JP2018127238A - シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール不良の防止を容易とするシール装置を提供する。【解決手段】フィルムＦ同士の重なり部Ｓをヒートシールするシール装置１において、温度を変化可能に構成されて、重なり部Ｓをヒートシールするために、又は、ヒートシールされた後の重なり部Ｓを冷却するために、重なり部Ｓに当接して重なり部Ｓの温度を変化させるシールバー３１と、赤外線放射表面温度センサ７１，７２を用いて、シールバー３１の温度データと、シールバー３１が当接した後の重なり部Ｓの温度データとを取得して出力する温度検出手段と、シールバー３１の温度を制御する温度制御手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、主として製袋機や包装機に用いられ、フィルム同士の重なり部をヒートシールするシール装置に関する。

下記特許文献１に記載されたシール包装機は、ヒートシールされた後のシール部（重なり部）の残存熱による温度を、非接触型赤外線温度センサで検出し、検出された温度が予め定められた温度範囲外のとき、シール不良信号を送出して、シール不良の包装体を排除している。

また、包装機や製袋機におけるシール装置では、図１３に示すように、ヒータ３５を内蔵するヒートブロック３２と、ヒートブロック３２に取り付けられたシールバー（図１３では図示せず）とを備え、設定した温度までヒートブロック３２を加熱することによりシールバーを加熱し、そのシールバーをフィルムに当接させてヒートシールを行っている。

特許第３２９７０７７号公報

ところが、シール装置の運転時、気温やフィルムの偏肉等により、当初設定した温度ではシール部が所望の温度にならずシール不良が発生する場合がある。しかしながら、図１３に示すように、シール装置では、ヒートブロック３２の中央の１箇所に温度センサ３６が取り付けられて、温度を検出するように構成されているため、シールバーの端部等、温度センサ３６から離れた部分の温度を把握できているとはいえない。すなわち、シールバーの温度を運転中に把握することが困難であるため、シール不良の発生を防止することが困難であるという問題があった。

本発明は、上述した問題を解決するものであり、シール不良の防止を容易とするシール装置を提供することを目的とする。

本発明のシール装置は、代表的な図符号を括弧内に併記して述べれば、フィルム（Ｆ）同士の重なり部（Ｓ）をヒートシールするシール装置（１）において、温度を変化可能に構成されて、重なり部をヒートシールするために、又は、ヒートシールされた後の重なり部を冷却するために、重なり部に当接して重なり部の温度を変化させる当接部材（３１）と、１又は複数の赤外線放射表面温度センサ（７１，７２）を用いて、当接部材の温度データと、当接部材が当接した後の重なり部の温度データとを取得して出力する温度検出手段（７）と、当接部材の温度を制御する温度制御手段（１１）と、を備えることを特徴とする。

本発明のシール装置によれば、運転中に、温度検出手段により、当接部材の温度を容易に取得可能であるとともに、当接部材の温度と重なり部の温度との関係を把握可能であるため、重なり部の温度がシールに適した温度となるように当接部材の温度を制御することが容易となり、シール不良の防止が容易となる。

また、当接部材が当接した後の重なり部の表面に可視光を照射する表側光源（９１，９２）、又は、当接部材が当接した後の重なり部の裏面に可視光を照射する裏側光源（９３）の少なくとも一方を備えた可視光照射手段（９）と、可視光照射手段で照射されたときの重なり部を、重なり部の表面側から撮像する撮像手段（１０）と、撮像手段から出力された画像データに基づいて、重なり部の溶着状態を判定し、当該判定結果を出力する判定手段（１２）と、を備えることを特徴とする。

これによれば、運転中に、当接部材の温度と、重なり部の温度と、重なり部の溶着状態との関係を把握可能である。したがって、重なり部の溶着状態からシールに適した重なり部の温度範囲を決定するとともに、そのような重なり部の温度範囲となる当接部材の温度範囲を決定し、そのような温度範囲となるように当接部材の温度を制御することが可能となり、シール不良の発生をよりよく防止可能となる。

また、温度検出手段が、反射鏡（７６）で当接部材及び／又は重なり部から放射された赤外線を反射させることにより、同一の赤外線放射表面温度センサ（７５）で当接部材の温度データと重なり部の温度データとを取得することを特徴とすることとすれば、赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。

また、当接部材（３１，４１，４２）が重なり部の表面側と裏面側とにそれぞれ設けられ、温度検出手段が、反射鏡（７６，７８，８０，８１，８２，８３，８４，８５）で表面側の当接部材（３１）及び／又は裏面側の当接部材（４１，４２）から放射された赤外線を反射させることにより、同一の赤外線放射表面温度センサ（７５）で表面側の当接部材の温度データと裏面側の当接部材の温度データとを取得することとすれば、赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。

また、当接部材（３１）を複数の部分に区分したときの各部分に対応して、当該部分の温度を変化させる温度変化手段（３５ａ，３５ｂ，３５ｃ）が設けられていることとすれば、当接部材の各部分の温度を別々に変化させられるので、よりよくシール不良を防止可能である。

