JP2006240674A - 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を目的とする。
【解決手段】 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検知装置が設けられており、この検知装置は、レーザ光を受光した受光部からの受光信号を、処理部において受光量として算出している。これにより、シールの際に、包装袋に皺や端部の変形等が生じた場合であっても、包装袋を透過したレーザ光を確実に検知でき、シール不良の自動検査の精度が向上する。
【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。

前記課題を解決するため、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と、前記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検知装置とを具備し、前記検知装置は、前記シールブロック間に送り込まれた包装袋に向けてレーザ光を投射する投光部と、前記投光部との間に前記シールブロック間の包装袋を介して配設され、前記包装袋を透過した前記レーザ光が投射されて透過させ且つ散乱させるスクリーンと、該スクリーンを透過したレーザ光を受光する受光部と、前記受光部からの受光信号が入力され、該受光信号から受光量を算出して受光量信号として出力する処理部と、前記受光量信号と閾値とを比較して前記内容物が存在するか否かを判定する比較判定部とからなる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、上述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検知装置が設けられ、前記検知装置は、前記シールブロック間に送り込まれた包装袋に向けてレーザ光を投射する投光部と、前記投光部との間に前記シールブロック間の包装袋を介して配設され、前記包装袋を透過した前記レーザ光が投射されて透過させ且つ散乱させるスクリーンと、該スクリーンを透過したレーザ光を受光する受光部と、前記受光部からの受光信号が入力され、該受光信号から受光量を算出して受光量信号として出力する処理部と、前記受光量信号と閾値とを比較して前記内容物が存在するか否かを判定する比較判定部とからなる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。
また、本発明によれば、投光部から投射されてシールブロック間の包装袋を透過したレーザ光を、散乱用のスクリーンを介して受光部で受光し、この受光部からの受光信号に基いて、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検知装置が設けられている。これにより、シールの際に、包装袋に皺や端部の変形等が生じた場合であっても、包装袋を透過したレーザ光を確実に検知でき、シール不良の自動検査の精度が向上する。

以下、本発明に係るシール検査装置及び内容物充填包装装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
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光２６を受光することによって算出した受光量を基に検査する検知装置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６およびこのスライドカッタ６が作動した際に嵌合するカッタ受け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６とカッタ受け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６が前進すると、シール部３５を通過してカッタ受け７に嵌合し、これによってスライドカッタ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６およびカッタ受け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６およびカッタ受け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、カッタ受け７に替えて、別なスライドカッタを設け、二つのスライドカッタが協働してシール部３５を切断する態様であっても良い。

また、検知装置２０は、後述するシール検査装置の構成要素（図２参照）の一部であり、レーザ光２６を発する投光部２１と、レーザ光２６が投射されるスクリーン２９と、スクリーン２９に投射されたレーザ光２６を受光して受光信号を出力する受光部２２と、 受光部２２からの受光信号を基に受光量に応じた受光量信号を出力する処理部２７と、シールブロック５Ａの動きを検知してシールブロック検知信号を出力する反射式のトリガセンサ２３と、このトリガセンサ２３からのシールブロック検知信号を捕捉した時点から所定時間経過後に時間遅れ信号を出力するディレイタイマ２８と、処理部２７から出力された受光量信号とディレイタイマ２８からの時間遅れ信号とが入力され、シール開始時から所定時間経過後の計測タイミング（図３の計測タイミング）時点の受光部２２における受光量を計測して判定値（閾値）と比較することで内容物の噛み込みの有無を検査する比較判定部２４とを備えて構成されている。

図２（ａ）、（ｂ）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、図２（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検知装置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、検知装置２０の投光部２１と受光部２２とは、シーラー５を介して対向配置されている。また、スクリーン２９は、シーラー５と受光部２２との間に配置され、シーラー５を介して投光部２１と対向配置されている。
投光部２１は、受光部２２に向けてレーザ光２６（光軸）を発する。投光部２１から発せられるレーザ光２６の光軸は、シーラー５の一対のシールブロック５Ａ、５Ｂ間が離隔された状態にあるときに、シールブロック５Ａ、５Ｂ間の空間４０に配置された包装袋３３（詳細には、筒状フィルム３２の内、包装袋３３のシール済みの一端とは反対の側の端部（他端）となる部分）を横切るように透過してスクリーン２９に投射される。
前記スクリーン２９は、前記レーザ光２６を透過しかつ散乱させる機能を有する。受光部２２では、スクリーン２９を透過したレーザ光２６の全部又は一部が受光される。受光部２２は、スクリーン２９へのレーザ光２６の投射状態を情報として受光して、この受光によって得られた情報を処理部２７に出力する。

