JP2023071386A - 熱シール装置および制御方法。 - Google Patents

熱シール装置および制御方法。 Download PDF

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Abstract

【課題】インパルスヒータをフィードバック制御することが可能な熱シール装置を提供すること。【解決手段】熱シール装置１が、取付面を含むヒートバーと、取付面の少なくとも一部を覆うシール面を有する伸縮性のシート部材と、取付面およびシール面の間に配置されたインパルスヒータと、取付面およびシール面の間でインパルスヒータに隣接して配置された温度センサとを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、熱シール装置および熱シール装置の制御方法に関する。
特許文献１には、シールバーと、ヒータを制御する制御部とを備える熱シール装置が開示されている。前記熱シール装置では、シールバーが、シール面を有する棒状の本体と、本体の内部に設けられたヒータと、本体の内部においてシール面およびヒータの間に設けられた温度センサとを有している。
特開２０１８－１０３９９５号公報
ところで、前記熱シール装置において、内蔵されているヒータの代わりにシール面に配置されたインパルスヒータを用いる場合、インパルスヒータは応答時間が早いため、本体に内蔵された温度センサでは、インパルスヒータをフィードバック制御することができない場合がある。
本開示は、インパルスヒータをフィードバック制御することが可能な熱シール装置および熱シール装置の制御方法を提供することにある。
本開示の一態様の熱シール装置は、
取付面を含むヒートバーと、
前記取付面に交差する第１方向において前記取付面の少なくとも一部を覆うシール面を有する伸縮性のシート部材と、
前記取付面および前記シール面の間に配置されたインパルスヒータと、
前記取付面および前記シール面の間で前記インパルスヒータに隣接して配置された温度センサと
を備える。
本開示の一態様の制御方法は、
シール面を有する第１シール部材と、
前記第１シール部材と共に包材を挟んで熱シールすることが可能な第２シール部材と、
前記シール面を加熱するインパルスヒータと、
前記インパルスヒータの温度を検出する温度センサと、
前記温度センサにより検出された温度が目標温度になるように前記インパルスヒータを制御する制御装置と
を備え、
前記第１シール部材が、
取付面を含むヒートバーと、
前記取付面に交差する第１方向において前記取付面の少なくとも一部を覆う前記シール面を有する伸縮性のシート部材と
を有し、
前記インパルスヒータが、前記取付面および前記シール面の間に配置され、
前記温度センサが、前記取付面および前記シール面の間で前記インパルスヒータに隣接して配置されている、熱シール装置の制御方法であって、
前記第１シール部材および前記第２シール部材を接近させて前記第１シール部材および前記第２シール部材で保持された前記包材を熱シールする熱シール動作の開始タイミングに同期して前記インパルスヒータの制御を開始し、
熱シールされた前記包材を保持した状態の前記第１シール部材および前記第２シール部材を開離する前記熱シール動作の終了タイミングに同期して前記インパルスヒータの制御を停止する。
前記態様の熱シール装置によれば、インパルスヒータをフィードバック制御することが可能な熱シール装置を実現できる。
前記態様の制御方法によれば、インパルスヒータをフィードバック制御することが可能な熱シール装置の制御方法を実現できる。
本開示の一実施形態の熱シール装置を示すブロック図。 図１の熱シール装置の第１シール部材を示す斜視図。 図２のIII-III線に沿った断面図。 図２の第１シール部材の温度センサを示す分解斜視図。 図１の熱シール装置の熱シール処理を説明するためのフローチャート。 図１の熱シール装置の変形例を示す斜視図。 図６のXII-XII線に沿った断面図。 実施例１の熱シール装置のインパルスヒータの温度と時間との関係を示す第１のグラフ。 比較例の熱シール装置のインパルスヒータの温度と時間との関係を示す第１のグラフ。 実施例１の熱シール装置のインパルスヒータの温度と時間との関係を示す第２のグラフ。 比較例の熱シール装置のインパルスヒータの温度と時間との関係を示す第２のグラフ。 実施例２の熱シール装置のインパルスヒータの温度と時間との関係を示すグラフ。