本願発明によれば、当接部材の温度を運転中に監視可能であるとともに、重なり部の温度と当接部材の温度との関係を把握可能であるため、シール不良の防止が容易となる。

第１実施形態に係るシール装置を備えた製袋機の全体構造を示す概略斜視図である。 図１の製袋機の概略側面図である。 ヒートシール装置の概略側面図である。 第２実施形態に係るシール装置の主要部の概略側面図であり、（ａ）はシールバーの温度を、（ｂ）は重なり部の溶着状態を、（ｃ）は重なり部の温度を検出するときの図である。 第２実施形態の変形例の主要部の側面図である。 第２実施形態の変形例の主要部の斜視図である。 第２実施形態の他の変形例の主要部の斜視図である。 第２実施形態のさらに他の変形例の主要部の斜視図である。 第３実施形態に係るシール装置の主要部の概略側面図である。 図９のＢ―Ｂ矢視図である。 ヒートシール装置の変形例を示す図である。 ヒートブロックの変形例を示す図である。 従来のヒートブロックを説明する図である。

［第１実施形態］
図１、２に示す第１実施形態のシール装置１は、製袋機２に備えられ、フィルムＦ同士の重なり部Ｓをヒートシールするものである。重なり部Ｓは複数枚のフィルムＦが重なった部分であり、シールされる予定の部分、あるいは、シールされた部分である。製袋機２では、原反１４にスリットを入れることにより形成された２枚のフィルムＦが重ね合わされて、シール装置１に搬送される。なお、原反１４からのフィルムＦと他の原反からのフィルムＦを重ね合わせることとしてもよい。フィルムＦは、ダンサロール１５を備えた間欠搬送機構を経ることにより、連続送りから間欠送りに変換されてシール装置１に搬送され、シール装置１でヒートシールされた後、図示しない切断機構で切断されることにより個別の袋とされるが、個別の袋に切断せずにそのまま巻き取り、他の機械により個別の袋に切断することとしてもよい。すなわち、製袋機２を、切断機構を備えないものとしてよい。フィルムＦは、軟質であり、ここではプラスチック製とするが、素材は問わず、金属製や紙製であってもよいし、それらの複合材であってもよい。本実施形態では、フィルムＦは光透過性を有するものとする。

シール装置１は、ヒートシール装置Ｈ、冷却装置Ｃ、温度検出手段７、撮像手段１０、可視光照射手段９、温度制御手段１１、及び、判定手段１２を備えている。ヒートシール装置Ｈ及び冷却装置Ｃは、温度制御手段１１に接続され、温度検出手段７及び撮像手段１０は、判定手段１２に接続されている。

ヒートシール装置Ｈは、重なり部Ｓのヒートシールを行うものであり、ヒートシール用上側部材３とヒートシール用下側部材４とを備えている。ヒートシール用上側部材３は、図３に示すように、シールされる部分の長さに応じた長さの略直方体状のヒートブロック３２と、ヒートブロック３２の下面に取り付けられ、ヒートブロック３２と略同一幅で略同一長さのシールバー（熱板）３１とから構成され、その長手方向をフィルムＦの幅方向に沿わせて配置されている。ヒートシール用上側部材３は、ヒートブロック３２が断熱材３３を介して昇降部材３４に取り付けられ、図示しない駆動機構によって昇降部材３４が昇降することにより、昇降（上下動）可能とされている。

本実施形態では、シールバー３１が当接部材に相当し、シールバー３１は下方に突出した凸部３１ｂを有して、ヒートシール用上側部材３が下降したとき、凸部３１ｂが重なり部Ｓに当接する。なお、図３以外の図では、凸部３１ｂ等の図示を省略し、ヒートシール用上側部材３及びヒートシール用下側部材４を簡略化して図示している。ヒートブロック３２は、図１３に示すように、電熱コイル等からなるヒータ３５が内蔵され、中央部に温度センサ３６が設けられた従来と同様のものであり、シールバー３１に熱を伝えて、シールバー３１の温度を上昇させる。なお、シールバー３１の下面には、フィルムＦのシールバー３１への溶着を防ぐため、図示しないフッ素樹脂製テープが貼付されている。

ヒートシール用下側部材４は、ヒートシール用上側部材３の下方に、ヒートシール用上側部材３に対向して配置されて、ヒートシール用上側部材３の受け部材となるものであり、ヒートシール用上側部材３の長さと略同一の長さを有する略直方体状に形成されている。ヒートシール用下側部材４は、図３に示すように、ヒートブロック４３にラバー台４２を介してラバー４１が取り付けられたものであり、ラバー４１は、図３の二点鎖線で示すように、フィルムＦのラバー４１への溶着を防ぐためのフッ素樹脂製シート４６で覆われている。そして、ヒートブロック４３が断熱材４４を介して台座４５に取り付けられることにより、ヒートシール用下側部材４は固定されている。ヒートブロック４３の構成は、ヒートブロック３２と同様であり、ラバー台４２を介してラバー４１の温度を上昇させる。

冷却装置Ｃは、重なり部Ｓにおける過度の溶着を防止するとともに外観を良好とするために、ヒートシールされた重なり部Ｓを冷却するものであり、フィルムＦの送り方向（図１の矢印Ａ方向）におけるヒートシール装置Ｈの下流側に設けられ、冷却用上側部材５と冷却用下側部材６とを備えている。冷却用上側部材５は、内部に冷却水通路が形成された長尺板状の水冷バー（冷却板）５１から構成されている。冷却用上側部材５は、図示しない昇降部材に取り付けられ、その昇降部材が図示しない駆動機構によって昇降することにより、昇降可能に構成されている。冷却用下側部材６は、冷却用上側部材５の下方に、冷却用上側部材５に対向して配置されて、冷却用上側部材５の受け部材となるものであり、図示はしないが、ラバー台にラバーが取り付けられて構成され、ラバー台が台座に取り付けられることにより、固定されている。

