JP2007106471A - シュリンク包装不良検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱収縮性フィルムが空気の熱膨張により一旦膨らむ特性に着目し、熱収縮性フィルムの封止不良を確実に検出できるシュリンク包装不良検出装置を提供する。
【解決手段】シュリンク包装不良検出装置１は、搬送手段３によって１個ずつ順に搬送される被包装物Ｐを個々に検出して特定する被包装物検出手段５と、被包装物Ｐの周りに膨張する熱収縮性フィルムＦを検知するフィルム検出手段６を備える。被包装物検出手段５、又はフィルム検出手段６には、それぞれ光電センサ、近接センサ、又は超音波センサ等の非接触型センサを適用できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、食品、食品以外の商品、又はそれらを収納した容器等（以下で「被包装物」と記す。）を、熱収縮性フィルムで包装したときに起こり得る不具合を検出できるシュリンク包装不良検出装置に関する。

シュリンク包装の技術として、例えば熱収縮性ポリプロピレン系樹脂等から成る熱収縮性フィルムを用いて、被包装物を包み込むことが知られている。図６（ａ）から（ｃ）の順に示すように、被包装物Ｐを矢印Ｔで指した方向へ搬送し、この被包装物Ｐを追いかけるようにして、帯状の熱収縮性フィルムＦ０を供給する。そして、被包装物Ｐの下方で、熱収縮性フィルムＦ０の両側の縁同士を融着して継ぎ合せると、熱収縮性フィルムＦが筒状になる。符号ｆ０は、被包装物Ｐの縁同士を継ぎ合せた接合部を指している。

続いて、筒状の熱収縮性フィルムＦ１の一端ｆ１を融着し、熱収縮性フィルムＦ１の途中ｆ２を切断すると同時に融着すると、熱収縮性フィルムＦ１は被包装物Ｐを内包した袋状となる。このような袋状の熱収縮性フィルムＦと共に被包装物Ｐを、例えばベルトコンベアに載せ、ヒートトンネルに搬入する等して加熱すると、熱収縮性フィルムＦが収縮し、被包装物Ｐに密着することになる。尚、熱収縮性フィルムＦには、その内部に残留する空気を収縮の過程で大気へ逃がせるように、図に表れていない複数の通気孔が形成されている。

下記の特許文献１，２には、放電管を用いてヒートトンネル内における被包装物の有無を検出する技術が開示されている。また、下記の特許文献３には、透明容器に透明フィルムが正常に装着できているか否かを検査する技術が開示されている。これは、互いに対向する光源と２次元カラーイメージセンサーとの間に、更に互いに対面する２枚の偏光板を配置し、これら２枚の偏光板の間を、透明フィルムが装着された透明容器が透過するときに、光源から照射される白色光が透明フィルムによって呈色する干渉色を、２次元カラーイメージセンサーにて監視するものである。
特開平５−２６２３２９号公報 特開平６−２７８７２３号公報 特開平９−０７２８６１号公報

上記のようなシュリンク包装の工程において、熱収縮性フィルムＦの接合部ｆ０，ｆ１又はｆ２の融着が不完全である場合、或いは、熱収縮性フィルムＦの一部が破れている等の封止不良が起こることがある。封止不良の有る熱収縮性フィルムＦを加熱すると、シュリンク包装が不完全なものとなり、或いは加熱後に熱収縮性フィルムＦに皺ができるという不具合が起こる。そして、これらの不具合は、目視によってオペレータが一つ一つ排除する必要があった。

また、特許文献１，２に記載の放電管は、熱収縮性フィルムの封止不良を検出することはできない。特許文献３に係る技術は、被包装物（容器）が透明なものでなければ、被包装物にて白色光が遮られるので、上記の封止不良を検出することができない。

そこで、本発明は、袋体状に封止された熱収縮性フィルムを加熱してシュリンク包装する場合において、該袋体が空気の熱膨張により一旦膨らんだ後に収縮する特性に着目し、熱収縮性フィルムの封止不良を確実に検出できるシュリンク包装不良検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るシュリンク包装不良検出装置は、通気孔を有する袋状の熱収縮性フィルムに空気と共に被包装物を内包し、前記熱収縮性フィルムを加熱するシュリンク包装の工程で、前記空気の熱膨張により前記熱収縮性フィルムが前記被包装物の周りに膨れる度合を検出するフィルム検出手段を備えることを特徴とする。

