的低いものである場合、弱い検出用
シール圧を与えることで夾雑物の破砕を防止する。一
方、被包装品の破砕強度が比較的高い場合、溶融の前に
強い検出用シール圧を与えて夾雑物が包材の溶融層に埋
もれないようにその噛み込みを検出する。これら噛み込
み検出手法は夾雑物が微小である場合に特に有効であ
る。
【００１１】本発明の噛み込み検出装置（請求項５）
は、より実用的な構成をとることができる。具体的に
は、横シーラを開閉作動させる駆動手段は所定の位置指
令パルスに基づいて駆動されるサーボモータを含む。ま
た位置検出手段はサーボモータの回転角位置を表す帰還
パルスを出力するエンコーダを含み、その帰還パルスに
基づいて位置情報を検出する。
【００１２】この場合、横シール中は夾雑物の有無によ
り位置情報に違いが現れるので、噛み込み検出手段は位
置情報の違いを利用して噛み込みの有無を検出すること
ができる。あるいは、噛み込み検出手段は横シーラが閉
位置にある間に入力された帰還パルスの総数に基づき噛
み込みの有無を検出することもできる（請求項６）。こ
の場合、夾雑物の物性により、瞬間的に位置情報に違い
が現れにくいものであっても、シール期間内に噛み込み
の有無による位置情報の差が累積されて顕著に現れるた
め、その累積された差を利用して噛み込みを検出するこ
とができる。
【００１３】上述した噛み込み検出装置を用いて実施さ
れる噛み込み検出方法（請求項７）は、横シーラの開閉
ストローク中における位置情報を検出しながら、横シー
ラの閉動作時に包材筒に与えるシール圧を段階的に変化
させ、このシール圧の変化に伴う位置情報の変化に基づ
き、横シーラによる被包装品の噛み込みの有無を検出す
るものとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明は例えば、粉粒体やスナッ
ク菓子等の食品類を縦ピロー包装する縦型製袋充填機に
適用することができる。ただし、本発明の用途が特定の
製袋充填機に限定されるものではなく、また、被包装品
が粉粒体または食品類に限定されるものでもない。
【００１５】図１は、本発明の一実施形態に係る縦型製
袋充填機を概略的に示している。縦型製袋充填機は鉛直
に延びる充填チューブ２を備えており、この充填チュー
ブ２の上部にはフォーマ６が設けられている。被包装品
が粉粒体である場合、充填チューブ２内にはオーガスク
リューが回転可能に収容されており、充填チューブ２の
上端は粉粒体の供給を受けるホッパ（いずれも図示され
ていない）に接続されている。あるいは、被包装品がス
ナック菓子等の固形物である場合、充填チューブ２の内
部は中空であり、その上端は供給ホッパおよび計量器
（いずれも図示されていない）に接続されている。
【００１６】また縦型製袋充填機はフィルムロールＦＲ
を備えており、このフィルムロールＦＲから長尺なフィ
ルム包材Ｆが引き出されている。フィルム包材Ｆはフィ
ルムロールＦＲから多数のガイドローラを介して充填チ
ューブ２まで導かれ、そしてフィルム包材Ｆはフォーマ
６に案内されて充填チューブ２の周りに円筒状に成形さ
れ、両側縁が互いに重ね合わせられた状態で下方に引き
出されている。
【００１７】フィルム包材Ｆの繰り出しに関して詳述す
ると、フィルム包材ＦはそのフィルムロールＦＲから充
填チューブ２に向けて繰り出されている。繰り出し経路
の途中にフィードローラ１０が配置されており、フィル
ム包材Ｆはフィードローラ１０の回転に伴い繰り出し経
路に沿って繰り出される。一方、充填チューブ２の両側
には一対のフィードユニット１２が配置されている。各
フィードユニット１２は無端状のサクションベルト１４
を有しており、このサクションベルト１４は充填チュー
ブ２に沿って延び、図示しないサーボモータ（図示しな
い）により一方向に走行可能である。なお図１には、一
方のフィードユニット１２のみが示されている。
【００１８】一対のフィードユニット１２間には縦シー
ラ１６が配置されている。縦シーラ１６は一対のヒータ
ブロック１８を有し、これらヒータブロック１８は充填
チューブ２に沿って上下方向に延びている。一対のヒー
タブロック１８の間をフィルム包材Ｆが通過する際、そ
の両側縁の合わせ目は相互に縦シール、つまり、ヒート
シールされて所定の形態（例えば合掌張りの形態）で接
着される。これによりフィルム包材Ｆは充填チューブ２
の周りで包材筒Ｗとなる。
【００１９】一方、充填チューブ２の下方には横シーラ
２０が配置されている。横シーラ２０は一対のヒータブ
ロック２２を備えており、横シーラ２０はその開閉動作
に伴い、一対のヒータブロック２２を互いに接離させる
ことができる。連続型の製袋充填機の場合、横シーラ２
０は開閉動作の他に昇降動作をも伴い、それゆえ図中に