温度検出手段７は、赤外線放射表面温度センサ７１，７２から構成されている。赤外線放射表面温度センサ（以下、「センサ」と略す。）７１，７２は、物体から放射される赤外線の強度を測定して、非接触で物体の温度を検出するものであり、ここでは、温度データとして、撮影面の温度分布を画像データ（熱画像）に変換したものを出力する赤外線カメラあるいは赤外線サーモグラフィと称されるものである。

センサ７１は、ヒートシール用上側部材３が所定位置まで上昇したときに、シールバー３１の長手方向に沿った側端面３１ａ全体を含んだ領域を撮影できるように配置されている（図１の二点鎖線Ｒ１参照）。ここでは、センサ７１は、側端面３１ａを斜め上から撮影し、取得した熱画像を判定手段１２に出力する。

センサ７２は、ヒートシール装置Ｈによってヒートシールされた直後の重なり部Ｓ全体を含む領域を、フィルムＦの表面側から撮影できるように配置されている（図１の二点鎖線Ｒ２参照）。ここでは、センサ７２は重なり部Ｓを真上から撮影するように配置されている。なお、フィルムＦにおいてシールバー３１が当接する側を、フィルムＦの表面側とし、図２では上側に相当する。センサ７２は、取得した熱画像を判定手段１２に出力する。

撮像手段１０は、可視光を受光して撮像する可視光カメラであり、フィルムＦの送り方向における冷却装置Ｃの下流側に配置されるとともに、フィルムＦの表面側に配置され、フィルムＦに対して垂直方向から検査領域を撮像する。なお、検査領域は、重なり部Ｓを含む領域である。

可視光照射手段９は、フィルムＦに対して撮像手段１０と同じ側、すなわち、フィルムＦの表面側に配置された表側光源９１，９２と、フィルムＦを挟んで撮像手段１０と反対側、すなわち、フィルムＦの裏面側に配置された裏側光源９３とから構成される。

表側光源９１，９２は、フィルムＦの検査領域の表面に対して斜め方向から可視光を照射する。撮像手段１０は、表側光源９１，９２で照射されたときの検査領域からの反射光（散乱光を含む。）を受光することにより、検査領域の暗視野像を取得する。なお、検査領域の明視野像が得られるように、表側光源９１，９２を配置してもよい。以下、表側光源９１，９２で照射して撮像手段１０で撮像することにより得られた画像を、反射光画像という。

裏側光源９３は、フィルムＦの検査領域の裏面に対して垂直方向から可視光を照射する。撮像手段１０は、裏側光源９３で照射されたときの検査領域を透過した透過光を受光することにより、検査領域の裏面及び内部の状態を示す画像を取得する。以下、裏側光源９３で照射して撮像手段１０で撮像することにより得られた画像を、透過光画像という。撮像手段１０は、取得した反射光画像及び透過光画像の画像データを判定手段１２に出力する。

判定手段１２は、コンピュータであり、センサ７１，７２及び撮像手段１０に接続されて、センサ７１，７２及び撮像手段１０から送信された画像データを受信して画像処理し、その結果を出力する。判定手段１２が行う処理については、後に詳述する。なお、例えばフィルムＦ同士が隙間なく溶着している部分は光を透過し易く、溶着が不十分で隙間があると光を透過し難い、あるいは、皺が発生していると光が散乱し易い等、溶着状態によって光の透過性や散乱状態が変わるので、判定手段１２は、反射光画像及び透過光画像を用いて、溶着状態を判定可能である。

温度制御手段１１は、制御信号をヒータ３５に送信してヒータ３５を制御し、ヒートブロック３２ひいてはシールバー３１の温度を制御するコントローラであり、ヒートブロック４３及び水冷バー５１の温度も制御可能である。

また、シール装置１は、図示しないタイミング制御手段を備え、タイミング制御手段には、昇降部材３４の駆動機構やフィルムＦの搬送機構等が接続されて、ヒートシール用上側部材３の昇降タイミングや、フィルムＦの間欠停止のタイミング及び送り速度等が入力され、タイミング制御手段は、それらの入力に基づいて、センサ７１，７２及び撮像手段１０の撮像タイミングや、表側光源９１，９２及び裏側光源９３の発光タイミング等を決定し、決定したタイミングでセンサ７１，７２、撮像手段１０、表側光源９１，９２、及び、裏側光源９３に制御信号を送信して動作させる。

シール装置１の動作について次に説明する。重なり部Ｓがヒートシール用上側部材３とヒートシール用下側部材４との間に配置される直前のヒートシール用上側部材３が所定位置に上昇している時、センサ７１はシールバー３１の側端面３１ａを含む撮影領域を撮影する。センサ７１はその画像データを判定手段１２に出力（送信）する。

判定手段１２は、センサ７１から送信された画像データから、シールバー３１に対応する部分を抽出し、シールバー３１の熱画像として記憶する。このとき、その熱画像から判定したシールバー３１の各部の温度（例えば、長手方向に沿って複数の部分に区分したときの各部の平均温度）を記憶してもよい。

次に、重なり部Ｓがヒートシール用上側部材３とヒートシール用下側部材４との間に配置されたとき、ヒートシール用上側部材３が下降してヒートシール用下側部材４との間に重なり部Ｓを挟み、シールバー３１が重なり部Ｓに当接して重なり部Ｓの温度を変化（ここでは、上昇）させ、重なり部Ｓをヒートシールする。なお、この重なり部Ｓのヒートシール時、フィルムＦは停止している。

