JP2020142819A - 包装体の検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】充填包装機によって連続して製造される包装体を、製造ラインにおいて全数検査することができ、しかも各種の包装体において必要とされる各耐圧強度まで包装体を押圧し、これによって発生する目視では確認することのできないような微細な貫通孔をも自動検出することができる包装体の検査システムを提供する。【解決手段】軟包装フィルムからなる包装袋内に被包装物を充填包装してなる包装体を一定の方向に移送する搬送用コンベアと、該搬送用コンベアに対向して位置し、前記包装体を接圧しながら前記搬送用コンベアと同一方向に移送させる加圧用コンベアを具える加圧部と、該加圧部を上下動させる加圧手段とを備え、前記搬送用コンベア上の包装体を、前記加圧部と前記搬送用コンベアとの間で挟持して加圧する加圧装置と、該加圧装置によって加圧された後の包装体を撮像する撮像装置と、を備える包装体の検査システム。【選択図】図１

Description

この発明は、充填包装機等によって製造される軟包装フィルムからなる包装袋内に液状の被包装物を充填包装してなる包装体の不良（貫通孔の発生やシール強度不足等）を、製造されたすべての包装体に対して、その製造工程で簡単に検査することができる包装体の検査システムに関する。

飲食品や薬剤、化学品等の液状の被包装物を充填包装するための充填包装機が広く知られている。この充填包装機によれば、例えば走行する長尺の帯状の軟包装フィルムを幅方向中央位置で二つに折り畳み、重なり合う端縁部同士を縦方向に連続にヒートシール（縦シール）して筒状体とした後、該筒状体内に被包装物を充填しながら幅方向に一定の間隔をあけてヒートシール（横シール）することで包装体を連続して製造することができる。

このような包装体においては、包装袋に貫通孔やシール不良が発生すると、その部分から被包装物が漏出したり、細菌等が侵入したりするおそれがあるため、包装体を出荷する前に検査を行い、不良品を選別する必要がある。

包装体に生じる貫通孔等は微細なため肉眼で検出することが難しく、とくにヒートシール部のシール強度は、実際に押圧力を加えてみなければ判断することができないため、一般的には、上記のように連続して製造される包装体の中から一部を抜き取り、抜き取った包装体に対してそれぞれ耐圧試験機を用いて耐圧試験（例えば１００ｋｇで６０秒間荷重）を行って圧力の変化から貫通孔等の発生やシール強度の良否の判定を行っていた。

このように連続して製造される包装体の中から一部を抜き取って検査する方法では、検査した包装体以外に不良品が含まれていたとしても検出することができず、そのまま出荷されてしまう可能性があり、また、製造ラインとは別のラインで検査を行う必要があるため、手間がかかり、製造者にとって大きな負担となっている。

そのため、特許文献１には、製造ラインで液漏れの発生を検知する装置として、製造された包装体を押圧ローラによって押圧し、これによって破袋等して液状物が漏出して押圧ローラ等に付着すると、該液状物をセンサによって検知し、不良品として排出することが開示されている。

また、特許文献２では、一定の間隔をあけて対向設置された上下一対のコンベア間に検査すべき包装体を移送させ、その際に一対のコンベア間に生じる押圧力を秤量計によって測定し、この測定値によって密封不良の包装体を検出する装置が開示されている。

特開２００６−１８４０４６号公報 特開２００３−０７５２８５号公報

上記特許文献１の装置では、包装体から漏出した液状物をセンサによって検出する方法を利用しているため、例えばシール強度不足によって時間経過後に破袋して液漏れが発生するような不良品までは検出することができず、特許文献２の装置では、包装体の厚みよりもやや狭い幅に調整されたコンベア間に包装体を移送させ、その際にコンベア間に生じる押圧力（一定圧力値を下回ったこと）によって不良品を検出する方法を利用しているため、包装体として必要な耐圧強度（シール強度）まで、該包装体を押圧することができず、いずれも不良品を検出する装置としては不十分であった。