また、本発明は、通気孔を有する袋状の熱収縮性フィルムに空気と共に内包された被包装物を１個ずつ順番に搬送する搬送手段と、前記被包装物が前記搬送手段よって搬送される過程で前記熱収縮性フィルムを加熱する加熱手段と、を備えるシュリンク包装装置に設けられ、前記熱収縮性フィルムの封止不良を検出するシュリンク包装不良検出装置に係るものであって、前記シュリンク包装不良検出装置が、前記搬送手段によって搬送される個々の前記被包装物を検出する被包装物検出手段と、前記加熱手段によって前記空気が熱膨張して個々の前記被包装物の周りに膨れる熱収縮性フィルムの膨張度合を検知するフィルム検出手段とを備え、前記被包装物検出手段によって被包装物が検出された被包装物の内、前記フィルム検出手段によって前記熱収縮性フィルムが所定の度合に膨張していることが検知されなかった物を包装不良として分別する機構を有する。

更に、本発明に係るシュリンク包装不良検出装置は、前記フィルム検出手段が、前記被包装物の周りに膨れる前記熱収縮性フィルムを検出できる検出領域が画定された非接触型センサを備えることを特徴とする。

更に、前記フィルム検出手段は、前記検出領域が前記被包装物に接近する方向、又は前記検出領域が前記被包装物から離れる方向に変位できることを特徴とする。

本発明に係るシュリンク包装不良検出装置によれば、シュリンク包装の工程で、被包装物の周りに袋状に包装した熱収縮性フィルムが一旦膨れ、その膨れる度合が所定の度合に達したことを、フィルム検出手段によって検出したことに基づき、熱収縮性フィルムが正常であることを確認できる。或いは、熱収縮性フィルムに封止不良があれば、その箇所から空気が抜けて熱収縮性フィルムの膨らむ度合が小さくなり、又は全く膨らまなくなるので、これに基づき、熱収縮性フィルムに封止不良が有ることを確認できる。

また、本発明に係るシュリンク包装不良検出装置は、搬送手段が被包装物を１個ずつ順に搬送し、これを被包装物検出手段によって検出して特定するので、１個ずつの被包装物毎に、その周りに熱収縮性フィルムが膨れる度合をフィルム検出手段によって検出することができる。これによって、搬送手段によって搬送される一つの被包装物とその他の被包装物とを区別できるので、一つの被包装物の周りに熱収縮性フィルムが膨れる度合をフィルム検出手段が検出するべきときに、同フィルム検出手段が、他の被包装物を内包する熱収縮性フィルムが膨れる度合を検出するという事態を回避することができる。

更に、当該シュリンク包装不良検出装置によれば、被包装物検出手段によって被包装物を検出して特定し、該特定した被包装物について、フィルム検出手段によってその周りに膨れる熱収縮性フィルムを検出するので、該特定した被包装物が正常であるか不良品であるかを識別でき、この識別データに従って正常品と不良品を分別することができる。従って、オペレータの目視に頼ることなく、上記の通りフィルム検出手段にて熱収縮性フィルムの封止不良の有無を確認した上で、封止不良の有る熱収縮性フィルムを、例えば廃棄するために確実に回収することができる。

更に、本発明においては、当該シュリンク包装不良検出装置のフィルム検出手段として、空気の熱膨張によって被包装物の周りに膨れる熱収縮性フィルムを検出できる検出領域が画定された非接触型センサを適用することができる。この場合、非接触型センサを作動させるのにコンピューター等による複雑な制御が不要である。しかも、非接触型センサを、例えば既存のヒートトンネルに取付けるのに、ヒートトンネルに大掛かりな改造を施さなくて済むので、当該シュリンク包装不良検出装置を安価に設置できるという利点がある。

