JP2003344367A - 異物の検出方法及びピロー包装体の製造方法 - Google Patents

異物の検出方法及びピロー包装体の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄く、密度も低く、小さい異物を確実に検出
することができる異物の検出方法を提供すること。 【解決手段】 重ね合わせて接合されるシート材9、9
の間に介在する異物90を検出する異物の検出方法であ
る。超音波振動子2に付設されたホーン3に対向させて
アンビル4を配設し、接合される前記シート材9、9
を、ホーン3及びアンビル4間で超音波振動子2の分数
調波励振が生じる圧力より低い圧力で挟持し、超音波振
動子2を共振させた際における超音波振動子2への供給
エネルギーの変化に基づいて、接合されるシート材9、
9間に介在する前記異物を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、異物の検出方法及
びピロー包装体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】シート
状の包装材の上に載置された収容物を筒状に包むように
該包装材をその幅方向の両端部において内面同士で重ね
合わせて長手方向に接合した後に、該包装材を該収容物
の前後で該包装材の幅方向に接合して封緘するピロー包
装体においては、包装材の接合時に収容物がずれたりす
ると、接合部位に当該収容物が噛み込まれた不良品が発
生する場合がある。
【0003】斯かる不良品の発生を防ぐため、従来は、
包装材の幅方向の接合に用いられるヒートシール用の一
対のシールバーにおける一方に近接センサーを、他方に
当該近接センサーで検知される金属片を取り付けてお
き、当該シールバーでヒートシールを行う際におけるシ
ールバー間の距離の違いから異物の有無を検出してい
た。
【0004】ところで、この方法では、接合の際の加圧
によって厚みが薄くなるような不織布では検出に限界が
あり、特に、幅方向の接合のほぼ中央に長手方向の接合
部が存在するピロー包装においては、包装材が4層に重
なり合うこととなり、異物の検出に支障を来していた。
【0005】一方、シート材を重ね合わせて接合する際
の異物の検出方法に関する従来技術としては、例えば、
特開平9−243609号公報に記載の技術が知られて
いる。この技術は、超音波振動子に付設したホーン(共
振体)に対向させてアンビル(非共振体)を配置し、こ
れらホーンとアンビルとの間に包装袋の封緘部を高い圧
力で挟持して超音波振動子に通電し、封緘部を封緘した
際に当該封緘部に異物が噛み込む等の不良個所が存在す
ると、当該不良個所が発熱して大きなエネルギーが消費
され、超音波振動子へ供給する電流等が増大することを
利用して不良個所を検出するようにしたものである。
【0006】しかしながら、この技術では、厚く、密度
も高い異物でその封緘部への噛み込み面積が広い場合に
は、前記供給する電流等の変化も大きくなるため、異物
の検出が可能であるが、例えば、不織布等のように薄
く、密度の低い異物で、噛み込み面積も小さい場合に
は、該供給する電流等の変化も小さいため、異物の検出
にも限界があった。
【0007】従って、本発明の第1の目的は、薄く、密
度も低く、小さい異物であっても確実に検出することが
できる異物の検出方法を提供することにある。また、本
発明の第2の目的は、異物の噛み込みの殆どないピロー
包装体の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、超音波振
動子に付設されたホーンに対向させてアンビルを配置
し、重ね合わせて接合されるシート材又は接合されたシ
ート材を、前記ホーンと前記アンビルとの間で前記超音
波振動子の分数調波励振が生じる圧力より低い圧力で挟
持した状態で、当該超音波振動子が基本周波数で振動す
るように当該超音波振動子にエネルギーを供給した際
に、シート材の間に異物が存在しない場合には供給エネ
ルギーが大きくなり、異物が存在する場合にその供給エ
ネルギーが小さくなり、従来の検出方法に比べてより低
い圧力で挟持した場合にも、異物の存在の有無により、
超音波振動子に供給するエネルギーに大きな変化が生じ
ることを知見した。
【0009】本発明は、前記知見に基づきなされたもの