２点鎖線で示されるように、横シーラ２０は開閉および
昇降の動作が合わさったボックスモーションを行う。な
お間欠型の製袋充填機では、横シーラ２０は開閉動作の
みを行う。
【００２０】図２は、横シーラ２０の駆動機構とその制
御システムを概略的に示している。一対のヒータブロッ
ク２２は一対ずつのリンクロッド２４，２６を介して揺
動レバー２８の両端にそれぞれ連結されている。揺動レ
バー２８のレバー軸３０はサーボモータ３２の出力軸に
連結されている。したがって、サーボモータ３２はその
正逆回転により、揺動レバー２８を所定の揺動角域にて
揺動させ、この揺動に伴い、リンクロッド２４，２６を
介してヒータブロック２２が互いに接離する。つまり、
横シーラ２０はサーボモータ３２の正逆回転により、充
填チューブ２の下方へ送出された包材筒Ｗに対して開閉
される。
【００２１】横シーラ２０が閉位置にあるとき、その一
対のヒータブロック２２は包材筒Ｗを挟み付け、包材筒
Ｗをその横断方向にヒートシール、つまり、横シールす
る。また、一方のヒータブロック２２にはカッタブレー
ド（図示しない）が内蔵されており、このカッタブレー
ドは横シールの完了後、一方のヒータブロック２２から
突出し、包材筒Ｗを切断する。なお、突出したカッタブ
レードは他方のヒータブロック２２に形成した逃げ溝内
に進入する。
【００２２】横シーラ２０による包材筒Ｗの横シールお
よび切断は、充填チューブ２から包材筒Ｗ内への被包装
品の投入と交互に実施される。これにより、個々に被包
装品の充填を受けた包装袋Ｂが製造されて落下する。被
包装品が粉粒体の場合、オーガスクリューの回転により
充填チューブ２の下端から一定量の粉粒体が包材筒Ｗ内
に投入される。被包装品がスナック菓子等の固形物の場
合、上述した計量器により一定量の固形物が供給ホッパ
内に投下され、さらに被包装品は充填チューブ２を通じ
て包装筒Ｗ内に投入される。
【００２３】この後、包装袋Ｂはシュートを介して移送
コンベア上に供給され、後段の箱詰め機に向けて移送さ
れる。上述したフィードユニット１２による包材筒Ｗの
送出や粉粒体の充填動作と連動して、横シーラ２０の開
閉作動を制御するため、サーボモータ３２はサーボアン
プ３６を介して制御装置３８に接続されており、さらに
サーボモータ３２が内蔵するロータリエンコーダ３４も
また制御装置３８に接続されている。
【００２４】制御装置３８はＣＰＵ４０をはじめとした
各種の電子回路を備えたハードウェアからなり、具体的
にはタイミング監視部４２や操作部４４、計算部４６、
異常出力部４８が内蔵されている。また制御装置３８に
は制御プログラムやデータ保存のためのＲＯＭ５０やＲ
ＡＭ５２、設定記憶部５４等の記憶回路が内蔵されてい
る。その他、制御装置３８には演算処理を行う噛み込み
判断部５６、外部との情報のやりとりをする入力インタ
フェース５８および出力インタフェース６０が内蔵され
ている。
【００２５】制御装置３８は出力インタフェース６０を
通じてサーボアンプ３６に指令パルスを送信し、サーボ
アンプ３６は指令パルスに従ってサーボモータ３２を作
動させる。一方、ロータリエンコーダ３４はサーボモー
タ３２の実回転角位置、つまり、揺動レバー２８の実揺
動角に対応した位置検出信号を制御装置３８に供給す
る。位置検出信号は、例えば帰還パルスの形式で出力さ
れ、入力インタフェース５８を通じて制御装置３８に送
信される。
【００２６】また制御装置３８は、横シーラ２０の原点
位置（開位置）を自動設定する機能をも備えている。こ
の機能を達成するため、制御装置３８の入力インタフェ
ース５８に原点検出器６２が接続されている。上述のハ
ードウェア構成を有した制御装置３８は、所定の制御プ
ログラムを実行することにより横シーラ２０の開閉作動
を具体的に制御することができる。また本制御プログラ
ムにおいては横シーラ２０の開閉タイミングだけでな
く、その閉位置において包材筒Ｗに与えるシール圧の調
整も達成される。
【００２７】さらに本制御プログラムにおいては、横シ
ーラ２０による被包装品の噛み込みの有無を検出する機
能をも有しており、以下、その制御プログラムの一例を
説明する。図３から図５は、制御プログラムの一例とし
て挙げられる制御フローを示している。また図６および
図７は、本制御プログラムの実行に伴う各種変数（Ａ〜
Ｇ）の時間的変化を示している。これら図６および図７
において、製袋充填機の１包装サイクルをＴとすると、
１包装サイクル時間Ｔ内で各種変数（Ａ〜Ｇ）は所定の
パターンで変化する。
【００２８】本制御プログラムでは、横シーラ２０の開
閉動作を二つの制御手法に分けて行うことができる。先
ず一つ目が速度制御であり、これは横シーラ２０の開閉
速度を目標値として指令パルスを演算し、その指令をサ