更に、フィルム検出手段が、被包装物に対して検出領域を接近し、又は離す方向に変位できるように設置することもでき、この場合は次の利点が得られる。即ち、シュリンク包装が、寸法違いの複数種の熱収縮性フィルムの中から選択される熱収縮性フィルムを用いて行われる場合に、その熱収縮性フィルムが被包装物の周りに膨れる範囲（距離）の限界付近で熱収縮性フィルムを検出できる位置に、フィルム検出手段を予め移動させることができる。これにより、熱収縮性フィルムの寸法が替わっても、以上に述べた効果を達成することができる。

本発明の実施の形態に係るシュリンク包装不良検出装置について図面を参照しながら説明する。以下で、ベルトコンベヤ、ヒートトンネル、センサ類、及び制御装置のような自明の要素については、その詳細な説明又は図示を省略する。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係るシュリンク包装不良検出装置１を、シュリンク包装装置２に取付けた例を示している。シュリンク包装装置２は、袋状の熱収縮性フィルムＦに空気と共に内包された被包装物Ｐを１個ずつ順番に矢印Ｔで指した方向へ搬送する搬送手段３と、被包装物Ｐが搬送される過程で熱収縮性フィルムＦを加熱する加熱手段４とを備える。

搬送手段３は、被包装物Ｐを載せられる無端状ベルト３１を、複数の回転輪３２に巻掛けしたベルトコンベヤである。この他、被包装物Ｐを水平方向に搬送できるものであれば、搬送手段３としてローラコンベヤ等を適用しても良い。加熱手段４は、ヒートトンネル４１を主体とし、その内部を搬送手段３にて搬送される被包装物Ｐが通過する。加熱手段４の熱源としては温風の他に、熱収縮性フィルムＦを良好に加熱できれば、搬送手段３の近傍に電熱線を設ける等しても良い。

シュリンク包装不良検出装置１は、図２，３に示すように、搬送手段３によって１個ずつ順に搬送される被包装物Ｐを個々に検出して特定する被包装物検出手段５と、被包装物Ｐの周りに膨張する熱収縮性フィルムＦを検知するフィルム検出手段６を備える。

被包装物検出手段５、又はフィルム検出手段６には、それぞれ光電センサ、近接センサ、又は超音波センサ等の非接触型センサを適用できる。本実施例では、レーザー光線、赤外線等の光を照射する発光素子５１，６１と、発光素子５１，６１が照射した光を検出する検出部５２，６２とから構成される光電センサを、それぞれ被包装物検出手段５又はフィルム検出手段６として適用する。光電センサの検出方式には、反射型（回帰反射型）を適用するのが検出精度を向上する観点から好ましいが、特に限定されることはない。

例えば、光電センサの検出方式が対向透過型であるならば、ヒートトンネル４１の両側に、レーザー光線、赤外線等の光を透過させる窓をそれぞれ設けるようにする。そして、図１（ｂ）に示すように、ヒートトンネル４１の一方の外側部にフィルム検出手段６の発光素子６１を配置し、ヒートトンネル４１の他方の外側部に検出部６２を配置する。これらと同様に、被包装物検出手段５の発光素子５１、及び検出部５２もそれぞれ配置されるが、図示は省略する。上記の窓とは、ヒートトンネル４１の側部に形成した孔でも良いが、又はこの孔に透明カバーを取付けたものがより好ましい。尚、光電センサが耐熱性のものである場合には、光電センサをヒートトンネル４１の内部に配置することもでき、この場合、窓を設けなくても良いことは言うまでもない。

上記の通り、被包装物検出手段５とフィルム検出手段６との構成は略同様であるが、図２に示すように、被包装物検出手段５とフィルム検出手段６とは、互いに高さを違えている。このため、ヒートトンネル４１の点ｘで指した所定位置に被包装物Ｐが達したとき、被包装物検出手段５は、被包装物Ｐを検出して検出信号を送出する。また、フィルム検出手段６は、ドットで示した検出領域８に熱収縮性フィルムＦが進入したとき、熱収縮性フィルムＦを検出してフィルム検出信号を送出する。これらの信号は図３に示す制御装置９に送信される。制御装置９については後述する。