そこで本願発明では、充填包装機によって連続して製造される包装体を、製造ラインにおいて全数検査することができ、しかも各種の包装体において必要とされる各耐圧強度まで包装体を押圧し、これによって発生する目視では確認することのできないような微細な貫通孔をも自動検出することのできる包装体の検査システムを提供することを目的とする。

発明者らは、上記目的を実現すべく研究開発を行った結果、従来の包装体の耐圧試験では、例えば包装体に１００ｋｇの荷重を６０秒間加えることで、その耐圧強度を検査していたが、従来と同程度の変形負荷を包装体に加えることができれば短時間の押圧であっても同様の検査結果が得られることが分かった。
そこで、本発明は、軟包装フィルムからなる包装袋内に被包装物を充填包装してなる包装体を一定の方向に移送する搬送用コンベアと、該搬送用コンベアに対向して位置し、前記包装体を接圧しながら前記搬送用コンベアと同一方向に移送させる加圧用コンベアを具える加圧部と、該加圧部を上下動させる加圧手段とを備え、前記搬送用コンベア上の包装体を、前記加圧部と前記搬送用コンベアとの間で挟持して加圧する加圧装置と、該加圧装置によって加圧された後の包装体を撮像する撮像装置と、を備えていることを特徴とする。

なお、本発明の包装体の検査システムについては、さらに下記のような構成にすることがより好ましい解決手段となる。即ち、
（１）前記加圧装置は、前記加圧部が、前記包装体の通過に伴って押し上げられる一方、前記包装体の通過後に、前記加圧手段を介して降下して元の位置に戻るように構成されていること、
（２）前記加圧装置は、前記加圧部が、前記加圧手段によって前記搬送用コンベア上の前記包装体の通過のタイミングに合わせて上下動するように構成されていること、
（３）前記加圧装置が、複数台設けられていること、
（４）前記撮像装置によって撮像された画像と基準データとの比較により、該撮像画像に映る包装体の良否を判定する判定装置を備えていること、
である。

本発明の包装体の検査システムによれば、充填包装機によって連続して製造される包装体を、順次に搬送用コンベアで移送しながら加圧装置によって短時間で加圧して圧縮することで、製造ラインにおいてすべての包装体に対し耐圧検査を実施することができるため、耐圧検査に要する時間およびコスト等を削減することができる。

しかも本発明によれば、加圧後の包装体を撮像する撮像装置を設け、その撮像画像を観察することで、ヒートシール部分のシール後退のみならず、目視では確認することができないような微細な貫通孔、さらには時間経過後に徐々に液漏れを発生させるようなシワ等による導通部をも検出することができるようになり、包装体の良否の判定精度が向上し、不良品が過って出荷されることを阻止することができる。

また、本発明の包装体の検査システムによれば、搬送用コンベアに対向して設置された加圧装置を構成する加圧部（加圧用コンベア）の圧力や、加圧用コンベアと搬送用コンベアとの距離（クリアランス）、加圧回数等を適宜設定することで、各種の包装体の検査に簡単に対応することができる。

また、本発明の包装体の検査システムによれば、前記撮像装置によって撮像された画像から、該撮像画像に映る包装体の良否を判定する判定装置を設けることで、充填包装機によって製造されるすべての包装体の良否を自動で判定することができるようになり、製造者の負担を軽減することができる。

本発明の包装体の検査システムの一実施形態を示す図である。 加圧装置を拡大して示す図である。 従来の検査方法によって包装体の圧縮量を計測する方法を示す図である。 加圧装置を拡大して示す図であり、（ａ）は加圧部の降下前（包装体の押圧前）の状態であり、（ｂ）は加圧部の降下時（包装体の押圧時）の状態を示す。 判定装置において不良品と判定された包装体の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の包装体の検査システムの一実施形態を示す側面図である。
図１に示すように、本実施形態にかかる包装体の検査システム１は、充填包装機（図示しない）によって製造された軟包装フィルムからなる包装袋に被包装物が充填包装されてなる包装体Ｗが順次搬送され、図では左から右方向に移送する搬送用コンベア２と、搬送用コンベア２に対向して位置し、搬送用コンベア２上の包装体Ｗを加圧する加圧装置３と、加圧装置３によって加圧（圧縮）された後の包装体Ｗを撮像する撮像装置４から構成されている。