ーボアンプ３６に出力することでサーボモータ３２の動
作を制御するものである。二つ目はトルク制御であり、
これは横シーラ２０が閉位置にあるときに包材筒Ｗに与
えるシール圧を目標値として指令パルスを演算し、その
指令をサーボアンプ３６に出力することでサーボモータ
３２の動作を制御するものである。
【００２９】これら二つの制御の切り換えは、横シーラ
２０が動作区間Ｔ3にあるか否かによって行われる（ス
テップＳ１）。このため制御装置３８は、タイミング監
視部４２において横シーラ２０の動作区間を常に監視し
ている。図６および図７中、動作区間Ｔ3は１包装サイ
クル中に横シーラ２０が閉位置から開位置までの移動す
る期間として規定される。
【００３０】横シーラ２０の開閉動作が動作区間Ｔ3内
にある場合（ステップＳ１＝Ｙｅｓ）、制御プログラム
において速度制御が選択される（ステップＳ１３）。こ
の場合、制御装置３８はロータリエンコーダ３４からの
帰還パルスに基づいて演算処理を行い、横シーラ２０の
位置を検出する（ステップＳ１４）。また制御装置３８
は、速度指令値（位置指令パルス）をサーボアンプ３６
に出力する（ステップＳ１５）。この結果、サーボモー
タ３２の動作は横シーラ２０に目標速度を与えるべく制
御される。
【００３１】横シーラ２０の開閉動作が動作区間Ｔ3内
にない場合（ステップＳ１＝Ｎｏ）、制御装置３８は横
シーラ２０の位置を検出しながら（ステップＳ２）、制
御切換タイミングを判定する（ステップＳ３）。制御切
換タイミングは、速度制御からトルク制御への切り換え
を行うべきタイミングを意味しており、このタイミング
の到来は横シーラ２０の位置によって判断される。
【００３２】図６および図７中、横シーラ２０が開位置
から閉位置に到達する直前に制御切換タイミングＴｃが
設定されている。この制御切換タイミングＴｃでは、サ
ーボモータ３２が速度制御から回転トルク制御に切り換
えられる。具体的には、次のいずれかのタイミングをも
って制御切換タイミングＴｃとする。その第１は、図６
および図７中、サーボモータ３２の回転速度モデルにお
いて、回転速度が最大速度の一定割合（例えば２０％）
以下まで減速した時点を制御切換タイミングＴｃとする
ものである。第２は、ロータリエンコーダ３４から出力
される帰還パルスに基づき、横シーラ２０が閉位置の直
前に到達した時点をもって制御切換タイミングＴｃとす
る。
【００３３】制御切換タイミングＴｃが到来する前（ス
テップＳ３＝Ｎｏ）は、制御装置３８は速度制御を継続
し（ステップＳ４）、サーボアンプ３６に対して速度指
令値を出力する（ステップＳ５）。なお、ステップＳ４
の前に噛み込み検出ルーチンＲ２が設けられているが、
ここでの処理については後述する。これに対し、制御切
換タイミングＴｃが到来すると（ステップＳ３＝Ｙｅ
ｓ）、制御装置３８は制御手法を速度制御から回転トル
ク制御に切り換える（ステップＳ６）。
【００３４】図６および図７に示されるように、トルク
制御への切り換え後、所定時間内に回転トルクの上昇区
間Ｔ4が設けられている。この上昇区間Ｔ4では、回転ト
ルクの理論値がサーボアンプ３６に対して指令される。
回転トルクの理論値は横シール位置の変動がないものと
して計算されており、具体的には回転トルクを０から上
記の理論値まで徐々に立ち上げるためのものである。こ
のような上昇区間Ｔ4を設定することにより、サーボモ
ータ３２や横シーラ２０の駆動機構に与えられる衝撃が
緩和される。すなわち、上述の制御切換タイミングＴｃ
から直ちに大きな回転トルクをサーボモータ３２に作用
させた場合、その衝撃は過大なものとなるが、本制御で
は上昇区間Ｔ4を設けて徐々に回転トルクを立ち上げる
ものとしている。
【００３５】また制御タイミングが上昇区間Ｔ4にある
とき（ステップＳ７＝Ｙｅｓ）、制御装置３８は回転ト
ルクの理論値を計算する（ステップＳ８）。回転トルク
の理論値は、その目標値を包材筒Ｗに与えるシール圧と
すると、図２に示されるようにレバー軸３０の中心と横
シーラ２０の中心とを結ぶ線と揺動レバー２８の軸線と
がなす角度θから力学的に求められる。
【００３６】図６および図７に示されるように、本制御
プログラムにおいてはシール時間Ｔ 2中に適正シール圧
（Ｇ）の目標値を２段階に変化させている。具体的に
は、先の第１段階目を検出用シール圧Ｐｉとし、後の第
２段階目を溶着用シール圧Ｐｍとしており、これら検出
用シール圧と溶着用シール圧とでは適正シール圧に強弱
が設けられている。
【００３７】制御装置３８は、予め設定された適正シー
ル圧（Ｇ）のパターンに基づいて回転トルクの理論値を
計算し、この求めた理論値に基づき、サーボアンプ３６
に回転トルク指令値を出力する（ステップＳ１１）。こ
の結果、シール時間Ｔ2においてサーボモータ３２の動