或いは、上記の光電センサが反射形である場合は、発光素子６１と検出部６２とを、互いに隣接させてヒートトンネル４１の一方の外側部に配置し、発光素子６１が照射した光を検出部６２へ反射させるリフレクタを、ヒートトンネル４１の他方の側部に配置する。また、上記の光電センサとして、包装不良の度合まで検出可能な幅広の帯状検出エリアを有するエリアセンサを適用しても良い。また、熱収縮性フィルムＦの素地が透明である場合は、従来技術として述べた偏光効果を利用する光電センサ、又は拡散反射型の光電センサを適用しても良い。

図示を省略しているが、フィルム検出手段６を上下方向に変位できるようヒートトンネル４１に取付けても良い。例えば、ヒートトンネル４１の両方の外側部に、それぞれ上下方向に並ぶ複数の螺子孔を形成し、これらの螺子孔の中から選択される何れかの螺子孔に螺合するボルトを介して、発光素子５１，６１と検出部５２，６２とを、それぞれヒートトンネル４１に固定しても良い。

次に、シュリンク包装不良検出装置１の動作を説明する。図２に示すように、搬送手段３は、袋状の熱収縮性フィルムＦに内包された被包装物Ｐを、矢印Ｔで指した方向に１列に並べた状態で搬送する。この過程で、１列に並んだ被包装物Ｐが、１個ずつ順番にヒートトンネル４１の所定位置を通過する毎に、被包装物Ｐを被包装物検出手段５が検出して検出信号を送出するので、この検出信号に基づいて、制御装置９は、１列に並んだ複数の被包装物Ｐの中から所定位置にある１つの被包装物Ｐを特定できる。

また、個々に被包装物Ｐを内包した熱収縮性フィルムＦが加熱手段４にて加熱されると、個々に被包装物Ｐの内部の空気も一緒に加熱されて膨張する。同時に、熱収縮性フィルムＦの内部の空気は、熱収縮性フィルムＦの通気孔から外方（大気）へ放出しようとするが、通気孔は直径１ｍｍ程のピンホールであるので、通気孔を通過できる空気の流量は限られている。このため、一時的に熱収縮性フィルムＦの内部で空気の圧力が上昇することになるので、袋状の熱収縮性フィルムＦが被包装物Ｐの周りへ膨らむことになる。

図２中に点ｘで指した所定位置は、熱収縮性フィルムＦが被包装物Ｐと共にヒートトンネル４１に進入した後、袋状の熱収縮性フィルムＦの膨らむ度合が最大になる時期、言い換えると、被包装物Ｐの周りに膨らむ熱収縮性フィルムＦの範囲（距離）が限界に達する時期を見計らって設定されている。このように熱収縮性フィルムＦが最大に膨らむ度合は、熱収縮性フィルムＦに封止不良が無ければ、その元の寸法又は形状によりある程度決まっているので、フィルム検出手段６は、熱収縮性フィルムＦが被包装物Ｐから膨れる範囲の限界付近に検出領域８が合致するように、ヒートトンネル４１に対して位置決めされる。被包装物Ｐから膨れる範囲には、上下、水平方向、及び図面の奥行き方向が含まれる。

従って、ヒートトンネル４１の所定位置に達した１つの被包装物Ｐを制御装置９が検出した時点で、被包装物Ｐの周りに膨れる熱収縮性フィルムＦを、フィルム検出手段６が検知してフィルム検出信号を送出したとき、このフィルム検出信号に基づいて、制御装置９は、熱収縮性フィルムＦに封止不良が無く、熱収縮性フィルムＦが正常であることを認識できる。

更に、上記の通りフィルム検出手段６が上下方向に変位できるならば、被包装物Ｐに対してフィルム検出手段６の検出領域８を所望に接近させ、又は離すことができるので、次の利点が得られる。即ち、シュリンク包装が、寸法違いの複数種の熱収縮性フィルムＦの中から選択した熱収縮性フィルムＦを用いて行われる場合に、その熱収縮性フィルムＦが被包装物Ｐの周りに膨れる範囲の限界付近で熱収縮性フィルムＦを検出できる適切な位置に、フィルム検出手段６を予め移動させることができる。従って、熱収縮性フィルムＦの寸法が替わっても、その熱収縮性フィルムＦが正常であれば、フィルム検出手段６は熱収縮性フィルムＦを適切に検出できる。