そして、ヒートシール用上側部材３が上昇すると、フィルムＦの送りが再開され、重なり部Ｓがセンサ７２の撮影可能領域に至ると、センサ７２が重なり部Ｓ（図１の網掛け部分）を撮影し、その画像データを判定手段１２に出力する。センサ７２は、フィルムＦが送られているときに撮影を行うが、撮影時間をフィルムＦの送り速度に比して十分に短い時間とすれば、センサ７２で重なり部Ｓの静止画像が得られる。

判定手段１２は、センサ７２から送信された画像データから重なり部Ｓに対応する部分を抽出し、その画像データに基づいて、重なり部Ｓの温度が適正な範囲内にあるか否かを判定する。この判定方法としては、種々の方法があるが、例えば、重なり部Ｓの画像データを、画素単位で、その色と、予め撮像された良品のマスタ画像データの色とを比較して、色の差が予め定めた範囲を超える画素が、所定数以下であれば良、所定数を超えれば不良と判定する方法がある。判定手段１２は、不良と判定すると、その重なり部Ｓをヒートシールしたときのシールバー３１の熱画像（あるいは各部の温度）と、重なり部Ｓの温度の判定結果が不良である旨を示す警告とを、例えばモニタに表示すること等により外部に出力する。また、その不良と判定された重なり部Ｓの熱画像、あるいは、その熱画像から判定した重なり部Ｓの各部の温度を出力してもよい。

オペレータは、シールバー３１の熱画像（あるいは各部の温度）を見て、例えば、シールバー３１の両端部が所望の温度より低いことから、重なり部Ｓの温度が適正範囲を外れた等の判断をすることができ、温度制御手段１１に操作により入力を行って、ヒートブロック３２の温度を調節することによりシールバー３１の温度を調節することができる。

次に、重なり部Ｓが冷却用上側部材５と冷却用下側部材６との間に配置されたとき、冷却用上側部材５が下降して冷却用下側部材６との間に重なり部Ｓを挟み、水冷バー５１が重なり部Ｓに当接して重なり部Ｓの温度を変化（ここでは、下降）させる。なお、ヒートシール用上側部材３と冷却用上側部材５は同期して上下動し、重なり部Ｓの冷却時、フィルムＦは停止している。

そして、冷却用上側部材５が上昇すると、フィルムＦの送りが再開され、重なり部Ｓが撮像手段１０の撮像可能領域（ここでは、撮像手段１０の真下の領域）に至ると、まず、表側光源９１，９２が発光して（この間、裏側光源９３は発光しない。）撮像手段１０が重なり部Ｓを含む検査領域を撮像し、次に、裏側光源９３が発光して（この間、表側光源９１，９２は発光しない。）撮像手段１０が検査領域を撮像する。なお、表側光源９１，９２と裏側光源９３の発光順序は逆でもよい。また、ここでは、フィルムＦが停止している間に撮像手段１０による撮像を行うこととする（図４（ｂ）参照）。これにより、検査領域の反射光画像及び透過光画像が得られ、これらの画像データは判定手段１２に出力（送信）される。

判定手段１２は、受信した反射光画像及び透過光画像から、それぞれ重なり部Ｓに相当する部分を抽出し、それらの画像データに基づいて重なり部Ｓの溶着状態を判定する。この判定方法としては、種々の方法があるが、例えば、重なり部Ｓの画像データを多階調画像データとして、画素単位で、その濃度レベル（階調レベル）と、予め撮像された良品のマスタ画像データにおける基準濃度レベルとを比較して、基準濃度レベルとの差が予め定めた範囲を超える画素が、所定数以下であれば良、所定数を超えれば不良と判定する方法がある。判定手段１２は、不良と判定すると、その重なり部Ｓをヒートシールしたときのシールバー３１の熱画像（あるいは各部の温度）と、溶着状態の判定結果が不良である旨を示す警告とを、例えばモニタに表示すること等により外部に出力する。このとき、判定手段１２が、溶着が不足なのか過度なのか等、その不良の種類を判定して、出力することとしてもよいし、重なり部Ｓのどの部分が不良なのか、不良箇所を判定して出力することとしてもよい。また、その不良と判定された重なり部Ｓの反射光画像、透過光画像、又は、熱画像、若しくは、その熱画像から判定した重なり部Ｓの各部の温度を出力してもよい。

オペレータは、この警告と、シールバー３１の熱画像（あるいは各部の温度）とを見て、温度制御手段１１に操作により入力を行って、ヒートブロック３２の温度を調節することによりシールバー３１の温度を調節することができる。

このように、第１実施形態によれば、運転中に、センサ７１により非接触でシールバー３１の温度（特に、シールバー３１の長手方向にわたる全域の温度）を取得可能であるとともに、ヒートシール直後の重なり部Ｓの温度とシールバー３１の温度との関係を把握できるため、重なり部Ｓの温度がシールに適した温度となるようにシールバー３１の温度を制御することが容易となり、シールバー３１の温度が目標とする温度になっているかを運転中に監視することも容易となる。したがって、シール不良の防止が容易となる。

また、第１実施形態によれば、撮像手段１０により重なり部Ｓの溶着状態を取得可能であり、すなわち、運転中に、シールバー３１の温度と、重なり部Ｓの温度と、重なり部Ｓの溶着状態との関係を把握可能である。したがって、重なり部Ｓの溶着状態から適正な重なり部Ｓの温度範囲を決定するとともに、そのような適正な重なり部Ｓの温度範囲となるシールバー３１の温度範囲を決定することが可能となり、さらに、そのようなシールバー３１の温度範囲になっているかを運転中に監視できるので、シール不良の発生をよりよく防止可能となる。

