JP2005206157A - シール検査装置、シール検査方法及び内容物充填包装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 粉粒体のみならず、軟らかい固体、半固体、熱で軟らかくなる固体についての噛み込みによるシール不良の自動検査が可能なシール検査装置およびこれを用いたシール検査方法及び内容物充填包装装置の提供。
【解決手段】 内容物が充填された包装袋３３を一対のシールブロック５Ａ，５Ｂ間に挟んでシールするシーラー５に、これらシールブロック間に内容物が存在するか否かを検知するレーザーセンサ２０が設けられたことを特徴とするシール検査装置。これを用いたシール検査方法及び内容物充填包装装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ピロー包装による固定物包装時のシール噛み込みを検査するシール検査装置及びこれを用いたシール検査方法及び内容物充填包装装置に関する。本発明によれば、レーザーセンサを用いることで、硬い固形物（粉粒体）のみならず、熱で液化してしまう固形物や圧力で潰れてしまう固形物の噛み込みもチェックできる。熱で液化してしまう固形物や圧力で潰れてしまう固形物としては、具体的には、チーズ、ゼリー、グミなどが挙げられる。

食品等のピロー包装では、衛生面、品質保持のためにシールの確実性は非常に重要である。従来、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として、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とそれを用いたヒートシール検査方法及び内容物充填包装装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に開示されたヒートシール検査方法は、ヒートシーラーを構成する一対のシールブロックの一方側にコイルを取り付け、他方に導体板を取り付けておき、コイルに高周波発振回路を接続した渦電流センサを用いている。このように構成された渦電流センサは、コイルと導体板との距離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、予め基準となる距離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、コイル部と導体板との距離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、内容物を噛み込んでいない時のヒートシール部の厚さに対応する距離ｄを測定しておけば、実測時に距離ｄの値がその大きさを超えたときに、ヒートシール部にシール不良が発生したと判定することができる。
特開２００３−１１２７１４号公報

前述した特許文献１に記載された検査方法では、ヒートシーラーに挟まれても変形し難いような硬い内容物の充填包装時には問題なく噛み込みの有無を検査することができる。しかしながら、比較的容易に潰れてしまう軟らかい固体、半固体、ヒートシールの熱で軟化してしまうような固体を充填包装する場合、これらの噛み込みがあっても計測値に変位差が発生せず、検知できなかった。

本発明は前記事情に鑑みてなされ、粉粒体のみならず、軟らかい固体、半固体、熱で軟らかくなる固体についての噛み込みによるシール不良の自動検査が可能なシール検査装置およびこれを用いたシール検査方法及び内容物充填包装装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、内容物が充填された包装袋を一対のシールブロック間に挟んでシールするシーラーに、これらシールブロック間に内容物が存在するか否かを検知するレーザーセンサが設けられたことを特徴とするシール検査装置を提供する。

また本発明は、包装袋に内容物が充填され、該包装袋を一対のシールブロック間に挟んでシールすると同時に、請求項１に記載のシール検査装置によりシールブロック間に内容物が存在するか否かを検知することを特徴とするシール検査方法を提供する。

また本発明は、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、筒状フィルムをシールして包装物とする内容物充填包装装置において、前記筒状フィルムを一対のシールブロック間に挟んでシールするシーラーに、シールブロック間に内容物が存在するか否かを検知するレーザーセンサが設けられたことを特徴とする内容物充填包装装置を提供する。

本発明によれば、粉粒体のみならず、軟らかい固体、半固体、熱で軟らかくなる固体についての噛み込みによるシール不良の自動検査が可能なシール検査装置およびこれを用いたシール検査方法及び内容物充填包装装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
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、透明な合成樹脂フィルムからなる包装フィルム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３１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３２を、その長手方向に対して垂直方向に、一対のシールブロック５Ａ，５Ｂ間にはさんでシールし、包装袋３３および包装物３４とするシーラー５と、シールブロック５Ａ，５Ｂ間の包装袋３３に内容物が噛み込んでいるか否かをレーザー光２６の受光量をもとに検査するレーザーセンサ２０を構成要素の一部として備えたシール検査装置と、包装物３４をシール部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およびこのスライドカッター６が作動した際に嵌合するカッター受け７とから概略構成されている。

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を経て下部が例えば熱融等着によりシールされた包装袋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。

フィルム送り出し機構２は、駆動モータ１２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。

縦シール機構３は、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４が重ね合わされた部分をシールするために、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。

シーラー５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を挟んでシールする一対のシールブロック５Ａ，５Ｂを備えており、このシーラー５は、筒状フィルム３２をシールしてシール部３５を成形するとともに、包装袋３３および包装物３４を形成する作用を有する。なお、シーラー５によるシール方式としては、ヒートシール、超音波シール、圧力シール等が挙げられる。