或いは、熱収縮性フィルムＦに封止不良が有る場合、又は破れ等がある場合、これらの箇所から空気が漏れるので、熱収縮性フィルムＦの内部の空気がヒートトンネル４１で加熱されても、図４に示すように、熱収縮性フィルムＦの膨らむ度合が小さくなり、又は熱収縮性フィルムＦが全く膨らまなくなる。このため、被包装物検出手段５から検出信号が送出されることにより制御装置９が１つの被包装物Ｐを特定した時点で、その被包装物Ｐを内包する熱収縮性フィルムＦはフィルム検出手段６の検出領域８まで届かない。従って、フィルム検出手段６からフィルム検出信号が送出されず、これに基づいて、制御装置９は、当該被包装物Ｐは熱収縮性フィルムＦに封止不良が有ることを認識できる。

以上のように、シュリンク包装不良検出装置１によれば、搬送手段３が被包装物Ｐを搬送する過程で、被包装物Ｐ毎にその周りに膨れる熱収縮性フィルムＦの有無をフィルム検出手段６で個別に判定でき、しかも、搬送手段３に搬送される１つの被包装物Ｐとその他の被包装物Ｐとを区別できる。従って、１つの被包装物Ｐの周りに膨れる熱収縮性フィルムＦをフィルム検出手段６が検出するときに、フィルム検出手段６が、他の被包装物Ｐを内包する熱収縮性フィルムＦを誤って検出するという事態にならない。

更に、封止不良が有る熱収縮性フィルムＦと正常な熱収縮性フィルムＦとを、制御装置９で分別認識し、この情報に基づいて図１，３に示す分別手段７によって分別する。分別手段７は、ヒートトンネル４１の出口付近の外部に設けられ、コンベヤの近傍に設置されるノズル７１と、ノズル７１に圧縮空気を供給するエアコンプレッサ７２と、ノズル７１とエアコンプレッサ７２との間に介在し制御装置９の指令に従い開閉するソレノイド開閉弁７３とを備える。

正常な熱収縮性フィルムＦに内包された被包装物Ｐが、搬送手段３にて搬送されノズル７１の近傍を通過する間は、ソレノイド開閉弁７３が閉じられているので、正常な熱収縮性フィルムＦと共に被包装物Ｐは搬送手段３にて搬送され続ける。そして、封止不良が有る熱収縮性フィルムＦに内包された被包装物Ｐが、ノズル７１の近傍を通過しようとすると、制御装置９がソレノイド開閉弁７３を開くので、ノズル７１から噴射される圧縮空気によって封止不良が有る熱収縮性フィルムＦと共に被包装物Ｐが吹き飛ばされ、搬送手段３から落下する。この後、封止不良が有る熱収縮性フィルムＦと共に被包装物Ｐを、シュートで受け止める等して回収しても良い。

また、ノズル７１から圧縮空気を噴射されるタイミングは次のように設定される。例えば、搬送手段３が被包装物Ｐを搬送する速度が一定であれば、被包装物Ｐがヒートトンネル４１の所定位置からノズル７１の近傍を通過するまでの時間が判るので、制御装置９が、上記のように熱収縮性フィルムＦに封止不良が有ることを確認した時点で、タイマ回路を始動させ、被包装物Ｐが所定位置からノズル７１の近傍を通過するまでに要する時間が経過したところで、ソレノイド開閉弁７３が開くようにしても良い。或いは、制御装置９に接続したロータリエンコーダ７４により、搬送手段３の回転輪３２が回転する角度を検出すれば、この角度に基づいて、制御装置９は、搬送手段３に搬送された被包装物Ｐの距離を算定できるので、被包装物Ｐがノズル７１の近傍を通過する時点で、制御装置９がソレノイド開閉弁７３を開くようにしても良い。