以下、本開示の一例を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
本開示の一実施形態の熱シール装置１は、図１に示すように、第１シール部材１０と、第２シール部材２０と、第２シール部材２０を駆動する駆動装置３０と、制御装置４０とを備えている。第１シール部材１０は、インパルスヒータ１３および温度センサ１４を有している。第２シール部材２０は、駆動装置３０により第１シール部材１０に対して接近および開離可能に構成されている。制御装置４０は、温度センサ１４の検出結果に基づいてインパルスヒータ１３をフィードバック制御すると共に、駆動装置３０を制御する。
第１シール部材１０は、図２および図３に示すように、インパルスヒータ１３および温度センサ１４に加えて、ヒートバー１１およびシート部材１２を有している。
ヒートバー１１は、一例として、金属製の棒状で、取付面１１１を有している。取付面１１１には、接合部材１５を介してインパルスヒータ１３および温度センサ１４が取付けられている。接合部材１５は、例えば、絶縁性および摂氏１００～３００度以上の熱耐性を有するガラステープで構成されている。
シート部材１２は、ヒートバー１１の取付面１１１に交差する第１方向（例えば、図２および図３のＺ方向）において取付面１１１の少なくとも一部を覆うシール面１２１を有している。本実施形態では、シート部材１２は、伸縮性および摂氏１００～３００度以上の熱耐性を有する材料（例えば、シリコンゴム、フッ素ゴムおよびガラス繊維）で構成されている。例えば、温度センサ１４の断線を抑制するために緩衝材としての機能が必要な場合、シート部材１２は、０．５ｍｍ以上の厚さを有しているのが好ましい。シート部材１２は、図３に示すように、ヒートバー１１の取付面１１１の全体と、取付面１１１に交差する側面１１２の一部とを覆っている。
インパルスヒータ１３は、ヒートバー１１の取付面１１１およびシート部材１２のシール面１２１の間に配置されている。本実施形態では、インパルスヒータ１３は、取付面１１１の中央部に配置され、シート部材１２のシール面１２１を加熱する。
温度センサ１４は、ヒートバー１１の取付面１１１およびシート部材１２のシール面１２１の間でインパルスヒータ１３に隣接して配置されている。本実施形態では、温度センサ１４は、熱電対または温測抵抗体で構成され、取付面１１１の縁部で、取付面１１１に沿った方向においてインパルスヒータ１３に隣接して接触した状態で配置されている。温度センサ１４は、図４に示すように、センサヘッド１４１（例えば、熱電対接点）と、センサヘッド１４１を覆う絶縁部材１４２とを含んでいる。絶縁部材１４２は、例えば、摂氏１００～３００度以上の熱耐性を有する材料（例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびガラス繊維）で構成され、フィルム状またはシート状を有している。本実施形態では、センサヘッド１４１は、２つの絶縁部材１４２で挟まれて覆われている。温度センサ１４は、熱電対で構成する場合、線状の熱電対よりも強度および耐久性の高い帯状の熱電対で構成するのが好ましい。
第２シール部材２０は、一例として、金属製の棒状で、図３に示すように、第１シール部材１０のシール面１２１に第１方向Ｚにおいて対向する対向面２１を有している。
駆動装置３０は、一例として、対向面２１が第１方向Ｚに沿ってシール面１２１に接近して接触可能かつ対向面２１が第１方向Ｚに沿ってシール面１２１から開離可能に、第２シール部材２０を移動させることができるように構成されている。
制御装置４０は、一例として、演算を行うＣＰＵ４１と、記憶部４２と、通信部４３とを有し、温度センサ１４により検出されたシール面１２１の温度が目標温度になるようにインパルスヒータ１３を制御する。記憶部４２は、例えば、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成され、インパルスヒータ１３の制御に必要なプログラムおよびデータを記憶する。通信部４３は、例えば、無線または有線で接続された外部装置との間で情報の入出力を行う。外部装置には、第１シール部材１０および駆動装置３０が含まれる。