であり、重ね合わせて接合されるシート材の間に介在す
る異物又は接合されたシート材の間に噛み込まれた異物
を検出する異物の検出方法であって、超音波振動子に付
設されたホーンに対向させてアンビルを配設し、接合さ
れる前記シート材又は接合された前記シート材を、前記
ホーン及び前記アンビル間で前記超音波振動子の分数調
波励振が生じる圧力より低い圧力で挟持し、該超音波振
動子を共振させた際における該超音波振動子への供給エ
ネルギーの変化に基づいて、接合される前記シート材間
に介在する前記異物又は接合された前記シート材間に噛
み込まれた前記異物を検出する異物の検出方法を提供す
ることにより、前記目的を達成したものである。
【0010】また、本発明は、シート状の包装材の上に
載置された収容物を筒状に包むように該包装材をその幅
方向の両端部において内面同士で重ね合わせて長手方向
に接合した後に、該包装材を該収容物の前後で該包装材
の幅方向に接合して封緘するピロー包装体の製造方法に
おいて、前記包装材を前記幅方向に接合する前に、該幅
方向の接合部位における前記長手方向に接合した部位を
除く部位を、超音波振動子に付設したホーンと該ホーン
に対向配設させたアンビルとの間で前記超音波振動子の
分数調波励振が生じる圧力より低い圧力で挟持し、該超
音波振動子を共振させて前記接合部位における前記収容
物の介在の有無を検出することを特徴とするピロー包装
体の製造方法を提供することにより、前記第2の目的を
達成したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその好ましい実施
の形態に基づき、図面を参照しながら説明する。
【0012】図1は、本発明の異物の検出方法に用いら
れる検出装置を示したものである。同図において、符号
1は、検出装置を示している。
【0013】同図に示すように、検出装置1は、超音波
振動子2と、超音波振動子2に付設されたホーン3と、
ホーン3に対向して配設されたアンビル4と、超音波振
動子2にエネルギーを供給するエネルギー供給源5とを
備えている。
【0014】超音波振動子2は、後述するエネルギー供
給源から供給されるエネルギーにより所定の基本周波数
で振動(共振)する超音波振動子である。超音波振動子
2は、市販のもので構成することができるが、その基本
周波数は、15〜28kHzであることが好ましい。
【0015】ホーン3は、前記超音波振動子2に付設さ
れ当該超音波振動子2と共に共振系を形成し、その基本
周波数で振動する共振体である。ホーン3の形状には特
に制限はない。同様に、ホーン3の材質は、特に制限は
ないが、放熱性及び防錆の点で、アルミニウムであるこ
とが好ましい。
【0016】アンビル4の形状、材質は、金属であれば
特に制限はないが、放熱性及び防錆の点からアルミニウ
ムであることが好ましい。アンビル4は、ベース6にリ
ジッドに固定されている。
【0017】エネルギー供給源5は、前記超音波振動子
2へエネルギーを供給する定電圧交流電源を主体として
構成されるものである。エネルギー供給源5は、超音波
振動子2の振動周波数をモニターしてこれを基本周波数
での振動(共振)に維持する回路を含む出力の制御部を
有している。
【0018】本実施形態の検出装置1では、超音波振動
子2はエアシリンダーユニット7のピストンロッドの先
端部に固定されている。また、エネルギー供給源5に
は、供給エネルギーのモニター8が付設されている。モ
ニター8は、エネルギー供給源5から超音波振動子2に
供給されるエネルギー(出力電力の時間積分値(J))
に比例係数を乗じてこれを検出レベルで表示し、当該検
出レベルの変化が許容値を超えた場合に、異物が介在し
ている(又は異物が噛み込まれている)として、警報器
(図示せず)を作動させるとともにプログラマブルコン
トローラ等の外部機器に警報出力信号を出力できるよう
になっている。
【0019】次に、本発明の異物の検出方法を、その好
ましい実施形態として、前記検出装置1を用いた検出方
法に基づいて説明する。
【0020】先ず、超音波振動子2に付設したホーン3
に対向させてアンビル4を配設する。そして、重ね合わ
せて接合されるシート材9(又は接合されたシート材)
を、ホーン3及びアンビル4の間で超音波振動子2の分
数調波励振が生じる圧力より低い圧力で挟持する。ここ