このような検知装置２０においては、スクリーン２９に投射されたレーザ光２６を受光する方式として、例えば、レーザ光２６によって撮像する方式（撮像方式）と、レーザ光２６の光量を直接計測してサンプリングする方式（サンプリング方式）等を選択することができる。
撮像方式の場合は、受光部２２としてＣＣＤカメラ等の画像を撮像する装置（撮像部）を、処理部２７として画像処理装置（画像処理部）を使用することができる。この画像処理装置は、受光部２２（撮像部）における受光量を判定値（閾値）と比較する機能を備えており、処理部（画像処理部）２７及び比較判定部２４としての機能が一体化した構成となっている。なお、図４（ａ）、（ｂ）に示す例では、比較判定部２４ａ内に処理部２７ａが設けられた構成となっている。
受光部、処理部、比較判定部等は、適宜、一体に構成してもよく、また、別体として構成してもよい。

サンプリング方式の場合は、受光部２２としてレーザセンサ等の光量を直接計測して出力する機器を使用することができる。この場合、レーザセンサから直接受光量信号が出力されるため、レーザセンサは、受光部２２及び処理部２７としての機能を有して一体化した構成となっている。図６（ａ）、（ｂ）に示す例では、レーザセンサによって構成される受光部２２ｂ内に処理部２７ｂが設けられた構成となっている。受光部２２ｂ（レーザセンサ）の出力は、比較判定部２４ｂに入力されるようになっている。

スクリーン２９としては、レーザ光２６が透過して且つ散乱する乳白色半透明の薄膜状のものであれば、樹脂、紙等何れでも使用できるが、スクリーン２９透過時のレーザ光２６の屈折による画像ぶれを避けるため、出来るだけ薄いものを用いるのが好ましい。また、例えば、包装袋３３の端部３５ａとスクリーン２９との間隔は５０〜１００ｍｍ程度とし、スクリーンの大きさとしては、５０ｍｍ×５０ｍｍ程度の投射範囲を確保できる大きさとすることが、受光部２２における、スクリーン２９を透過したレーザ光２６の受光精度の点で好ましい。

受光部２２の近傍にはトリガセンサ２３及びディレイタイマ２８が設置されている。このトリガセンサ２３は、シーラー５によって包装袋３３をシールする際のシールブロック５Ａの動作を検知するもので、シールブロック５Ａ,５Ｂが離間した状態で待機位置にある時、トリガセンサ２３の検知ラインがシールブロック５Ａから僅かに外れた位置となるように設置されている（図２（ａ）参照）。また、ディレイタイマ２８は、トリガセンサ２３と比較判定部２４との間に設置されている。
シールの動作が開始され、シールブロック５Ａ,５Ｂが互いに接近する方向へ移動を始めた時、シールブロック５Ａがトリガセンサ２３の検知ラインに触れることでトリガセンサ２３がシールブロック５Ａを検知し、シール開始検知信号としてディレイタイマ２８に対して出力する（図２（ｂ）参照）。

ディレイタイマ２８は、シール開始検知信号を受けて、シール開始から所定時間経過後に、時間遅れの信号を比較判定部２４に出力する。比較判定部２４に、ディレイタイマ２８からの時間遅れ信号が入力されると、比較判定部２４は、処理部２７から入力される受光量信号から受光部２２における受光量を割り出して（受光量の計測）、判定値と比較する。
なお、撮像方式であれば、処理部（画像処理部）２７と比較判定部２４とが一体に構成された画像処理装置を使用することができるため、ディレイタイマ２８の時間遅れ信号は、前記画像処理装置に入力されることになる。
また、サンプリング方式であれば、受光部２２と処理部２７とが一体に構成されたレーザセンサを使用することができるため、レーザセンサが出力する受光量信号が入力される比較判定部２４（レーザセンサとは別体）に対して、ディレイタイマ２８の時間遅れ信号が出力されることになる。
これらの構成からなる検知装置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を用いるシール検査方法に関して、図２（ａ）、（ｂ）及び図３を参照して説明する。
前述した通り、シーラー５に設置された投光部２１からレーザ光２６がスクリーン２９に投射され、スクリーン２９に投射されたレーザ光２６を受光部２２によって受光できるようにセットしておく。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空間４０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た時、一方のシールブロック５Ａをトリガセンサ２３で検知することにより、シール開始を検知する（図３のトリガＯＮ）。ディレイタイマ２８は、シール開始から所定時間が経過した後に、時間遅れ信号を比較判定部２４に出力し（図３の計測タイミング）、比較判定部２４は、この計測タイミングで、受光部２２における受光量を計測して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３５に内容物２５が噛み込まれていない正常品では、空間４０にはレーザ光２６を完全に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光２６がシールブロック５Ａ，５Ｂによって遮られるまで、ほぼ一定の受光量が得られ、レーザ光２６がシールブロック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３５に内容物２５が噛み込まれた場合、レーザ光２６がシールブロック５Ａ，５Ｂによって遮られるよりも前に、レーザ光２６が噛み込んだ内容物２５で遮られ、受光量が急落する。