熱シール装置１において、包材１００を熱シールする「熱シール動作」を行う場合、図３に示すように、第１シール部材１０のシール面１２１および第２シール部材２０の対向面２１の間に包材１００を配置する。シール面１２１および対向面２１の間に包材１００が配置されると、第２シール部材２０を第１シール部材１０に向かって接近させて、シール面１２１および対向面２１で包材１００を挟んで保持する。シール面１２１および対向面２１で包材１００が保持された状態で、インパルスヒータ１３をオン状態にし、シール面１２１を加熱することで、包材１００が熱シールされる。
本実施形態では、第２シール部材２０が第１シール部材１０に接近する動作が開始されたときを「熱シール動作の開始タイミング」とし、「熱シール動作の開始タイミング」から所定時間が経過して、第２シール部材２０が第１シール部材１０から離れる動作が開始されたときを「熱シール動作の終了タイミング」とする。熱シール動作の開始タイミングから経過した時間は、例えば、制御装置４０で計測される。
制御装置４０は、熱シール動作の開始タイミングに同期して、インパルスヒータ１３の制御を開始し、熱シール動作の終了タイミングに同期してインパルスヒータ１３の制御を停止する。熱シール動作の終了タイミングに同期してインパルスヒータ１３の制御を停止した場合、次の熱シール動作の開始タイミングまで、インパルスヒータ１３をオフ状態で保持する。
熱シール動作では、インパルスヒータ１３をオフ状態からオン状態に移行させた後、オン状態からオフ状態に移行させる制御が周期的に行われる。例えば、第１周期においてインパルスヒータ１３がオン状態からオフ状態に切り替えられた場合、制御装置４０は、第１周期の直後の第２周期に移行するまで、インパルスヒータをオフ状態のまま維持する。
ここで、図５を参照して、熱シール装置１を用いた熱シール処理の一例を説明する。熱シール処理は、例えば、ＣＰＵ４１が所定のプログラムを実行することにより実現される。
図５に示すように、制御装置４０が、熱シール動作の開始タイミングに到達したか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１は、熱シール動作の開始タイミングに到達したと判定されるまで繰り返される。
熱シール動作の開始タイミングに到達したと判定されると、制御装置４０は、目標温度を補正する（ステップＳ２）。制御装置４０は、熱シール動作の開始タイミングで温度センサ１４により検出されたシール面１２１の温度である初期温度に基づいて、目標温度を補正する。具体的には、制御装置４０は、初期温度と、予め定められた基準初期温度との差に定数を乗じて、補正値を算出し、算出された補正値を目標温度に加算する。制御装置４０は、「目標温度＋補正値」を新たな目標温度として設定する。
基準初期温度は、例えば、熱シール動作の開始タイミング時のシール面１２１の温度を予め実測され、記憶部４２に記憶されている。定数は、例えば、熱シール装置１の設計等に応じて予め設定された任意の整数である。
目標温度補正されると、制御装置４０は、インパルスヒータ１３をフィードバック制御（例えば、ＯＮ－ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御）する（ステップＳ３）。インパルスヒータ１３がＰＩＤ制御で制御される場合、制御装置４０は、熱シール動作の開始タイミングに同期して積分値をゼロリセットする。
インパルスヒータ１３のフィードバック制御が開始されると、制御装置４０は、温度センサ１４で検出された温度が目標温度に到達したか否かを判定する（ステップＳ４）。温度センサ１４で検出された温度が目標温度に到達していないと判定された場合、ステップＳ３に戻り、インパルスヒータ１３がフィードバック制御される。
温度センサ１４で検出された温度が目標温度に到達したと判定された場合、制御装置４０は、インパルスヒータ１３の制御を停止し（ステップＳ５）、熱シール処理が終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。熱シール処理が終了すると判定された場合、制御装置４０は、熱シール処理を終了させる。熱シール処理が終了しないと判定された場合、ステップＳ１に戻り、インパルスヒータ１３の制御が停止した状態で、熱シール動作の開始タイミングに到達したか否かが判定される。
熱シール装置１は、次のような効果を発揮できる。