で分数調波励振とは、発振器の基本周波数fでホーンが
振動しているとき、この機械的振動の一部がアンビルや
アンビルを支えているスプリング等の機械部に伝わり、
結果としてアンビル等の部分が発振器の基本周波数の整
数分の1の周波数f’(f’=f/n、nは整数)で振
動することをいう。そして、この挟持圧力を設定する場
合は、検出する異物の厚さを残す必要がある点から、で
きるだけ小さな値とすることが好ましい。また、予め、
異物がない場合とある場合とについて複数回のプレテス
トを行い、前記検出レベルの分散値がより小さい挟持圧
力で且つ異物がある場合と無い場合との該検出レベルの
差が大きくなる圧力で挟持することが好ましい。本発明
をピロー包装体の製造の際における異物の検出に適用す
る場合には、挟持圧力は110〜130kPaであるこ
とが好ましい。
【0021】次に、前記エネルギー供給源5から超音波
振動子2にエネルギーを供給し、その基本周波数に振動
させる。接合されるシート材9(又は接合されたシート
材)の間に異物90が介在している場合には、接合され
るシート材9(又は接合されたシート材)の間に異物9
0が介在していない場合(又は異物が噛み込まれていな
い場合)に比べて、超音波振動子2への供給エネルギー
が低下し、モニター8で表示される検出レベルも低下す
る。この検出レベルの変化が許容値を超えた場合には、
警報回路の警報器(図示せず)が作動し、異物の介在
(異物の噛み込み)を警報するとともに、プログラマブ
ルコントローラー等の外部機器へ警報出力信号を出力す
る。
【0022】このように、検出装置1を用いた本実施形
態の異物の検出方法によれば、接合されるシート材9
(又は接合されたシート材)の間に、薄く、密度も低
く、小さい異物90が介在している場合(又は異物が噛
み込まれている場合)にも確実に検知することができ
る。また、シート材9が不透明であっても異物の検出が
可能である。
【0023】本発明の検出方法は、接合されるシート材
又は接合されたシート材の間に介在する異物の検出であ
ればその適用に特に制限はないが、例えば、後述する本
発明のピロー包装体の製造方法における異物の検出に特
に好適である。
【0024】次に、本発明のピロー包装体の製造方法を
その好ましい実施形態に基づいて、図面を参照しながら
説明する。
【0025】本実施形態のピロー包装体の製造方法で
は、図2に示すようなピロー包装体10が製造される。
このピロー包装体10は、シート状の包装材11の上に
載置された収容物(図示せず)を筒状に包むように包装
材11をその幅方向の両端部において内面同士で重ね合
わせて長手方向に接合(センターシール)した後に、包
装材11を該収容物の前後で包装材11の幅方向に接合
して封緘したものである。
【0026】シート状の包装材11には、ピロー包装に
用いられる通常の包装材、例えば、ポリプロピレンフィ
ルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、又はポリ
エチレン若しくはポリエチレンテレフタレートフィルム
にアルミ膜を付着させた多層フィルム等の包装材を特に
制限なく用いることができる。
【0027】本実施形態では、図3に示すように、包装
材11を幅方向の両端部において内面同士を重ね合わ
せ、一対のヒートローラー13で両側から挟持して長手
方向に接合する。
【0028】そして、包装材11を前記幅方向に接合す
る前に、包装材11の幅方向の接合部位11a(包装材
11の長手方向の接合部位11bを除く)を、超音波振
動子(図示せず)に付設したホーン20とこれに対向配
設させたアンビル30との間に挟持する。
【0029】本実施形態では、図3及び図4に示すよう
に、下端面が平坦に設けられたホーン20と、上端面の
略中央部に凹部31を有するアンビル30を用い、包装
材11をその幅方向の両端部において内面同士で重ね合
わせ、前記長手方向の接合部位11bを起こした状態で
凹部31を通過させる一方で、包装材11における接合
部位11bを除く部分をアンビル30とホーン20との
間で挟持し、包装材11の内面同士を所定幅で重ね合わ
せる。そして、前記超音波振動子を所定の基本周波数で
共振させ、前記収容物が前記接合部位に介在するか否か
を検査する。この検査後も引き続きホーン20及びアン
ビル30で挟持した状態にしておき、振動子及びホーン