図３は、本発明のシール検査方法において比較判定部２４で計測される、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２５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の計測タイミング）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。つまり、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計測し、判定値と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。
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。
計測タイミングの時点における受光量の計測値と比較する判定値については、内容物２５を噛み込んだ際の受光量の減少率を基に設定すれば良く、計測タイミングの時点で、内容物２５の噛み込みが無い場合の５０％程度の値に設定すれば、内容物２５の噛み込み不良を確実に検知することができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、撮像方式のシール検査装置の一例であり、シーラー５によるシールの際に、包装袋３３のシール部３５に変形が生じた状態の一例を示す。図４（ａ）、（ｂ）に示す例では、受光部２２としてＣＣＤカメラ等の撮像装置が使用されており、受光部２２は、撮像部として機能している。また、処理部２７ａは、比較判定部２４ａ内に設けられており、画像処理装置として一体に構成されている。
図４（ａ）に示すように、シール部３５への内容物２５の噛み込みは生じていないが、シールブロック５Ａ，５Ｂがシール部３５を挟んでシールする際に皺が発生したり、図４（ｂ）に示すように、包装袋３３の端部３５ａがシールブロック５Ａ，５Ｂの挟み方向において非対称に屈曲することがある。特に、シールブロック５Ａ、５Ｂの間隔が狭まった時に、レーザ光２６の光軸と包装袋３３のフィルム面との角度が鋭角になる。
この時、レーザ光２６は包装袋３３を透過した後、投光部２１から投射された際の光軸に対して角度Ｆを有した屈折光２６ａとなる。角度Ｆによっては、屈折光２６ａの光軸が撮像部（受光部２２）の入射レンズ（受光面２２ａ）に直射しない向きとなるケースが生じる。しかし、本発明においては、レーザ光２６を受光するための構成として、ＣＣＤカメラ等からなる撮像部（受光部２２）とスクリーン２９とを備え、スクリーン２９によって散乱されたレーザ光２６の全部又は一部が撮像部（受光部２２）に入射されるようになっている。そして、スクリーン２９に対するレーザ光２６の投射状態を撮像部（受光部２２）で撮像（受光）した撮像情報（受光情報）として処理して、噛み込みの有無の判定に利用するので、屈折光２６ａが生じても、噛み込み不良の検知を行うことができる。すなわち、シールする際に皺が発生したり、非対称に屈曲した場合であっても、精度良く噛み込み不良の検知を行うことができる。

屈折光２６ａは、スクリーン２９の投射面２９ａに投射され、投射面２９ａとは反対の側である透過面２９ｂ（撮像部（受光部２２）側の面）に透過し且つ散乱される。
スクリーン２９の大きさや、包装袋３３の端部３５ａとスクリーン２９との距離は、レーザ光２６が包装袋３３透過時に屈折する角度Ｆの最大値を考慮しながら、シールブロック５Ａ、５ｂ間がシール直前の距離Ｌとなった時でも、屈折光２６ａをスクリーン２９に投射できるように設定される。また、スクリーン２９と撮像部（受光部２２）との距離は、例えば撮像部（受光部２２）であるＣＣＤカメラがスクリーン２９全体を撮像できるように、撮像部（受光部２２）の入射レンズ（受光面２２ａ）の選定と併せて設定される。

撮像部（受光部２２）は、透過面２９ｂに透過して且つ散乱した屈折光２６ａの光像を撮像し、処理部に対して撮像信号（受光信号）を出力する。本例では、処理部２７ａが比較判定部２４ａ内に設けられて一体構成となっている画像処理装置を使用するため、この画像処理装置において、処理部２７ａの機能を用いて、撮像信号（受光信号）を基に濃度積算値或いは二値化面積値を導き出す計算処理を行って撮像部（受光部２２）の受光量を算出し、さらに比較判定部２４ａの機能を用いて噛み込み不良の検知を行う。