熱シール装置１が、ヒートバー１１、伸縮性のシート部材１２、インパルスヒータ１３および温度センサ１４を備える。ヒートバー１１は、取付面１１１を含む。シート部材１２は、取付面１１１に交差する第１方向において取付面１１１の少なくとも一部を覆うシール面１２１を有する。インパルスヒータ１３は、取付面１１１およびシール面１２１の間に配置されている。温度センサ１４は、取付面１１１およびシール面１２１の間でインパルスヒータ１３に隣接して配置されている。このような構成により、温度センサ１４の応答性を高めることができる。その結果、インパルスヒータ１３をフィードバック制御することが可能な熱シール装置１を実現できる。また、シート部材１２が伸縮性を有しているので、温度センサ１４の断線を抑制できる。
熱シール装置１は、次に示す複数の構成のいずれか１つまたは複数の構成を任意に採用できる。つまり、次に示す複数の構成のいずれか１つまたは複数の構成は、前記実施形態に含まれていた場合は任意に削除でき、前記実施形態に含まれていない場合は任意に付加することができる。このような構成を採用することにより、インパルスヒータ１３をフィードバック制御することが可能な熱シール装置１をより確実に実現できる。
インパルスヒータ１３が、熱耐性および絶縁性を有する接合部材１５を介して取付面１１１に取り付けられている。
温度センサ１４が、熱電対または測温抵抗体で構成されている。
シート部材１２が、シリコンゴム、フッ素ゴムおよびガラス繊維のいずれかで構成されている。
温度センサ１４が、センサヘッド１４１と、センサヘッド１４１を覆うフィルム状またはシート状の絶縁部材１４２とを含む。絶縁部材１４２により、センサヘッド１４１およびヒートバー１１の間が絶縁されている。
絶縁部材１４２が、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびガラス繊維のいずれかで構成されている。
熱シール装置１が、温度センサ１４の検出結果に基づいてインパルスヒータ１３をフィードバック制御する制御装置４０を備える。
温度センサ１４が、帯状の熱電対で構成されている。
熱シール装置１の制御方法は、次のような効果を発揮できる。
熱シール装置１が、第１シール部材１０、第２シール部材２０、インパルスヒータ１３、温度センサ１４および制御装置４０を備える。第１シール部材１０は、シール面１２１を有している。第２シール部材２０は、第１シール部材１０と共に包材１００を挟んで熱シールすることができるように構成されている。インパルスヒータ１３は、シール面１２１を加熱する。温度センサ１４は、インパルスヒータ１３の温度を検出する。温度センサ１４は、温度センサ１４により検出された温度が目標温度になるようにインパルスヒータ１３を制御する。第１シール部材１０は、取付面１１１を含むヒートバー１１と、取付面１１１に交差する第１方向において取付面１１１の少なくとも一部を覆うシール面１２１を有する伸縮性のシート部材１２とを有する。インパルスヒータは、取付面１１１およびシール面１２１の間に配置され、温度センサ１４が、取付面１１１およびシール面１２１の間でインパルスヒータ１３に隣接して配置されている。このような構成の熱シール装置１において、第１シール部材１０および第２シール部材２０を接近させて第１シール部材１０および第２シール部材２０で保持された包材１００を熱シールする熱シール動作の開始タイミングに同期してインパルスヒータ１３の制御を開始する。熱シールされた包材１００を保持した状態の第１シール部材１０および第２シール部材２０を開離する熱シール動作の終了タイミングに同期してインパルスヒータ１３の制御を停止する。このような構成により、温度センサ１４の応答性を高めることができると共に、温度センサ１４のサンプリング周期を早めることができる。その結果、応答時間が早いインパルスヒータ１３をフィードバック制御することが可能な熱シール装置１の制御方法を実現できる。
熱シール装置１の制御方法は、次に示す複数の構成のいずれか１つまたは複数の構成を任意に採用できる。つまり、次に示す複数の構成のいずれか１つまたは複数の構成は、前記実施形態に含まれていた場合は任意に削除でき、前記実施形態に含まれていない場合は任意に付加することができる。このような構成を採用することにより、インパルスヒータ１３をフィードバック制御することが可能な熱シール装置１の制御方法をより確実に実現できる。