作は横シーラ２０に目標とする適正シール圧（Ｇ）を与
えるべく制御される。なお、トルク制御を行う場合、上
昇区間Ｔ4では回転速度制限値が合わせて出力される
（ステップＳ１２）。すなわち、サーボモータ３２制御
が速度制御から回転トルク制御に切り換わった後、特に
横シーラ２０が閉位置に到達するまでの間にサーボモー
タ３２の回転速度が急激に上昇することがある。このよ
うな回転速度の急上昇を回避するため、本制御では速度
制限制御を実行するものとしている。回転速度制限値は
例えば、図６および図７中、回転速度モデル（Ｂ）に対
応する値に設定される。
【００３８】上昇区間Ｔ4が過ぎると（ステップＳ７＝
Ｎｏ）、制御装置３８は横シーラ２０の位置を検出し
（ステップＳ９）、次に噛み込み検出ルーチンＲ１を実
行する。この噛み込み検出ルーチンＲ１および後述の噛
み込み検出ルーチンＲ２は、横シーラ２０の閉動作時に
被包装品が噛み込まれているか否かを検出するために実
行される。
【００３９】図４に示されるように、噛み込み検出ルー
チンＲ１では検出方法が１または２のいずれに設定され
ているかが判断される（ステップＳ１０１）。なお、検
出方法１，２の設定は、縦型製袋充填機の運転開始前に
行われる。先ず検出方法１は、所定の判断タイミングが
到来したとき（ステップＳ１０２＝Ｙｅｓ）、横シーラ
２０の動作位置に関する理論値とその現在位置との比較
により噛み込みの有無を判断するものである（ステップ
Ｓ１０３，Ｓ１０４）。
【００４０】一方、検出方法２は、先ず横シーラ２０の
現在位置情報の累積値を計算し（ステップＳ１０６）、
そして図５に示されるように、シール期間Ｔ2から開動
作期間Ｔ3への切換タイミングが到来したとき（ステッ
プＳ２０１）、累積値と累積理論値との比較により噛み
込みの有無を判断するものである（ステップＳ２０２，
Ｓ２０３）。
【００４１】噛み込み検出ルーチンＲ１から復帰する
と、制御装置３８は横シーラ２０の動作区間がタイミン
グＴ5にあるかを判断し（ステップＳ１０７）、その結
果、タイミングＴ5にあれば検出用シール圧Ｐｉにより
サーボモータ３２の回転トルク制御を行う（ステップＳ
１０８）。この後、横シーラ２０の動作区間がタイミン
グＴ5でなくなれば（ステップＳ１０７＝Ｎｏ）、制御
装置３８は溶着用シール圧Ｐｍによりサーボモータ３２
の回転トルク制御を行う（ステップＳ１０９）。
【００４２】なお、全シール期間Ｔ2においてトルク制
御が実行されている間、制御装置３８は実回転トルクの
計算を行う（ステップＳ１０）。以下に、具体的な実施
例を挙げて噛み込み検出装置の作動を詳しく説明する。
また以下の説明により、噛み込み検出装置を用いた検出
方法の内容についても明らかとなる。
【００４３】図１の製袋充填機を用いて、袋幅１００ｍ
ｍ、袋長２００ｍｍの包装袋を生産する。フィルム包材
には、厚さ９０μｍ、幅２２５ｍｍの蒸着アルミフィル
ムを使用する。１包装サイクルＴの包材繰り出し長さは
２００ｍｍで、生産速度は毎分６０袋とする。また、横
シール時間は１８０ｎｓｅｃとする。図８および図９
は、シール期間Ｔ2の近傍における横シーラ位置の時間
的な変化を示している。これら図中、横シーラ位置は縦
軸の上方が開位置であり、下方が閉位置である。なお横
シーラ位置は、制御装置３８に入力された帰還パルスの
形式で表されている。またこれら図中、実線で示される
変化は夾雑物（噛み込み）がある場合を示し、これに対
し１点鎖線で示される変化は夾雑物がない場合を示して
いる。
【００４４】夾雑物の破砕強度が比較的高い場合（例え
ば微少量のコーヒー粉）、図６に示されるようにシール
期間Ｔ2の最初に強いシール圧を与え、その後で弱いシ
ール圧を与える態様が好ましい。この場合、横シーラ２
０の位置変化は図８に示される傾向を示す。図８に示さ
れるように、先ず速度制御により横シーラ２０が閉動作
され、横シーラ２０が閉位置に最も近い位置まで到達す
る。この後、一対のヒータブロック２２が互いに反発し
て横シーラ２０が開位置の方向に跳ね返っている。
【００４５】次にトルク制御が実行されて第１段階目の
検出用シール圧Ｐｉが与えられると、横シーラ２０は閉
位置に近づいて安定している。このように、検出用シー
ル圧Ｐｉが与えられている期間を以下、検出封止期間と
称する。図１０は、夾雑物Ｋの有無の違いによる横シー
ル領域の変化を連続的に示している。夾雑物Ｋが有る場
合の変化（ａ）〜（ｄ）と無い場合の変化（ｅ）〜
（ｈ）とは、それぞれタイミング的に対応関係にある。
【００４６】夾雑物Ｋが有る場合、図１０中（ｃ）に示
されるように検出封止期間に強い検出用シール圧Ｐｉが
与えられても、夾雑物Ｋはシーラント層Ｓに埋もれるこ
となくシーラント層Ｓを介して基材層Ｍを外側に押し広