スライドカッター６とカッター受け７は、各々、シールブロック５Ａ，５Ｂの内部に設置されており、シールブロック５Ａ，５Ｂがシールしたシール部３５を挟んで相対向して配置される。このスライドカッター６は、シール部３５の方向に対して前進・後退する機能を有しており、また、カッター受け７は、シール部３５の方向に開口するとともにスライドカッター６が前進した場合に嵌合するような凹状に形成されている。すなわち、スライドカッター６が前進すると、シール部３５を通過してカッター受け７に嵌合し、これによってスライドカッター６は、シール部３５を、包装袋３３の長手方向に対して垂直に切断し、包装物３４を包装袋３３から個々に切り離すようになっている。

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、シーラー５による包装袋３３のシール、スライドカッター６およびカッター受け７によるシール部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。

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１７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。
なお、以上の説明においては、スライドカッター６およびカッター受け７が、シーラー５に一体的に配置されている態様を例示したが、これらは各々別体に配置されていても良い。また、カッター受け７に替えて、別なスライドカッターを設け、二つのスライドカッターが共動してシール部３５を切断する態様であっても良い。

また、レーザーセンサ２０は、後述するシール検査装置の構成要素の一部であり、レーザー光２６を発するレーザーセンサ投光部２１と、このレーザー光２６を受光しその光量を出力するレーザーセンサ受光部２２と、シールブロック５Ａの動きを検知する反射式のトリガセンサ２３と、レーザーセンサ受光部２１からの受光量信号とトリガセンサ２３からのシールブロック検知信号とを入力し、特定のタイミングで受光量を計測し、判定値と比較することで噛み込みの有無を検査する波形解析装置２４とを備えて構成されている。

図２は、前記シール検査装置の一例を示す要部平面図であり、図２（ａ）は包装袋３３のシール前の状態、（ｂ）はシール部に内容物２５が噛み込まれたシール直前の状態を示している。
このシール検査装置は、内容物が充填された包装袋３３を一対のシールブロック５Ａ，５Ｂ間に挟んでシールするシーラー５に、これらシールブロック５Ａ，５Ｂ間に内容物２５が存在するか否かを検知する前記レーザーセンサ２０を取り付けた構成になっている。

このシール検査装置において、レーザーセンサ２０は、一対のシールブロック５Ａ，５Ｂ間にレーザー光２６を照射するように、シーラー５の長手方向一方側（図２において左側）の近傍にレーザーセンサ投光部２１を配置し、その対向側に、シールブロック５Ａ，５Ｂ間を透過したレーザー光２６を受光可能な位置にレーザーセンサ受光部２２が設置され、このレーザーセンサ受光部２２に隣接してトリガセンサ２３を設置している。波形解析装置２４は他所に設置でき、レーザーセンサ受光部２２の出力線とトリガセンサ２３の出力線とが結線されている。なお、トリガセンサ２３は、測定方向前方に物体（シールブロック５Ａ）が存在するか否かを検出する反射式のセンサであり、本検査装置では、このトリガセンサ２３によりシールブロック５Ａを検知した時点（トリガＯＮ）から所定時間経過後の受光量を測定するために用いられている。これらのレーザーセンサ２０は、シールブロック５Ａ，５Ｂの開閉動作に関係なく一定位置に設置される。

次に、このシール検査装置２０を用いるシール検査方法に関して、図２及び図３を参照して説明する。
前述した通り、シーラー５に設置されたレーザーセンサ投光部２１からレーザー光２６をシールブロック５Ａ，５Ｂ間に向けて照射し、レーザーセンサ受光部２２によりこのレーザー光２６を受光できるようにセットする。透明な合成樹脂製の包装袋３３は、鉛直方向に移動し、シールする所定位置がシールブロック５Ａ，５Ｂ間に入った時点で一旦停止する（図２（ａ））。この状態になるとシールブロック５Ａ，５Ｂが包装袋３３の所定位置をシールするため、互いに接近する方向に移動を開始する。

そして本発明の検査方法では、シールブロック５Ａ，５Ｂが互いに接近する方向に移動し、一方のシールブロック５Ａがトリガセンサ２３により検知された時点（トリガＯＮ）から、所定時間経過後のレーザーセンサ受光部２２の受光量を測定し、この測定値を判定値と比較することで噛み込みの有無を検査する。

すなわち、シール部分に内容物が噛み込まれていない正常品では、シールブロック５Ａ，５Ｂ間に包装袋３３以外はレーザー光２６を遮るものがないため、シールブロック５Ａ，５Ｂ間が離間している状態からシールされる直前にレーザー光２６がシートブロック５Ａ，５Ｂによって遮られるまで、ほぼ一定の受光量が得られ、レーザー光２６がシートブロック５Ａ，５Ｂによって遮られた時点で受光量が急落する受光量のパターンになる。
一方、図２（ｂ）に示すように、シール部に内容物２５が噛み込まれた場合、レーザー光２６がシートブロック５Ａ，５Ｂによって遮られるよりも前に、レーザー光２６が噛み込んだ内容物２５で遮られ、受光量が急落する。したがって、トリガセンサＯＮ時から所定時間経過後、シールされる直前の受光量を測定し、比較することにより、内容物２５の噛み込みを検知することができる。