尚、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できるものである。例えば、図２に示した被包装物検出手段５は、フィルム検出手段６の真上に位置するが、被包装物検出手段５を図中の左右にずらせて配置しても良い。また、分別手段７としては、被包装物Ｐに適時接触することにより、被包装物Ｐをコンベヤ上から退けるアーム、又はダンパーを適用しても良い。

更に、図５に示すように、フィルム検出手段６が、赤外線又は超音波を熱収縮性フィルムＦに反射させることにより、熱収縮性フィルムＦまでの距離を計測できる測距センサであっても良い。この場合、測距センサ６３をヒートトンネル４１の天面付近に配置し、測距センサ６３から熱収縮性フィルムＦまでの距離ｈに基づき熱収縮性フィルムＦの膨らむ度合を検出する。即ち、距離ｈが、所期の値（度合）に比較して大きいか、又は小さいかに基づき、封止不良の有無を判定することができる。また、被包装物検出手段５又は分別手段７を省略し、制御装置９が封止不良を確認したときに、ブザーを鳴らす等してオペレータに知らせるようにすることもできる。また、被包装物検出手段５の配置は、搬送手段３が被包装物Ｐを搬送する方向の前方、又は後方であっても良い。

本発明に係るシュリンク包装不良検出装置は、熱収縮フィルムの色、光の透過率又は反射率に影響されることなく、またあらゆる被包装物を内包する熱収縮フィルムについて、その封止不良を確実に検出することができる。

（ａ）は本発明の実施例１に係るシュリンク包装不良検出装置の一例の概略を示す正面図、（ｂ）はその側面面。 本発明の実施例１に係るシュリンク包装不良検出装置の動作の一例を概念的に示す正面図。 本発明の実施例１に係るシュリンク包装不良検出装置の要部を示すブロック図。 本発明の実施例１に係るシュリンク包装不良検出装置の動作の他例を概念的に示す正面図。 本発明の実施例１に係るシュリンク包装不良検出装置の他例の概略を示す正面図。 シュリンク包装の前工程を（ａ）乃至（ｃ）の順に示した斜視図。

符号の説明

１：シュリンク包装不良検出装置
２：シュリンク包装装置
３：搬送手段
４：加熱手段
５：被包装物検出手段
６：フィルム検出手段
７：分別手段
８：検出領域
Ｆ：熱収縮性フィルム
Ｐ：被包装物

Claims (4)

1. 通気孔を有する袋状の熱収縮性フィルムに空気と共に被包装物を内包し、前記熱収縮性フィルムを加熱するシュリンク包装の工程で、前記空気の熱膨張により前記熱収縮性フィルムが前記被包装物の周りに膨れる度合を検出するフィルム検出手段を備えることを特徴とするシュリンク包装不良検出装置。
2. 通気孔を有する袋状の熱収縮性フィルムに空気と共に内包された被包装物を１個ずつ順番に搬送する搬送手段と、前記被包装物が前記搬送手段よって搬送される過程で前記熱収縮性フィルムを加熱する加熱手段と、を備えるシュリンク包装装置に設けられ、前記熱収縮性フィルムの封止不良を検出するシュリンク包装不良検出装置であって、
   前記シュリンク包装不良検出装置が、
   前記搬送手段によって搬送される個々の前記被包装物を検出する被包装物検出手段と、
   前記加熱手段によって前記空気が熱膨張して個々の前記被包装物の周りに膨れる熱収縮性フィルムの膨張度合を検知するフィルム検出手段とを備え、
   前記被包装物検出手段によって被包装物が検出された被包装物の内、前記フィルム検出手段によって前記熱収縮性フィルムが所定の度合に膨張していることが検知されなかった物を包装不良として分別する機構を有する、シュリンク包装不良検出装置。
3. 前記フィルム検出手段が、前記被包装物の周りに膨れる前記熱収縮性フィルムを検出できる検出領域が画定された非接触型センサを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のシュリンク包装不良検出装置。
4. 前記フィルム検出手段は、前記検出領域が前記被包装物に接近する方向、又は前記検出領域が前記被包装物から離れる方向に変位できることを特徴とする請求項３に記載のシュリンク包装不良検出装置。

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