げている。夾雑物Ｋが無い場合で同じタイミング（ｇ）
の両基材層Ｍの厚みＷｓと比較すると、夾雑物Ｋが有る
場合はその分だけ厚みＷａが大きい（Ｗａ＞Ｗｓ）。こ
のため夾雑物Ｋが有る場合と無い場合とを比較すると、
夾雑物Ｋが有る場合の方が横シーラ２０の位置が開位置
により近いものとなる。
【００４７】次に図１５との比較において、夾雑物Ｋが
シーラント層Ｓに埋もれない理由について説明する。図
１５は、従来のようにシール圧Ｐを常に一定に制御した
場合の横シール領域の変化を連続的に示している。な
お、図１５中（ａ）〜（ｄ）の変化は、図１０中（ａ）
〜（ｄ）の変化とタイミング的に対応関係にある。シー
ル圧Ｐを一定に制御すると、夾雑物Ｋは横シーラ２０の
閉動作初期において早々にシーラント層Ｓに埋もれ（図
１５中（ｃ））、その存在により基材層Ｍを押し広げる
ことはない。このため両基材層Ｍの厚みＷａは夾雑物Ｋ
が無い場合の厚みＷｓにほぼ近くなり（Ｗａ≒Ｗｓ）、
これらの差は検出されにくいものとなる。
【００４８】また、図１０中（ｃ）に示されるように検
出封止期間に強い検出用シール圧Ｐｉが与えられると、
二つのシーラント層Ｓが互いに強く圧着されてこれらの
層厚はＸ１に圧縮される。これに対しシール圧Ｐを一定
に制御すると（図１５中（ｃ））、二つのシーラント層
Ｓに与えられる圧着力は図１０（ｃ）の場合よりも弱
く、その層厚はＸ２となる。このとき、シーラント層Ｓ
はまだ溶けておらず、層厚はシール圧Ｐｉ，Ｐの大きさ
に依存する。したがって、層厚Ｘ１よりも層厚Ｘ２の方
が厚くなる（Ｘ１＜Ｘ２）。
【００４９】この後、引き続き一定のシール圧Ｐを与え
ると、シーラント層Ｓが溶融する際に夾雑物Ｋに押し出
され、溶けたシーラント材が夾雑物Ｋと基材層Ｍとの間
から周囲に移動しやすい（図１５中（ｄ））。この結
果、夾雑物Ｋは溶融後のシーラント層Ｓに埋もれ、基材
層Ｍの外面は平坦となる。これに対し、シーラント層Ｓ
が溶融する前に検出用シール圧Ｐｉを与えると、シーラ
ント層Ｓが圧縮され（Ｘ１）、その後シーラント層Ｓが
溶融し始めるが、シーラント層Ｓは層厚がＸ２の場合と
異なり、夾雑物Ｋの無い方へ移動しない。すなわちシー
ラント層Ｓが夾雑物Ｋと基材層Ｍとの間にとどまったま
まとなる。このため、シーラント層Ｓは溶融後において
も夾雑物Ｋと基材層Ｍとの間にとどまり、その存在によ
り基材層Ｍの外面を膨らませる。
【００５０】そこで、ステップＳ１０２の判断タイミン
グを例えば検出封止期間の終期とすると、この時点で横
シーラ２０の位置に関する理論値（夾雑物Ｋ無し）と現
在位置とを比較した結果、現在位置の方がより開位置に
近いものであれば、ステップＳ１０４において異常（噛
み込み有り）と判断することができる。また、ステップ
Ｓ１０２の判断タイミングを例えば溶着封止期間の終期
としても、この時点で横シーラ２０がの位置に関する理
論値（夾雑物Ｋ無し）と現在位置とを比較した結果、現
在位置の方がより開位置に近いものであれば、ステップ
Ｓ１０４において異常（噛み込み有り）と判断すること
ができる。
【００５１】したがって、検出用シール圧Ｐｉを強く設
定した場合、検出封止期間および溶着封止期間の両方で
噛み込みの検出が可能となる。この後、検出封止期間が
過ぎると、図６に示されるようにトルク制御においてト
ルク指令値が変化し、横シーラ２０から包材筒Ｗに与え
られる適正シール圧（Ｇ）は第２段階目の溶着用シール
圧Ｐｍとなる。このように溶着用シール圧Ｐｍが与えら
れている期間を以下、溶着封止期間と称する。溶着用シ
ール圧Ｐｍは検出用シール圧Ｐｉよりも弱く、それゆえ
溶着封止期間内にシーラント層Ｓは過溶着することなく
好適に横シールされる（図１０中（ｄ）（ｈ））。これ
により、夾雑物Ｋが無い場合の横シール性も充分に確保
される。
【００５２】一方、夾雑物の破砕強度が比較的低い場合
（例えば粉粒体）、図７に示されるようにシール期間Ｔ
2の最初に弱い適正シール圧を与え、その後で強いシー
ル圧を与える態様が好ましい。この場合、横シーラ２０
の位置変化は図９に示される傾向を示す。図９に示され
るように、先ず速度制御により横シーラ２０が閉動作さ
れ、横シーラ２０が一旦閉位置に近づく。この後、一対
のヒータブロック２２が互いに反発しあい、横シーラ２
０が開位置の方向に跳ね返るところは図８の場合と同様
である。
【００５３】次にトルク制御が実行されて第１段階目の
検出用シール圧Ｐｉが与えられると、検出封止期間内に
横シーラ２０が僅かに閉位置に近づいて安定する。図１
１は、破砕強度が比較的低い場合の夾雑物Ｋについて、
その有無の違いによる横シール領域の変化を連続的に示
している。夾雑物Ｋが有っても、最初のシール圧によっ
て夾雑物Ｋが押しつぶされてしまうと、この後その有無