包装袋３３に内容物２５を充填してシールする際、包装袋３３のシール部３５に向けて、シールブロック５Ａ、５ｂが互いに接近する方向に移動を開始する。この時、一方のシールブロック５Ａをトリガセンサ２３で検知することにより、シール開始時点として検知する（図３のトリガＯＮ）。ディレイタイマ２８は、シール開始から所定時間が経過した後に、時間遅れ信号を比較判定部２４ａに出力し、比較判定部２４ａは、シール開始時点から所定時間経過後の計測タイミング（図３の計測タイミング）時点での撮像部（受光部２２）における受光量を計測して、前述した判定値と比較することで噛み込みの有無を検査する。

この時、シール部３５に内容物２５が噛み込まれていなければ、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光２６がシールブロック５Ａ，５Ｂによって遮られるまでは、ほぼ一定の受光量が得られる。従って、図３に示すグラフの正常パターンのように、レーザ光２６がシールブロック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。
シール部３５に内容物２５がかみ込まれていた場合は、図３に示す異常パターンのように、レーザ光２６がシールブロック５Ａ，５Ｂによって遮られるよりも前に、レーザ光２６が噛み込んだ内容物２５で遮られて、受光量が急落するパターンになる。
これらの構成により、包装袋３３のシール時に皺や屈曲等の変形が生じた場合であっても、屈折光２６ａの受光量を撮像して計測することができる。これにより、判定精度の高いシール検査が可能となる。

図５は、本発明のシール検査方法におけるシール幅とレーザ光２６の光軸幅との関係を例示する要部正面図である。計測用のレーザ光２６の光軸幅は、シール幅に応じて調整される。レーザ光２６の光軸幅がシール幅よりも極端に狭い場合には、レーザ光２６が達しないシール部３５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。

なお、本例においては、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、検知装置２０を設けることが好ましい。

また、比較判定部２４には、不良発生を知らせる警報手段を設けてやっても良い。
警報手段は、音による警報の他、ランプを点灯させたり、ディスプレイで不良を知らせるものであっても良い。

また、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、受光部２２にＣＣＤカメラ等を採用した撮像方式である場合は、シール開始時点から所定時間経過後の計測タイミング（図３の計測タイミング）時点における受光量の計測値を判定値と比較して内容物２５の噛み込みの有無を判定しているが、受光部としてレーザセンサを用いたサンプリング方式においては、例えば、シール開始時点から受光量のサンプリングを開始し、シール開始時点から所定時間経過後（図３の計測タイミング）のレーザセンサ（受光部）の受光量の計測値を判定値と比較することで行っても良い。この場合、検知装置としては、例えば図６（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザセンサ(受光部２２ｂ）に処理部２７ｂが一体化して構成され、レーザセンサ(受光部２２ｂ）から受光量信号が、常時、比較判定部としての波形解析部２４ｂに入力されるようになっているものを採用できる。
シールブロック５Ａ,５Ｂによってシールが開始され、トリガセンサ２３から波形解析部２４ｂにトリガ信号が入力される（図３のトリガＯＮ）と、波形解析部２４ｂが、シール開始時点からの受光量信号のサンプリングを開始し、シール開始時点から所定時間経過後（図３の計測タイミング）の撮像部２２の受光量の計測値を判定値と比較することで、内容物２５の噛み込みの有無を検査する。

以上の通り、本発明によれば、比較的容易に潰れてしまう軟らかい固体、半固体、熱で軟らかくなる固体の噛み込みによるシール不良を検査することが可能であり、また、シールする際に皺が発生したり、非対称に屈曲してしまう包装フィルムを使用した場合であってもシール不良を検査することが可能であるが、本発明を適用する範囲が、このような内容物、包装材に限定されないことは言うまでもない。

［撮像方式］
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に示したように投光部、スクリーン、撮像部を取り付けた。
投光部としては、３０ｍｍ幅の帯状レーザ光を発光するキーエンス社製のＬＶＨ−３００Ｔを用いた。
スクリーンとしては、材質が、炭酸カルシウム３０％混入のポリエチレン（有限会社ニミコ社製）であり、厚さが４０μｍの薄膜で、大きさが５０×５０ｍｍのものを用いた。
撮像部としては、オムロン社製のＣＣＤカメラであるＦ１６０−Ｓ１を用いた。なお、レンズはオムロン社製の３Ｚ４Ｓ−ＬＥＣ８１５Ｂを用いた。
画像処理部としては、オムロン社製のＦ１６０を用いた。
トリガセンサとしては、キーエンス社製のＬＶＨ−３２を用いた。
また、包装袋の前側（スクリーン寄り）の端部とスクリーンとの距離は５０ｍｍとし、スクリーンと撮像部の受光端面との距離は１３０ｍｍとした。