なお、軟包装フィルムとは、食品や化粧品の包装等に用いられる柔軟性に富んだフィルム材料であり、例えばナイロン、ポリエチレンテレフタレート、アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、アイオノマー、紙や布、金属箔などを材料とし、必要に応じて、適宜フィルムやシート状の各種材料を積層した状態で用いることもできる。

搬送用コンベア２は、モータ（図示しない）によって回転ローラ５が矢印の方向へ回転することで帯状のベルト６が移動し、これによって包装体Ｗを図の左から右方向へと搬送するように構成されている。
なお、搬送用コンベア２の搬送速度（回転ローラ５の回転速度）は、充填包装機の充填速度に同期して制御することが好ましく、これによれば順次製造される包装体Ｗを一定の間隔で搬送することができる。

加圧装置３は、下部に位置する加圧部７が、上部に位置する加圧手段８を介して搬送用コンベア２に対して上下動するように構成されている。なお、加圧部７は、下端部に加圧用コンベア９を具え、加圧用コンベア９は、搬送用コンベア２と並行に位置すると共に、内蔵するモータ１０によって回転ローラ１１が矢印の方向（回転ローラ５と反対方向）に回転することで、帯状のベルト１２が搬送用コンベア２と同一速度で、図の左から右方向に移動するように構成されている。また、加圧手段８としては、エアシリンダーやスプリング、モータ、おもりなどを用いることができる。

本実施形態では、加圧部７が、下端部の加圧用コンベア９と搬送用コンベア２との距離（クリアランス）が、包装体Ｗの厚みＨ（図２：搬送用コンベア２上に寝かした状態での厚み）よりも小さくなるように配置されている。これにより、包装体Ｗが加圧装置３に到達すると、包装体Ｗが例えばスプリングからなる押圧手段８を押し縮めながら加圧用コンベア９を押し上げると共に、上記したように搬送用コンベア２と加圧用コンベア９とが、同一速度で、同一方向に移動するように構成されているため、包装体Ｗは、搬送用コンベア２（ベルト６）と加圧用コンベア９（ベルト１２）とによって上下から挟み込まれた状態で搬送されながら、適宜の圧力および時間で圧縮されることになる。

図２は、加圧装置３を拡大して示す図であり、包装体Ｗは加圧部７の加圧用コンベア９（ベルト１２）を押し上げると共に、該加圧用コンベア９と搬送用コンベア２によって挟圧（圧縮）されている。

なお、加圧部７は、包装体Ｗが通過し終わると、押圧手段８として例えばスプリングが伸張することで降下して元の位置に戻ることになり、常に加圧用コンベア９と搬送用コンベア２との距離（クリアランス）が一定に保たれることになる。

加圧用コンベア９と搬送用コンベア２との距離（クリアランス）は、包装体Ｗの品種等に応じて各種の方法で決定することが好ましく、例えば図１および図２に示すように加圧部７と加圧手段８との間に例えばロードセルなどの秤量手段１３を設け、包装体Ｗを通過させた際の検知値に基づいて、加圧部７（加圧用コンベア９）の位置を決定することや、図３に示すように従来の耐圧検査方法で包装体Ｗを押圧（一対の板材によって包装体Ｗを挟持し、上方から１００ｋｇ×６０秒等の条件で押圧）し、その際の圧縮された包装体Ｗの厚みＤを計測しておき、該厚みＤになるように加圧部７（加圧用コンベア９）を位置させることや、図１、２に示すようにストッパー１４を設けて、該ストッパー１４の位置により加圧部７（加圧用コンベア９）の位置を制御することで決定することが好ましい。