なお、図１に二点鎖線で示すように赤外線放射表面温度センサ７３，７４を設け、水冷バー５１と水冷バー５１で冷却された直後の重なり部Ｓとを、センサ７３，７４で撮影し、それぞれの温度データ（熱画像）を取得し、判定手段１２に出力するように構成してもよい。運転中に、冷却直後の重なり部Ｓの温度と水冷バー５１の温度との関係を把握できるため、重なり部Ｓの温度が適正な温度となるように水冷バー５１の温度を制御することが容易となり、水冷バー５１の温度を運転中に監視することも容易となって、シール不良の防止がさらに容易となるからである。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、第１実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第１実施形態と同じ符号を付して、その説明を適宜省略する。図４に示すように、第２実施形態のシール装置１Ｂでは、温度検出手段７が、シールバー３１から放射された赤外線を反射鏡７６で反射させることにより、赤外線放射表面温度センサ７５に入射させ、そのセンサ７５でヒートシール直後の重なり部Ｓも撮影することにより、同一のセンサ７５でシールバー３１の温度データと重なり部Ｓの温度データとを取得する。なお、図４において、フィルムＦは矢印Ａ方向に送られるものとし、また、重なり部Ｓには、先行するものから順にＳ１，Ｓ２，…と番号を付している。

詳しくは、第２実施形態の温度検出手段７は、フィルムＦの表面側に配置されてフィルムＦに対して垂直となる方向から撮影を行うセンサ７５と、フィルムＦの表面側であってセンサ７５の下方に配置された反射鏡７６とを備えている。反射鏡７６は、反射面７６ａが赤外線を吸収し難い素材で形成され、シールバー３１の長手方向に沿った揺動軸７６ｂを備えて、図示しない揺動機構で揺動されることにより、揺動軸７６ｂを中心に揺動し、図４（ａ）に示すように、反射面７６ａがフィルムＦに対して垂直となる方向から所定の角度θ（ここでは、約４５°）傾斜した第１の姿勢と、図４（ｃ）に示すように、フィルムＦに対して垂直となる方向に沿った第２の姿勢とを取るように構成されている。反射鏡７６の揺動機構は、前述したタイミング制御手段に接続されて、所定のタイミングで反射鏡７６の姿勢を変更するように構成されている。

そして、反射鏡７６は、第１の姿勢を取ったときに、シールバー３１から放射された赤外線を反射してセンサ７５に入射させる位置に配置されるとともに、第２の姿勢を取ったとき、センサ７５による重なり部Ｓの撮影の妨げとならない位置に配置されている。また、シールバー３１を撮影するときのワーキングディスタンス、すなわち、シールバー３１の側端面３１ａから反射鏡７６の反射面を経てセンサ７５に至るまでの距離（図４（ａ）の二点鎖線矢印参照）と、重なり部Ｓ３を撮影するときのワーキングディスタンス、すなわち、重なり部Ｓ３からセンサ７５までの距離（図４（ｂ）の二点鎖線矢印参照）とは、等しくされている。

そして、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、図４（ａ）に示すように、重なり部Ｓ３がヒートシール用上側部材３とヒートシール用下側部材４との間に配置される直前のヒートシール用上側部材３が所定位置に上昇した時、シールバー３１をセンサ７５で撮影するが、このとき、反射鏡７６は第１の姿勢を取り、シールバー３１から放射された赤外線は、反射鏡７６で反射されてセンサ７５に導かれる。センサ７５で取得されたシールバー３１の熱画像は、判定手段１２に出力される。

次に、図４（ｂ）に示すように、重なり部Ｓ３は、下降したヒートシール用上側部材３と、ヒートシール用下側部材４との間に挟まれて、シールバー３１が当接することによりヒートシールされる。また、冷却用上側部材５も同時に下降し、先行する重なり部Ｓ２に水冷バー５１が当接して重なり部Ｓ２を冷却する。このときフィルムＦは停止しており、撮像手段１０は、さらに先行する重なり部Ｓ１を、第１実施形態と同様に撮像して、反射光画像と透過光画像とを取得し、判定手段１２に出力する。なお、図４（ｂ）では反射鏡７６が第２の姿勢を取っているが、このときの反射鏡７６の姿勢は問わない。

そして、図４（ｃ）に示すように、ヒートシール用上側部材３が上昇すると、同時に冷却用上側部材５も上昇し、第１実施形態と同様に、フィルムＦの送りが再開されて重なり部Ｓ３がセンサ７５の真下の撮影領域に至った時、センサ７５は重なり部Ｓ３を撮影する。この時、反射鏡７６は、センサ７５による撮影を妨げないように、第２の姿勢を取る。センサ７５で撮影された重なり部Ｓ３の熱画像は、判定手段１２に出力される。

以上のように構成された第２実施形態のシール装置１Ｂによれば、同一のセンサ７５でシールバー３１の熱画像と重なり部Ｓの熱画像とを取得できるので、赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。

なお、シール装置１Ｂでは、温度検出手段７が、反射鏡７６で当接部材（ここでは、シールバー３１）から放射された赤外線を反射させ、重なり部Ｓから放射された赤外線は反射させないことにより、同一のセンサ７５で当接部材の温度データと重なり部Ｓの温度データとを取得したが、フィルムＦとセンサ７５との位置関係等によっては、重なり部Ｓから放射された赤外線も、反射鏡７６あるいは反射鏡７６とは別の反射鏡で反射させて、センサ７５に入射させることとしてもよい。