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。
画像処理部では、撮像されたスクリーンの濃淡画像から濃度積算値を算出した。なお、光量のパラメータとして、濃度積算値ではなく二値化面積値を用いることも可能である。
本実施例では、画像処理部であるオムロン社Ｆ１６０における比較判定機能を、比較判定部として使用しており、シールブロック間隔が２ｍｍになった時点で撮像を行い、その検知光量を計測し（トリガセンサＯＮからディレイタイマにより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。２ｍｍという寸法は、シュレッドチーズ１片の厚さである３ｍｍよりも小さい。このように、縦ピローの場合、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。誤判定による無駄バネは発生しなかった。

図７（ａ）に示すように、レーザ光の屈折が発生せず、且つ、内容物の噛み込みが無い場合、シールブロック間隔が２ｍｍになった時点で、包装袋を透過したレーザ光がスクリーンの中心位置に投射される。
図７（ｂ）に示すように、レーザ光の屈折により、中心位置からドリフトした像がスクリーンに投射されても、上記構成によって二次元的に光量を計測して正常品と判定することができた。
図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）に示した場合と同様、レーザ光の屈折によって、中心位置からドリフトした像がスクリーンに投射された際、シール部に内容物が噛み込まれていたため、潰れかかった内容物の部分が黒く象られて投射された。この場合、内容物によってレーザ光が遮られ、スクリーンに投射される屈折光の光量が少ない状態となる。上記構成によって二次元的に光量を計測し、異常と判定することができた。

［サンプリング方式］
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、受光部としてレーザセンサを取り付けた。レーザセンサとしては、３０ｍｍ幅まで計測可能な帯状レーザ光を用いるキーエンス社製ＬＶＨ−３００を用いた。
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。
比較判定部（波形解析部）として、キーエンス社製のＲＪ８００を用いた。
比較判定部（波形解析部）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光透過量を計測し（トリガセンサＯＮからディレイタイマにより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。

この装置を用いて、撮像方式と同様にシュレッドチーズ（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。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、無駄バネは発生しなかった。

本発明に係る内容物充填包装装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係るシール検査装置の一例を示す要部平面図である。 本発明に係るシール検知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。 本発明に係るシール検査装置の異常時を示す要部平面図であり、（ａ）は皺の発生を示し、（ｂ）は端部の変形を示している。 本発明に係るシール検査装置におけるレーザ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。 本発明に係るシール検査装置の他の態様を示す要部平面図である。 本発明に係るシール検査装置の一実施例を示すレーザ光の投射図であり、（ａ）は正常時、（ｂ）はレーザ光が屈折した際の正常時、（ｃ）は噛み込み発生時（異常時）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、７…カッタ受け、８…上端開口、９…下端開口、１０…充填経路、１１…軽量ホッパー、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…検知装置、２１…投光部、２２、２２ｂ…受光部、２３…トリガセンサ、２４、２４ａ…比較判定部、２４ｂ…比較判定部（波形解析部）、２５…内容物、２６…レーザ光、２６ａ…屈折光、２７、２７ａ、２７ｂ…処理部、２８…ディレイタイマ、２９…スクリーン、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、３５ａ…端部、３６…ボビン、４０…空間

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と、前記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検知装置とを具備し、
   前記検知装置は、前記シールブロック間に送り込まれた包装袋に向けてレーザ光を投射する投光部と、
   前記投光部との間に前記シールブロック間の包装袋を介して配設され、前記包装袋を透過した前記レーザ光が投射されて透過させ且つ散乱させるスクリーンと、
   該スクリーンを透過したレーザ光を受光する受光部と、
   前記受光部からの受光信号が入力され該受光信号から受光量を算出して受光量信号として出力する処理部と、
   前記受光量信号と閾値とを比較して前記内容物が存在するか否かを判定する比較判定部とからなる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検知装置が設けられ、
   前記検知装置は、前記シールブロック間に送り込まれた包装袋に向けてレーザ光を投射する投光部と、
   前記投光部との間に前記シールブロック間の包装袋を介して配設され、前記包装袋を透過した前記レーザ光が投射されて透過させ且つ散乱させるスクリーンと、
   該スクリーンを透過したレーザ光を受光する受光部と、
   前記受光部からの受光信号が入力され該受光信号から受光量を算出して受光量信号として出力する処理部と、
   前記受光量信号と閾値とを比較して前記内容物が存在するか否かを判定する比較判定部とからなることを特徴とする内容物充填包装装置。
   
   

Images