加圧用コンベア９と搬送用コンベア２による包装体Ｗの加圧（挟圧）時間としては、搬送用コンベア２の速度によって決定されるが、充填包装機によって連続して製造されるすべての包装体Ｗに対して順次に加圧を行うため短時間であることが好ましく、充填包装機の製袋速度に合わせて０．１〜１０秒、より好ましくは０．１〜２秒とする。

なお、加圧装置３は、包装体Ｗの品種や、加圧用コンベア９および搬送用コンベア２等の仕様や、包装体Ｗとして必要とされる耐圧性能等に合わせて直列に複数台設けて、包装体Ｗを複数回、加圧するようにしてもよい。
また、包装体Ｗの加圧装置３による加圧処理数量が、充填包装機からの生産数量に追いつかない時などは、加圧装置３を並列に複数台設置して、同時に複数個の包装体Ｗを加圧できるようにしてもよい。

また、加圧装置３には、例えばリミットスイッチなどのセンサを設けておくことが好ましく、これによれば例えば秤量手段１３の計測値が基準値以下となった場合に、包装体Ｗの破袋を検知し、自動で充填包装機や搬送用コンベア２等を停止することができる。

加圧装置３の他の一実施形態を以下に示す。上記実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本実施形態の加圧装置３は、図４に示すように主に加圧部７と、該加圧部７を搬送用コンベア２に対して上下方向に駆動させる加圧手段８とから構成されている。加圧手段８としては、例えばモータやエアシリンダー、スプリング、おもりなどを用いることができる。加圧部７は、上記実施形態と同様に下端部に加圧用コンベア９を具え、該加圧用コンベア９は、搬送用コンベア２と並行に位置すると共に、内蔵するモータ１０によって回転ローラ１１が矢印の方向（回転ローラ５と反対方向）に回転することで、帯状のベルト１２が搬送用コンベア２と同一速度で、図の左から右方向に移動するように構成されている。

加圧装置３は、例えば、充填包装機の充填速度や搬送速度等の製袋条件に基づいて制御され、包装体Ｗが搬送用コンベア２によって加圧装置３位置に到達するのに合わせて加圧手段８が作動し、加圧部７が該包装体Ｗに向かって降下する。なお、図４（ａ）は加圧部７の降下前（包装体Ｗの押圧前）の状態であり、図４（ｂ）は加圧部７の降下時（包装体Ｗの押圧時）の状態を示す。

加圧装置３によって加圧された包装体Ｗは、図１に示すように順次、搬送用コンベア２によって下流側に移送され、すべての包装体Ｗが撮像装置４によって撮像される。なお、包装体Ｗは、包装体Ｗ全体を撮像しても、特定の位置だけを撮像しても良いが、とくに、ヒートシール部分のシール不良によって液漏れが発生しやすいことから、該ヒートシール部分を撮像することが好ましい。

撮像装置４は、包装体Ｗに発生する数μｍ程度のピンホールやシワ等を撮像できるものであることが好ましく、例えばＣＣＤカメラやＸ線カメラ、赤外線カメラ等を用いることができる。とくに、Ｘ線カメラを用いた場合には、包装体Ｗを構成する軟包装フィルムが、柄や模様を有する場合であっても、Ｘ線が軟包装フィルムを透過して貫通孔やシワ等の欠陥位置で反射するため、該欠陥部分のラインが浮かび上がり、鮮明に撮像することができるため好ましい。

前記撮像装置４によって撮像された画像データは、図１に示すように順次に、ＣＰＵやメモリー等を備えるコンピュータからなる判定装置１５に送信され、例えば判定装置１５内に予め蓄積された基準条件（基準となる画像データや特徴データ等）と比較することによって、画像データに映る包装体Ｗの良否が自動で判定される。なお、前記基準条件としては、例えば、包装体の温度分布や包装体の形状を予めスキャンした画像データなども用いることができる。このように画像データを判定に用いることで、目視では視認することができないような微細な貫通孔等をも検出することができるようになる。