次に、第２実施形態の変形例について説明する。

〈図５、６に示す変形例〉反射鏡７６は、反射面７６ａを複数有するものとしてもよい。図５、６に示す変形例では、反射鏡７６を、各側面が各々矩形状の反射面７６ａとされた正多角柱状（ここでは、正三角柱状）とし、その正多角柱の軸７６ｃを中心に回転可能としている。すなわち、反射鏡７６は、軸７６ｃに直交する断面形状が正多角形（ここでは、正三角形）をなして、反射面７６ａを３つ有している。そして、図５、６において実線で示す反射鏡７６のように、反射鏡７６が所定の第１の回転角度であるときには、シールバー３１から放射された赤外線が反射面７６ａで反射されてセンサ７５に入射するとともに、重なり部Ｓから放射された赤外線は反射鏡７６で妨げられてセンサ７５に入射せず、図５、６において二点鎖線で示す反射鏡７６のように、反射鏡７６が第１の回転角度とは異なる所定の第２の回転角度であるときには、重なり部Ｓから放射された赤外線が、反射鏡７６で妨げられずにセンサ７５に入射するとともに、シールバー３１から放射された赤外線は、反射面７６ａで反射されるもののセンサ７５には入射しないように構成されている。

図５、６に示す変形例によれば、軸７６ｃを一方向に回転させればよいため、機構が簡単となり、また、軸７６ｃに対して反射鏡７６の重量がバランスよく掛かるため、故障の虞が低減される。さらに、複数の反射面７６ａを利用可能であるため、高速処理が可能となる。

〈図７に示す変形例〉図７に示す変形例では、ヒートシール用下側部材４が有する当接部材（ここでは、図３に示すラバー台４２及びラバー４１）の温度を、赤外線放射表面温度センサ７７と反射鏡７８とにより検出している。センサ７７及び反射鏡７８は、フィルムＦの裏面側に配置され、ここでは、フィルムＦを挟んで、センサ７５及び反射鏡７６に対して対称的に配置されているが、必ずしも対称的としなくてもよい。また、反射鏡７６は揺動軸７６ｂを軸として揺動するように構成され、センサ７７は重なり部Ｓの温度を検出するように構成されているが、反射鏡７８は揺動せず、ラバー台４２及びラバー４１の側面を含む撮影領域からの赤外線を反射してセンサ７７に入射可能な位置及び角度で固定とする。なお、反射鏡７８を揺動可能として、重なり部Ｓの温度をセンサ７７で検出するようにしてもよい。

図７に示す変形例によれば、ヒートシール用下側部材４の当接部材の温度データをも取得可能であるため、より細かい温度管理が可能となり、シール不良の発生をよりよく防止可能となる。

〈図８に示す変形例〉図８に示す変形例は、１台のセンサ７５で、ヒートシール用上側部材３の当接部材（ここでは、シールバー３１）と、ヒートシール用下側部材４の当接部材（ここでは、ラバー台４２及びラバー４１）の両方の温度データを取得するものである。この変形例では、反射鏡７６，７８は上述した図７に示す変形例と同様に配置されている。また、フィルムＦの表面側には、反射鏡７６が反射した赤外線を順に反射してセンサ７５に入射させる反射鏡８０，８１，８２が配置され、フィルムＦの裏面側には、反射鏡７８が反射した赤外線を順に反射してセンサ７５に入射させる反射鏡８３，８４，８５が配置されている。反射鏡７６は揺動軸７６ｂを中心に揺動可能であり、フィルムＦの重なり部Ｓから放射された赤外線を遮らない姿勢（ここでは、図４（ｂ）に示すように、フィルムＦに対して垂直な方向に沿った姿勢）を取ることができ、かかる姿勢を取ったときに、センサ７５は重なり部Ｓの温度を検出可能である。

図８に示す変形例は、当接部材が重なり部Ｓの表面側と裏面側とにそれぞれ設けられている場合において、温度検出手段７が、反射鏡７６，７８，８０，８１，８２，８３，８４，８５で、重なり部Ｓの表面側の当接部材（ここでは、シールバー３１）及び重なり部Ｓの裏面側の当接部材（ここでは、ラバー台４２及びラバー４１）から放射された赤外線を反射させることにより、同一のセンサ７５で、重なり部Ｓの表面側の当接部材の温度データと重なり部Ｓの裏面側の当接部材の温度データとを取得するものである。また、ここでは、センサ７５で重なり部Ｓの温度データも取得することとしているが、センサ７５とは異なる赤外線放射表面温度センサで、重なり部Ｓの温度データを取得することとしてもよい。

図８に示す変形例によれば、重なり部Ｓの表面側の当接部材と裏面側の当接部材の両方の温度を検出する場合の赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。

なお、重なり部Ｓの表面側及び裏面側の当接部材とセンサとの位置関係等によっては、一方の当接部材からの赤外線のみ反射鏡で反射させることとしてもよい。

［第３実施形態］
次に、図９、１０に基づいて、第３実施形態のシール装置１Ｃについて説明するが、第１実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第１実施形態と同じ符号を付して、その説明を適宜省略する。シール装置１Ｃは、フィルムＦの長さ方向に沿ったシールを行うものであり、図９に示すように、ヒートシール用上側部材３及びヒートシール用下側部材４が、それらの長手方向がフィルムＦの長さ方向（図９の矢印Ａ方向）に沿うように、配置されている。