20に加えている加圧力を増加させて検査装置として使
用したホーン20及びアンビル30を超音波溶着機とし
て動作させることにより、該接合部位を仮接合する。
【0030】アンビル30に設ける前記凹部31の幅
は、ピローフィルムの未検査部分の面積をできるだけ小
さくする観点から、前記長手方向の接合部位11bより
僅かに広い程度で、0.5〜1.0mmであることが好
ましい。
【0031】仮接合の際の挟持圧は、ホーン20の先端
における機械振動の振幅に応じ、シリンダーの一次空気
圧を調整することによって適宜設定することができる
が、使用する材料の違いや収容物のずれによる圧力で仮
接合部が離れないようにするとともに、仕上がり面を美
しく保つようにする点から、フィルムの溶融温度、ヤン
グ率、ホーンの振幅、発信時間に応じて、3〜12MP
aとすることが好ましい。
【0032】仮接合の後、図4に示すように、下流側に
おいて、包装材11における幅方向の接合部位11aを
従来のヒートシール用のシールバー12で挟持して幅方
向全体に亘ってヒートシールして本接合する。この場
合、前記長手方向の接合部位11bを横に倒した状態で
接合することが好ましい。このため、前記仮接合後は、
長手方向の接合部位は、ガイド板等によって横に倒すよ
うにすることが好ましい。
【0033】検査において、接合部位11aにおける収
容物の介在が検出された場合には、検査機からプログラ
マブルコントローラに出力された異常信号に基づいて、
当該プログラマブルコントローラが下流の排出装置(図
示せず)に排出処理指令を送信して排出処理を行うか、
あるいは、不良品の特定手段(例えばスタンパー等)で
目印を付ける等して下流側で個別に排出することによ
り、収容物の噛み込んだ不良品を良品のラインから排除
する。
【0034】このように、本実施形態のピロー包装体の
製造方法によれば、収容物の介在の有無を検出した後、
引き続き長手方向の接合部位を除く当該接合部位11a
を仮接合するため、本接合の際における収容物のずれを
確実に抑えることができ、包装材の幅方向の接合部に収
容物の噛み込みの殆どないピロー包装体を製造すること
ができる。また、包装材11における接合部位11bを
横に倒した(寝かせた)状態に比べて、包装材11にお
ける幅方向の接合部分11aを広い範囲で調べることが
できるので、異物の検出をより高精度で行うことができ
る。
【0035】本発明は、前記実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適
宜変更することができる。
【0036】本発明の異物の検出方法は、シート材の重
ね合わせの形態は特に限定されるものではなく、一枚の
シート材を折り曲げて重ね合わせた形態にも適用するこ
とができ、複数枚のシート材を重ね合わせた形態にも適
用することができる。
【0037】また、本発明のピロー包装体の製造方法
は、前記各実施形態におけるように、包装材の幅方向の
接合部位における収容物の介在の有無を検出した後に、
該接合部位を仮接合することが好ましいが、本接合の際
における収容物のずれが生じにくい等仮接合の必要のな
い場合には、これを省略することもできる。
【0038】また、本接合を行う前記シールバー12の
一方に、近接センサーを取付け、また他方に当該近接セ
ンサーが検知する金属片(図示せず)を配設しておき、
包装材11の前記幅方向中央部における収容物の噛み込
みを、当該近接センサーで検出するようにすることもで
きる。この方法は、特に、長手方向の接合部位を縦に起
こした状態で検査を行わない場合において効果的であ
り、収容物の噛み込みによる不良をより確実に防ぐこと
もできる。
【0039】また、前記包装材の長手方向の接合方法
は、前述のような一対のヒートローラーによる接合の
他、ヒートシールバー等の従来の接合方法を特に制限無
く用いることができる。
【0040】本発明の異物の検査方法及びピロー包装体
の製造方法は、検出する異物及びピロー包装体に収容さ
れる収容物に特に制限はない。本発明のピロー包装体の
製造方法は、前記実施形態におけるように、清掃用の不
織布等の集積物であって、シート状の包装材上で滑り易
い収容物を収容したピロー包装体の製造に特に好適であ
るが、粉粒状の洗剤、薬剤、入浴剤、食品等の各種収容
物を収容するピロー包装体の製造に適用することができ
る。