撮像装置４によって撮像された包装体Ｗのうち、判定装置１５において不良品と判定された包装体Ｗの一例を図５に示す。図５（ａ）は、包装体Ｗの被包装物の充填スペースに発生したピンホールが不良箇所１７として検出されたケースであり、図５（ｂ）は、シール強度不足によって上側ヒートシール部１６の内側縁に発生したシール後退部分が不良箇所１７として検出されたケースであり、図５（ｃ）は、上側ヒートシール部１６に発生した貫通孔が不良箇所１７として検出されたケースであり、図５（ｄ）は、上側ヒートシール部に発生したシワが不良箇所１７として検出されたケースである。

撮像装置４によって撮像された包装体Ｗのうち、判定装置１５において「良品」と判定されたものは、次工程の梱包装置へと移送され、所要数毎に梱包されて出荷される。一方、判定装置１５において包装体Ｗが「不良品」と判定されると、例えば、判定装置１５から搬送用コンベア２の制御部に排除信号が出力され、不良品の包装体Ｗを良品とは別のラインから排出したり、搬送用コンベア２を停止することで、不良品の包装体Ｗが過って出荷されることを阻止する。

判定装置１５には、「不良品」と判定された包装体Ｗの不良原因を特定する解析部と、該解析部の解析結果に基づいて、充填包装機の生産条件（ヒートシール条件や軟包装フィルムのテンション等）の適正値を算出する演算部とを設けることが好ましく、例えば演算部によって算出した適正な条件を充填包装機の制御部へと送信して自動で設定変更（フィードバック）すれば、操業を停止することなく不具合を解決することができ、また製造者の負担を軽減することができる。

また、包装体Ｗを構成する軟包装フィルムに、予めバーコードやＱＲコード（登録商標）等を印字しておくことが好ましく、これによれば判定装置１５によって不良品と判定された包装体Ｗを簡単に特定することができ、良品と不良品の振り分けも容易になる。

本発明の包装体の検査システムは、縦型充填包装機や横型充填包装機、セーラーを具える背貼り形包装体の充填包装機などの包装体が連続的または間欠的に順次に製造される各種の包装機において、製造ラインと同一のライン上で製造したすべての包装体を検査する際に好適に利用することができる。また、アウトライン検査装置としても利用することができる。

１ 検査システム
２ 搬送用コンベア
３ 加圧装置
４ 撮像装置
５ 回転ロール
６ ベルト
７ 加圧部
８ 駆動部
９ 加圧用コンベア
１０ モータ
１１ 回転ロール
１２ ベルト
１３ 秤量装置
１４ ストッパー
１５ 判定装置
１６ 上側ヒートシール部
１７ 不良箇所
Ｗ 包装体

Claims (5)

1. 軟包装フィルムからなる包装袋内に被包装物を充填包装してなる包装体を一定の方向に移送する搬送用コンベアと、
   該搬送用コンベアに対向して位置し、前記包装体を接圧しながら前記搬送用コンベアと同一方向に移送させる加圧用コンベアを具える加圧部と、該加圧部を上下動させる加圧手段とを備え、前記搬送用コンベア上の包装体を、前記加圧部と前記搬送用コンベアとの間で挟持して加圧する加圧装置と、
   該加圧装置によって加圧された後の包装体を撮像する撮像装置と、
   を備えていることを特徴とする包装体の検査システム。
2. 前記加圧装置は、前記加圧部が、前記包装体の通過に伴って押し上げられる一方、前記包装体の通過後に、前記加圧手段を介して降下して元の位置に戻るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の包装体の検査システム。
3. 前記加圧装置は、前記加圧部が、前記加圧手段によって前記搬送用コンベア上の前記包装体の通過のタイミングに合わせて上下動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の包装体の検査システム。
4. 前記加圧装置が、複数台設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の包装体の検査システム。
5. 前記撮像装置によって撮像された画像と基準データとの比較により、該撮像画像に映る包装体の良否を判定する判定装置を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の包装体の検査システム。

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