を検出することは難しい。したがって、第１段階目の検
出用シール圧Ｐｉを弱めに設定し、夾雑物Ｋの破砕を防
止する。
【００５４】このような夾雑物Ｋが有る場合、図１１中
（ｃ）に示されるように検出封止期間に弱い検出用シー
ル圧Ｐｉが与えられるため、夾雑物Ｋは押しつぶされる
ことはない。さらにこのとき、横シーラ２０は夾雑物Ｋ
を挟み込んだ位置で安定している。夾雑物Ｋが無い場合
で同じタイミング（ｇ）の両基材層Ｍの厚みＷｓと比較
すると、夾雑物Ｋが有る場合はその分だけ厚みＷａが大
きい（Ｗａ＞Ｗｓ）。このため夾雑物Ｋが有る場合と無
い場合とを比較すると、上述した場合と同様に夾雑物Ｋ
が有る場合の方が横シーラ２０の位置が開位置により近
いものとなる。
【００５５】そこで図８の場合と同様に、ステップＳ１
０２の判断タイミングを例えば検出封止期間の終期とす
ると、この時点で横シーラ２０の位置に関する理論値
（夾雑物Ｋ無し）と現在位置とを比較した結果、現在位
置の方がより開位置に近いものであれば、ステップＳ１
０４において異常（噛み込み有り）と判断することがで
きる。
【００５６】この後、検出封止期間が過ぎると、図７に
示されるようにトルク制御においてトルク指令値が変化
し、横シーラ２０から包材筒Ｗに与えられる適正シール
圧（Ｇ）は第２段階目の溶着用シール圧Ｐｍとなる。溶
着用シール圧Ｐｍは検出用シール圧Ｐｉよりも強く、そ
れゆえ溶着封止期間内にシーラント層Ｓは充分に溶着さ
れる（図１０中（ｄ）（ｈ））。これにより、夾雑物Ｋ
が無い場合の横シール性も充分に確保される。
【００５７】以上は検出方法１の実施例である。次に検
出方法２の実施例を説明する。上述の検出方法１では、
横シーラ２０の位置変化に関して図８と図９とを比較す
ると、夾雑物Ｋの破砕強度が比較的弱い場合はその有無
による違いが顕著に現れにくいといえる。このため夾雑
物Ｋの物性により、ステップＳ１０２において現在位置
と理論値との明確な比較が困難となり、ステップＳ１０
４にて異常であるか否かの判定ができない場合がある。
【００５８】この場合、検出方法２による判断が可能と
なる。上述のように検出方法２ではシール期間Ｔ2から
開動作期間Ｔ3への切換タイミングＴｒが到来したと
き、検出封止の開始時点（Ｔ4とＴ5の間）からこの切換
タイミングＴｒまでの期間の帰還パルス累積値と累積理
論値との比較により噛み込みの有無を判断する。具体的
には、夾雑物Ｋが有る場合と無い場合とで帰還パルス累
積値を比較した場合、個々のスキャンタイム（制御イン
ターバル）における両者間の現在位置の僅かな差が積算
して反映されるため、夾雑物Ｋが無い場合よりも有る場
合の方が現在位置累積値は大きいものとなる。
【００５９】そこで、ステップＳ２０１において切換タ
イミングＴｒ（Ｔ2→Ｔ3）が到来すると、この時点で横
シーラ２０の位置に関する累積理論値（夾雑物Ｋ無し）
と現在位置累積値とを比較した結果、現在位置累積値の
方がより大きいものであれば、ステップＳ２０３におい
て異常（噛み込み有り）と判断することができる。図１
２は、検出方法２について現在位置累積値の計測を行っ
た実施例１〜５の結果を示している。一方、図１３はシ
ール圧を一定に制御して現在位置累積値の計測を行った
比較例１〜５の結果を示している。
【００６０】これら図１２および図１３中、１〜５の番
号は各実施例または各比較例に対応し、それぞれ左半分
の５つのサンプルが夾雑物無しの場合の結果であり、右
半分の５つのサンプルが夾雑物有りの場合の結果であ
る。実施例１〜５の結果から明らかなように、夾雑物の
有無によって現在位置累積値に顕著な大小差が認められ
る（図１２参照）。
【００６１】一方、比較例１〜５では夾雑物の有無によ
って現在位置累積値に明確な大小差が認められない（図
１３参照）。したがってシール期間Ｔ2においてシール
圧を一定に制御すると、横シーラ２０の位置情報に基づ
いて夾雑物の有無を検出することは難しいといえる。比
較例の結果については、さらに以下の説明が加えられ
る。
【００６２】図１４は、比較例に関する横シーラ位置の
時間的な変化を示している。図１４中、実線で示される
変化は夾雑物が有る場合であり、１点鎖線で示される変
化は夾雑物が無い場合を示している。比較例においても
横シーラ２０が閉位置に近づき、この後、一対のヒータ
ブロック２２が互いに反発しあって横シーラ２０は僅か
に開位置に戻っている。
【００６３】次にシール期間に移行して包材筒Ｗに一定
のシール圧が与えられると、夾雑物の有無にかかわらず
横シーラ２０の現在位置はほぼ同様の傾向を示してい
る。図１５および図１６を追加してこの点をさらに詳し
く検証する。比較例のようにシール圧Ｐを一定に制御す
ると、夾雑物Ｋの破砕強度が比較的高い場合、横シール