シール装置１Ｃは、ヒートシール用上側部材３及びセンサ７１に対して角度が固定された（すなわち、揺動しない）反射鏡８６を備え、反射鏡８６により、シールバー３１から放射された赤外線を反射してセンサ７１に入射させ、センサ７１でシールバー３１の温度データを取得する。また、シール装置１Ｃは、ヒートシールされた直後の重なり部Ｓを、センサ７１とは別のセンサ７２で撮影し、重なり部Ｓの温度データを取得する。

また、２面取りの場合、図１０に示すように、シール装置１Ｃは、フィルムＦの幅方向に並んだ３つのヒートシール用上側部材３及びヒートシール用下側部材４を備えて、３箇所を同時にヒートシールするように構成されている。そして、３つのヒートシール用上側部材３のそれぞれに対して、反射鏡８６及びセンサ７１が設けられている。なお、図１０では図示しないが、センサ７２も同様にフィルムＦの幅方向に並んで３つ設けられている。

シール装置１Ｃのように、反射鏡８６を用いてシールバー３１から放射される赤外線を反射させ、センサ７１に入射させれば、センサ７１の配置スペースの問題等から、センサ７１で直接シールバー３１を撮影できない場合であっても、シールバー３１の温度データを取得可能である。

［その他の変形例・適用例］
以下、その他の変形例・適用例について説明する。

（１）図１１に示すように、ヒートシール用下側部材４を、ヒートシール用上側部材３と同様に、ヒートブロック４３にシールバー（熱板）４７が取り付けられたものとしてもよい。かかる場合、ヒートシール用下側部材４における当接部材であるシールバー４７の温度データを、例えば、図７に示すように、反射鏡７８を用いてセンサ７７で取得することが考えられる。

（２）図１２に示すように、ヒートブロック３２を複数の部分に区分（特に長手方向に沿って複数の部分に区分）したときの各部分に、それぞれ温度変化手段を設けることとしてもよい。ここでは、温度変化手段として、ヒートブロック３２の左側部３２ａにヒータ３５ａ、中央部３２ｂにヒータ３５ｂ、右側部３２ｃにヒータ３５ｃを設けている。なお、温度センサ３６ａ，３６ｂ，３６ｃも、各部分に設けている。ヒートブロック３２の左側部３２ａ、中央部３２ｂ、右側部３２ｃは、シールバー３１の左側部、中央部、右側部にそれぞれ対応している。すなわち、図１２に示す変形例では、当接部材（ここでは、シールバー３１）を複数の部分に区分（ここでは、長手方向に沿って左側部と中央部と右側部とに区分）したときの各部分に対応して、当該部分の温度を変化させる温度変化手段が設けられている。これによれば、当接部材の各部分の温度を別々に変化させられるので、よりよくシール不良を防止可能である。

（３）第１実施形態においては、フィルムＦが送られているとき（流れているとき）にセンサ７２で重なり部Ｓを撮影することとしたが、フィルムＦの間欠停止時に重なり部Ｓを撮影することとしてもよい。かかる場合には、重なり部Ｓを撮影するセンサ７２をフィルムＦの送り方向に沿って移動可能とすることが好ましい。製造する袋によって重なり部ＳのピッチＰ（図４（ｂ）参照）が異なり、重なり部Ｓの停止位置が異なるからである。

（４）第１，２実施形態では、撮像手段１０としてエリアセンサである可視光カメラを用いたが、フィルムＦを全幅にわたって撮像可能なラインセンサを用いてもよい。そして、撮像手段１０による撮像を、フィルムＦが送られているときに行ってもよい。また、撮像手段１０として複数の可視光カメラを設け、１の可視光カメラで反射光画像を、他の可視光カメラで透過光画像を取得するように構成してもよい。かかる場合、反射光画像を得るときと透過光画像を得るときとで撮像位置を異ならせることができる。

（５）可視光照射手段９における表側光源及び裏側光源の数は問わない。また、フィルムＦが光透過性を有しない場合等には、裏側光源を設けなくてもよく、透過光画像のみで溶着状態を判定する場合等には、表側光源を設けなくてもよい。すなわち、可視光照射手段９は、表側光源又は裏側光源の少なくとも一方を有していればよい。

（６）センサ７１による撮影領域は、ここでは、シールバー３１の側端面３１ａを含む領域としたが、シールバー３１の下端面（すなわち、凸部３１ｂの下面）を含む領域としてもよいし、シールバー３１の側端面３１ａの一部の領域や下端面の一部の領域としてもよい。要するに、当接部材における温度を監視したい領域が含まれていればよい。また、センサ７１による撮影領域を、ヒートブロック３２の側面を含む領域としてもよい。シールバー３１の撮影が困難な場合等には、シールバー３１の温度データの代わりに、ヒートブロック３２の温度データを用いればよいからである。かかる場合、当接部材に相当するものは、ヒートブロック３２とシールバー３１とからなる部分であり、当接部材の温度データとしてヒートブロック３２の温度データを用いる。すなわち、当接部材とは、重なり部Ｓに当接する部分を含む部材であればよく、その範囲は変更可能であり、複数の部材からなるものでもよく、１つの部材の一部であってもよい。