【0041】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。 〔実施例1〕下記構成の検出装置を用い、下記の検出条
件で下記のシート材の間に下記の異物を介在させない場
合及び介在させた場合について、それぞれ50ケースず
つエネルギー測定を行い(検出レベルを検出し)異物を
検出できるかどうかを調べた。その結果を図4に示す。
【0042】<検出装置> 超音波振動子:日本ヒューチャー(株)製、商品名「W
3040」、基本周波数28kHz、450W、振幅2
0μm ホーン:日本ヒューチャー(株)製、商品名「W−30
11−27」、アルミ製 アンビル(ベースに固定):日本ヒューチャー(株)
製、型式「213−136」、アルミ製 エネルギー供給源:日本ヒューチャー(株)製、型式
「W3040−20」 モニター:日本ヒューチャー(株)製、商品名「エネル
ギーモニター」
【0043】<検出条件> 第1のホーン、アンビル位置:センター合わせ 圧力(シート材の挟持圧):128kPa モニター設定:表示倍率ディップスイッチ1,4〜8:
OFF、2,3:ON 発振時間:0.4sec ホーンの先端振幅:20μm(28kHz) AMPGAIN:10
【0044】<シート材等> シート材:アルミピローフィルム(花王(株)製、商品
名「クイックルワイパーウェットタイプ」詰め替え用、
厚さ100μm) 異物:樹脂繊維不織布(花王(株)製、商品名「クイッ
クルワイパーウェットタイプ」、厚さ250μm)(マ
イクロメータ測定値) 異物形状:2mm×2mm(噛み込み量1.5mm×2
mm)
【0045】〔実施例2〕実施例1におけるシート材等
を下記のものに変更した以外は、実施例1と同様にして
検出を行った。その結果を図4に示す。
【0046】<シート材等> シート材:アルミピローフィルム(花王(株)製、商品
名「トイレクイックル」詰め替え用、厚さ60μm) 異物:パルプ(花王(株)製、商品名「トイレクイック
ル」、厚さ200μm(マイクロメータ測定値)) 異物形状:2mm×2mm(噛み込み量1mm×2m
m)
【0047】〔実施例3〕実施例1におけるシート材等
を下記のものに変更した以外は、実施例1と同様にして
検出を行った。その結果を図5に示す。
【0048】<シート材等> シート材:ピローフィルム(花王(株)製、商品名「ク
イックルワイパードライタイプ」詰め替え用、厚さ60
μm) 異物:樹脂繊維不織布(花王(株)製、商品名「クイッ
クルワイパードライタイプ」、厚さ285μm(網
部)、165μm)(マイクロメータ測定値) 異物形状:2mm×2mm(噛み込み量1.5mm×2
mm)
【0049】図5は、実施例1〜3においてそれぞれ測
定された検出レベルの分布を示したものである。図5に
示す結果から明らかなように、異物の介在しない場合の
検出レベルの最小と、異物が介在する場合の検出レベル
の最大との間には、実施例1では7、実施例2では1
9、実施例3では20と、それぞれ大きな差違があり、
この間でスレッシュレベルを設定することで、挟持圧に
よって薄く圧縮されて介在する異物(不織布、紙)の検
出に十分であることが確認された。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、薄く、密度も低く、小
さい異物であっても確実に検出することができる。
【0051】また、本発明によれば、異物の噛み込みの
殆どないピロー包装体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の異物の検出方法に用いられる検出装置
の一形態を模式的に示した図である。
【図2】本発明のピロー包装体の製造方法で製造される
ピロー包装体の一形態を模式的に示す図であり、(a)
は外観斜視図、(b)は(a)のA−A矢視断面図であ
る。
【図3】本発明のピロー包装体の製造方法の一実施形態
による包装材の幅方向における接合部位の異物の検出及
び仮接合工程を模式的に示した図であり、(a)は要部
の側面図、(b)は(a)における包装材の接合部位を
断面視した正面図である。
【図4】仮接合及び本接合の工程を模式的に示した斜視
図である。
【図5】本発明の各実施例において測定された検出レベ
ルを示す図である。
【符号の説明】