領域の変化は図１５に示されるものとなる。すなわち、
夾雑物Ｋは横シーラ２０の閉動作初期において早々にシ
ーラント層Ｓに埋もれ（図１５中（ｃ））、その存在に
より基材層Ｍを押し広げることはない。このため両基材
層Ｍの厚みＷａは夾雑物Ｋが無い場合の厚みＷｓにほぼ
近くなり（Ｗａ≒Ｗｓ）、これらの差は検出されにくい
ものとなる。
【００６４】一方、夾雑物Ｋの破砕強度が比較的低い場
合、横シール領域の変化は図１６に示されるものとな
る。この場合、夾雑物Ｋは横シーラ２０の閉動作初期に
おいて容易に破砕してしまう（図１６中（ｃ））。この
ため同様に、両基材層Ｍの厚みＷａは夾雑物Ｋが無い場
合の厚みＷｓにほぼ近くなり（Ｗａ≒Ｗｓ）、これらの
差はほとんど検出されない。
【００６５】これに対し、各実施例の検出方法１および
２を用いた場合、検出封止期間において夾雑物Ｋがシー
ラント層Ｓに埋もれたり、破砕されたりすることがない
ので僅かな夾雑物Ｋであっても確実に噛み込みを検出す
ることができる。本発明は上述の実施形態およびこれを
用いた各実施例のみに制約されず、各種の変形を伴うこ
とが可能である。
【００６６】図１７および図１８は、シール期間Ｔ2に
おけるシール圧の変化パターンの例を示している。図１
７の例は破砕強度が比較的高い夾雑物の場合に好適であ
り、図１８の例は破砕強度が比較的低い場合に好適であ
る。図１７および図１８中（ａ），（ｂ）に示されるよ
うに、各例において検出用シール圧Ｐｉの立ち上がりを
ランプ状または曲線状にしたり、図１７および図１８中
（ｃ）に示されるように、各例において検出用シール圧
Ｐｉから溶着用シール圧Ｐｍへの切り替わりをランプ状
にしたりすることもできる。
【００６７】その他、一実施形態として図示した機構上
の構成や制御装置のハードウェア構成等はあくまで好ま
しい例であり、本発明を実施するべき態様に合わせて適
宜変形が加えられることは言うまでもない。
【００６８】
【発明の効果】本発明の噛み込み検出装置および噛み込
み検出方法（請求項１，７）によれば、微少な夾雑物の
噛み込みであってもこれを確実に検出することができ
る。このため噛み込みを生じた包装袋を確実に排除する
ことができ、包装品の品質向上に寄与することができ
る。
【００６９】特に、検出用シール圧の強弱によって被包
装品の破砕や包材への埋没等を抑えることができるので
（請求項２〜４）、被包装品の物性に応じた適切な検出
を行うことができるし、被包装品の破砕強度に合わせて
シール圧の強弱を設定していれば（請求項３，４）、よ
り合理的な検出が可能となる。また横シーラの駆動をサ
ーボモータにより行い、また、その位置情報をエンコー
ダからの帰還パルスにより検出するものであれば（請求
項５，６）、より実用性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】製袋充填機を概略的に示した斜視図である。
【図２】横シーラの駆動機構およびその制御装置の構成
を示した概略図である。
【図３】横シーラの開閉作動を制御するための手順を示
したフローチャートである。
【図４】検出方法１による噛み込み検出ルーチンのフロ
ーチャートである。
【図５】検出方法２による噛み込み検出ルーチンのフロ
ーチャートである。
【図６】包装サイクル中の各種変数の変化を示したタイ
ミング図である。
【図７】包装サイクル中の各種変数の変化を示したタイ
ミング図である。
【図８】シール期間における横シーラ位置の時間的変化
を示した図である。
【図９】シール期間における横シーラ位置の時間的変化
を示した図である。
【図１０】横シール領域の変化を夾雑物の有無の違いに
より対比して示した連続図である。
【図１１】横シール領域の変化を夾雑物の有無の違いに
より対比して示した連続図である。
【図１２】検出方法２について行った各実施例の結果を
示した棒グラフである。
【図１３】図１２の各実施例と対比される比較例の結果
を示した棒グラフである。
【図１４】シール圧を一定に制御した場合の横シーラ位
置の変化を示した図である。
【図１５】シール圧を一定に制御した場合の横シール領
域の変化を示した連続図である。
【図１６】シール圧を一定に制御した場合の横シール領
域の変化を示した連続図である。
【図１７】シール圧の変化パターンについての各種変形
例を示した図である。
【図１８】シール圧の変化パターンについての各種変形
例を示した図である。
【符号の説明】