（７）温度制御手段１１が、温度検出手段７から出力された温度データに基づいて、（オペレータの操作によらずに自動的に）当接部材の温度を制御するように構成してもよい。例えば、図１２に示すようにヒートブロック３２に、ヒータ３５ａ，３５ｂ，３５ｃを設け、判定手段１２が、温度検出手段７から出力されたシールバー３１の温度データと重なり部Ｓの温度データとに基づいて、シールバー３１の左側部の温度が低いために、重なり部Ｓの左側部の温度が適正範囲よりも低いと判定すると、温度制御手段１１に制御信号を送信し（図２の矢印Ｂ参照）、温度制御手段１１が、シールバー３１の左側部の温度が上昇するように、ヒータ３５ａによってヒートブロック３２の左側部３２ａの温度を上昇させる等である。なお、温度制御手段１１と判定手段１２とを同一の機器（例えばコンピュータ）が兼ねることとしてもよい。

（８）判定手段１２が、重なり部Ｓの溶着状態を示すデータと温度検出手段７から出力された温度データとに基づいて、温度制御手段１１に制御信号を送信し、温度制御手段１１が（オペレータの操作によらずに自動的に）当接部材の温度を制御するように構成してもよい。すなわち、温度制御手段１１が、重なり部Ｓの溶着状態を示すデータと温度検出手段７から出力された温度データとに基づいて、当接部材の温度を制御するように構成してもよい。例えば、図１２に示すようにヒートブロック３２に、ヒータ３５ａ，３５ｂ，３５ｃを設け、判定手段１２が、重なり部Ｓの左側部の温度が高いために、重なり部Ｓの左側部に過度の溶着が生じていると判定すると、温度制御手段１１に制御信号を送信し、温度制御手段１１が、シールバー３１の左側部の温度が下降するように、ヒータ３５ａを制御する等である。

（９）温度検出手段７が取得した温度データ（熱画像）を必ずしも判定手段１２に出力しなくてもよく、例えば、温度検出手段７が取得した熱画像をそのままモニタ（画像表示装置）に出力（表示）して、オペレータがその熱画像を見て、良好な状態のときに取得しておいたマスタ画像と比較して温度が低過ぎる等を判断し、温度制御手段１１に対し操作を行って、当接部材の温度を調節することとしてもよい。

（１０）当接部材において赤外線放射表面温度センサにより撮影される面に、赤外線放射率を高めるための黒体塗料を塗布する等、赤外線放射率を高めるための層を設けてもよい。

（１１）本願発明は、図３や図１１に示す形態のヒートシール装置Ｈを備えたシール装置に限らず、例えば、図３に示す形態とは逆に、シールバーがフィルムの下方に配置され、ラバー台に取り付けられたラバーがフィルムの上方に配置された形態のヒートシール装置や、ヒートシール用下側部材４として、複数のヒートシール用上側部材３の共通の受け部材としても使用可能な定盤と称されるものを用いるヒートシール装置を備えたシール装置にも適用可能なものである。

（１２）本願発明は、製袋機のシール装置に限らず、包装機等のシール装置にも適用可能なものである。また、フィルムＦを間欠送りとせず、連続送りしつつシールするシール装置にも適用可能なものである。上述したように、撮影時間をフィルムＦの送り速度に比して十分に短い時間とすればよいからである。

１，１Ｂ，１Ｃ…シール装置
７…温度検出手段
９…可視光照射手段
１０…撮像手段
１１…温度制御手段
１２…判定手段
３１…シールバー（当接部材）
３５，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ…ヒータ（温度変化手段）
４１…ラバー（当接部材）
４２…ラバー台（当接部材）
７１，７２，７５，７７…赤外線放射表面温度センサ
７６，７８，８０，８１，８２，８３，８４，８５…反射鏡
９１，９２…表側光源
９３…裏側光源
Ｆ…フィルム
Ｓ…重なり部

Claims (5)

1. フィルム同士の重なり部をヒートシールするシール装置において、
   温度を変化可能に構成されて、前記重なり部をヒートシールするために、又は、ヒートシールされた後の前記重なり部を冷却するために、前記重なり部に当接して前記重なり部の温度を変化させる当接部材と、
   １又は複数の赤外線放射表面温度センサを用いて、前記当接部材の温度データと、前記当接部材が当接した後の前記重なり部の温度データとを取得して出力する温度検出手段と、
   前記当接部材の温度を制御する温度制御手段と、
   を備えることを特徴とするシール装置。
2. 前記当接部材が当接した後の前記重なり部の表面に可視光を照射する表側光源、又は、前記当接部材が当接した後の前記重なり部の裏面に可視光を照射する裏側光源の少なくとも一方を備えた可視光照射手段と、
   前記可視光照射手段で照射されたときの前記重なり部を、前記重なり部の表面側から撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段から出力された画像データに基づいて、前記重なり部の溶着状態を判定し、当該判定結果を出力する判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載のシール装置。
3. 前記温度検出手段が、反射鏡で前記当接部材及び／又は前記重なり部から放射された赤外線を反射させることにより、同一の前記赤外線放射表面温度センサで前記当接部材の温度データと前記重なり部の温度データとを取得することを特徴とする請求項１又は２記載のシール装置。
4. 前記当接部材が前記重なり部の表面側と裏面側とにそれぞれ設けられ、
   前記温度検出手段が、反射鏡で前記表面側の前記当接部材及び／又は前記裏面側の前記当接部材から放射された赤外線を反射させることにより、同一の前記赤外線放射表面温度センサで前記表面側の前記当接部材の温度データと前記裏面側の前記当接部材の温度データとを取得することを特徴とする請求項１又は２記載のシール装置。
5. 前記当接部材を複数の部分に区分したときの各部分に対応して、当該部分の温度を変化させる温度変化手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシール装置。
   

Images