1 検出装置 2 超音波振動子 3 ホーン 4 アンビル 5 エネルギー供給源 8 モニター 9 シート材 90 異物 10 ピロー包装体 11 包装材(シート材) 11a 幅方向の接合部位 11b 長手方向の接合部位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G047 AB05 AB07 BA04 BC03 BC12 GF05 GF11 3E050 AA03 AA04 AA08 BA05 BA13 DC01 DC08 DD04 DF01 DH01 HA01 HA02 HA04 HB03 HB05 HB09 3E094 AA13 CA22 DA08 EA02 GA23 HA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重ね合わせて接合されるシート材の間に
    介在する異物又は接合されたシート材の間に噛み込まれ
    た異物を検出する異物の検出方法であって、 超音波振動子に付設されたホーンに対向させてアンビル
    を配設し、接合される前記シート材又は接合された前記
    シート材を、前記ホーン及び前記アンビル間で前記超音
    波振動子の分数調波励振が生じる圧力より低い圧力で挟
    持し、該超音波振動子を共振させた際における該超音波
    振動子への供給エネルギーの変化に基づいて、接合され
    る前記シート材間に介在する前記異物又は接合された前
    記シート材間に噛み込まれた前記異物を検出する異物の
    検出方法。
  2. 【請求項2】 シート状の包装材の上に載置された収容
    物を筒状に包むように該包装材をその幅方向の両端部に
    おいて内面同士で重ね合わせて長手方向に接合した後
    に、該包装材を該収容物の前後で該包装材の幅方向に接
    合して封緘するピロー包装体の製造方法において、 前記包装材を前記幅方向に接合する前に、超音波振動子
    に付設したホーンと該ホーンに対向配設させたアンビル
    との間で前記包装材を前記超音波振動子の分数調波励振
    が生じる圧力より低い圧力で挟持し、該超音波振動子を
    共振させて前記接合部位における前記収容物の介在の有
    無を検出することを特徴とするピロー包装体の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記包装材における前記長手方向に接合
    した部位を除く該包装材の内面同士を、前記ホーンと前
    記アンビルとの間で挟持する請求項2記載のピロー包装
    体の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記アンビルに、前記包装材における前
    記長手方向に接合した部位を起こした状態で通過させる
    凹部を設けておく請求項3記載のピロー包装体の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記収容物の介在の有無を検査した後
    に、前記接合部位を仮接合する請求項2〜4の何れかに
    記載のピロー包装体の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008143174A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Indag Ges Fuer Industriebedarf Mbh & Co Betriebs Kg 超音波溶着装置
JP2014172654A (ja) * 2013-03-12 2014-09-22 Fuji Machinery Co Ltd 製袋充填機における噛込み判定装置
JP2015217962A (ja) * 2014-05-16 2015-12-07 株式会社イシダ 超音波包装機
JP2016043987A (ja) * 2014-12-26 2016-04-04 株式会社アサヒパック 包装袋の加熱封着装置及び加熱封着方法
JP2021000766A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 多賀電気株式会社 超音波フィルム巻き包装機

Cited By (6)

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