２ 充填チューブ １０ フィードローラ １６ 縦シーラ ２０ 横シーラ ３２ サーボモータ ３４ ロータリエンコーダ（位置検出手段） ３６ サーボアンプ ３８ 制御装置（噛み込み検出手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3E050 AA02 AB02 AB08 BA11 CA01 CA02 DC01 DC08 DF03 FA01 FB01 FB07 GB06 HA01 HA02 HA07 HA08 HA09 HB03 HB09 3E094 AA13 BA06 BA12 CA01 DA07 DA08 EA03 FA14 GA02 GA03 GA05 GA13 GA23 HA08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長尺な包材を充填チューブの周りで筒状
    に成形しながら長手方向に繰り出し、この繰り出し過程
    にて、包材の合わせ目を縦シールして包材筒を形成する
    とともに、前記充填チューブの下方で横シーラの開閉動
    作により前記包材筒の横シールおよびその切断と前記充
    填チューブから前記包材筒内への被包装品の充填とを交
    互に行う製袋充填機において、 前記横シーラを開閉させる駆動手段と、 前記横シーラの開閉動作に伴い、その開閉ストローク中
    における位置情報を検出する位置検出手段と、 前記駆動手段により前記横シーラを閉じさせるとき、前
    記包材筒に与えるシール圧を時間の経過とともに段階的
    に変化させるシール圧調整手段と、 前記シール圧の変化に伴う前記位置情報の変化に基づ
    き、前記横シーラによる被包装品の噛み込みの有無を検
    出する噛み込み検出手段とを具備したことを特徴とする
    製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置。
  2. 【請求項２】 前記シール圧調整手段はシール圧を２段
    階に変化させ、先の第１段階目のシール圧を被包装物の
    物性に応じて設定される検出用シール圧とし、後の第２
    段階目のシール圧を溶着用シール圧として前記横シール
    を行うことを特徴とする請求項１に記載の製袋充填機に
    おける横シーラの噛み込み検出装置。
  3. 【請求項３】 前記物性が被包装品の破砕強度により与
    えられており、 前記シール圧調整手段は被包装品の破砕強度に応じて前
    記検出用シール圧を前記溶着用シール圧よりも弱く設定
    することを特徴とする請求項２に記載の製袋充填機にお
    ける横シーラの噛み込み検出装置。
  4. 【請求項４】 前記物性が被包装品の破砕強度により与
    えられており、 前記シール圧調整手段は被包装品の破砕強度に応じて前
    記検出用シール圧を前記溶着用シール圧よりも強く設定
    することを特徴とする請求項２に記載の製袋充填機にお
    ける横シーラの噛み込み検出装置。
  5. 【請求項５】 前記駆動手段は所定の位置指令パルスに
    基づいて駆動されるサーボモータを含み、 前記位置検出手段は前記サーボモータの回転角位置を表
    す帰還パルスを出力するエンコーダを含み、かつ、前記
    帰還パルスに基づいて前記位置情報を検出することを特
    徴とする請求項１から４のいずれかに記載の製袋充填機
    における横シーラの噛み込み検出装置。
  6. 【請求項６】 前記駆動手段は所定の位置指令パルスに
    基づいて駆動されるサーボモータを含み、 前記位置検出手段は前記サーボモータの回転角位置を表
    す帰還パルスを出力するエンコーダを含み、かつ、前記
    帰還パルスに基づいて前記位置情報を検出し、 前記噛み込み検出手段は、前記横シーラが閉位置にある
    間に入力された前記帰還パルスの総数に基づき前記噛み
    込みの有無を検出することを特徴とする請求項１または
    ２に記載の製袋充填機における横シーラの噛み込み検出
    装置。
  7. 【請求項７】 長尺な包材を充填チューブの周りで筒状
    に成形しながら長手方向に繰り出し、この繰り出し過程
    にて、包材の合わせ目を縦シールして包材筒を形成する
    とともに、前記充填チューブの下方で横シーラの開閉動
    作により前記包材筒の横シールおよびその切断と前記充
    填チューブから前記包材筒内への被包装品の充填とを交
    互に行う製袋充填機において、 前記横シーラの開閉ストローク中における位置情報を検
    出しながら、前記横シーラの閉動作時に前記包材筒に与
    えるシール圧を段階的に変化させ、このシール圧の変化
    に伴う前記位置情報の変化に基づき、前記横シーラによ
    る被包装品の噛み込みの有無を検出することを特徴とす
    る製袋充填機における横シーラの噛み込み検出方法。
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