図３は、本発明のシール検査方法において波形解析装置２４で測定される、正常品と噛み込み（異常）品とのシール時の受光量の経時変化の一例を示すグラフである。
このグラフから明らかなように、シール直前状態で内容物を噛み込んでいると、遮光による受光量の急落が正常品よりも早く始まる。正常品は受光量が高いままであり、内容物を噛み込んだ異常品では受光量が急落したタイミング（図３中、計測タイミングと記したタイミング）で受光量を計測し、判定値と比較することで、噛み込みの有無を正確に検査することができる。本発明の方法によれば、粉粒体のみならず、チーズ、ゼリー、グミなどの軟らかい固体、半固体、熱で軟らかくなる固体についての噛み込みによるシール不良の自動検査が可能となる。

図４は、本発明のシール検査方法におけるシール幅とレーザー光２６の光軸幅との関係を例示する要部正面図である。測定用のレーザー光２６の光軸幅は、シール幅に応じて調整される。レーザー光２６の光軸幅がシール幅よりも極端に狭い場合には、レーザー光２６が達しないシール部分に生じた噛み込みを検知できないおそれがある。またレーザー光２６の光軸幅がシールブロック５Ａ，５Ｂよりも大きくなると、レーザー光がシール時にも受光されることで、受光量の急落を検知し難くなり、誤検知を生じる可能性がある。

川島機械社製の縦ピロー充填機のヒートシールブロック（長さ３００ｍｍ、シール幅１５ｍｍ）に図２に示した如くレーザーセンサを取り付けた。レーザーセンサとしては、３０ｍｍ幅まで計測可能な帯状レーザー光を用いるキーエンス社製ＬＶＨ−３００を用いた。またトリガセンサとしては、キーエンス社製のＬＶＨ−３２を設置した。また波形解析装置としては、キーエンス社製のＲＪ８００を用いた。
この装置でシュレッドチーズ（４５０ｇ、サイズ２００ｍｍ×２６０ｍｍ、透明フィルム）の充填時の噛み込み検査を試みた。
波形処理装置においてシールブロック間隔が３ｍｍになった時点でのレーザー光透過量を計測し（トリガーセンサＯＮからのタイマで計測タイミングを決定）、透過率５０％以下の場合には噛み込みの判定を出力することとした。３ｍｍという寸法は、シュレッドチーズ１片の厚さである。縦ピローの場合は、このようにシール直前のタイミング（噛み込む製品の厚さより小さい距離の位置）で計測する必要がある。
噛み込みが発生した場合には警報を鳴らすと同時に、充填機、下流コンベアを停止し、オペレーターが不良品を排除した。
シール検査装置を動作させ、５０００個充填包装を行ったところ、発生した噛み込み品２個を確実に検知することができた。無駄バネは発生しなかった。
なお、以上の説明においては、筒状フィルム３２をシーラー５によってシールする態様を例示したが、シーラー５によるシールに先立って、シーラー５と同様の構造を有する予備熱部を設けても良い。このような予備熱部としては、例えばシーラー５の上流位置において、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た装置を例示することができる。この場合は、シーラー５による本格的なシールに先立って、予備熱部によって、予め筒状フィルム３２を、その長手方向に対して垂直に熱溶着により仮着けし、包装袋３３を形成しておき、その後、仮着けした個所にシーラー５を施して、シール部３５を形成する。この場合は、予備熱部に、レーザーセンサ２０を設けることが好ましい。

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。 本発明のシール検査装置の要部平面図である。 本発明のシール検査装置における正常時と噛み込み発生時（異常時）の受光量の変化を示すグラフである。 本発明のシール検査装置におけるレーザー光とシール幅との関係を説明するための要部正面図である。

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・・・両端部、５・・・シーラー、６・・・スライドカッター、７・・・カッター受け、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、１４・・・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・・・レーザーセンサ、２１・・・レーザーセンサ投光部、２２・・・レーザーセンサ受光部、２３・・・トリガセンサ、２４・・・波形解析装置、２５・・・内容物、２６・・・レーザー光、３１・・・包装フィルム、３２・・・筒状フィルム、３３・・・包装袋、３４・・・包装物、３５・・・シール部、３６・・・ボビン。

Claims (3)

1. 内容物が充填された包装袋を一対のシールブロック間に挟んでシールするシーラーに、これらシールブロック間に内容物が存在するか否かを検知するレーザーセンサが設けられたことを特徴とするシール検査装置。
2. 包装袋に内容物が充填され、該包装袋を一対のシールブロック間に挟んでシールすると同時に、請求項１に記載のシール検査装置によりシールブロック間に内容物が存在するか否かを検知することを特徴とするシール検査方法。
3. 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、筒状フィルムをシールして包装物とする内容物充填包装装置において、
   前記筒状フィルムを一対のシールブロック間に挟んでシールするシーラーに、シールブロック間に内容物が存在するか否かを検知するレーザーセンサが設けられたことを特徴とする内容物充填包装装置。
   

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