インパルスヒータ１３が、ＯＮ－ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御で制御される。
インパルスヒータ１３がＰＩＤ制御で制御される場合、熱シール動作の開始タイミングに同期して積分値をゼロリセットする。
熱シール動作の開始タイミングで温度センサ１４により検出されたシール面１２１の温度である初期温度に基づいて目標温度を補正する。
初期温度と、予め定められた基準初期温度との差に定数を乗じて算出される補正値を目標温度に加算して、目標温度を補正する。
熱シール動作で、インパルスヒータ１３をオフ状態からオン状態に移行させた後、オン状態からオフ状態に移行させる制御が周期的に行われる場合、第１周期においてインパルスヒータ１３がオン状態からオフ状態に切り替えられると、第１周期の直後の第２周期に移行するまで、インパルスヒータ１３をオフ状態のまま維持する。
熱シール装置１は、次のように構成することもできる。
ヒートバー１１およびインパルスヒータ１３は、熱シール装置１の設計等に応じて、任意の形状および大きさを採用できる。
シート部材１２は、少なくとも取付面１１１の少なくとも一部を覆うことができればよく、インパルスヒータ１３の全体を覆うことができるように構成されているのが好ましい。
温度センサ１４は、取付面１１１の縁部における任意の位置に配置することができる。
温度センサ１４は、インパルスヒータ１３に接触した状態で配置される場合に限らず、インパルスヒータ１３との間に隙間を有していてもよい。
温度センサ１４は、取付面１１１の縁部で、取付面１１１に沿った方向においてインパルスヒータ１３に隣接して配置される場合に限らない。例えば、温度センサ１４は、図６および図７に示すように、第１方向Ｚにおいてインパルスヒータ１３およびシート部材１２で挟まれるように配置されていてもよい。言い換えると、温度センサ１４は、インパルスヒータ１３およびシール面１２１の間で、第１方向Ｚにおいてインパルスヒータ１３に隣接して配置されていてもよい。温度センサ１４は、一例として、インパルスヒータ１３の取付面１１１に対向する面の第１方向Ｚにおける反対側の面と、シート部材１２のシール面１２１の第１方向Ｚにおける反対側の面とに接触している。このように構成することで、温度センサ１４の応答性をさらに高めることができる。
第１シール部材１０は、第２シール部材２０に接近および開離可能に構成することもできる。この場合、第２シール部材２０は、第１シール部材１０に接近および開離可能に構成してもよいし、接近および開離不可能に構成してもよい。
第２シール部材２０は、第１シール部材１０と同様に構成されていてもよい。つまり、ヒートバー１１、シート部材１２、インパルスヒータ１３および温度センサ１４で第２シール部材２０を構成してもよい。
第１シール部材１０は、シール面１２１に包材１００を切断可能なカット刃を有していてもよい。同様に、第２シール部材２０は、対向面２１に包材１００を切断可能なカット刃を有していてもよい。
以上、図面を参照して本開示における種々の実施形態を詳細に説明したが、最後に、本開示の種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。
本開示の第１態様の熱シール装置１は、
取付面１１１を含むヒートバー１１と、
前記取付面１１１に交差する第１方向において前記取付面１１１の少なくとも一部を覆うシール面１２１を有する伸縮性のシート部材１２と、
前記取付面１１１および前記シール面１２１の間に配置されたインパルスヒータ１３と、
前記取付面１１１および前記シール面１２１の間で前記インパルスヒータ１３に隣接して配置された温度センサ１４と
を備える。
本開示の第２態様の熱シール装置１は、
前記温度センサ１４が、前記第１方向において前記インパルスヒータ１３および前記シート部材１２で挟まれている。
本開示の第３態様の熱シール装置１は、
前記インパルスヒータ１３が、熱耐性および絶縁性を有する接合部材を介して前記取付面１１１に取り付けられている。
本開示の第４態様の熱シール装置１は、
前記温度センサ１４が、熱電対または測温抵抗体で構成されている。
本開示の第５態様の熱シール装置１は、
前記シート部材１２が、シリコンゴム、フッ素ゴムおよびガラス繊維のいずれかで構成されている。
本開示の第６態様の熱シール装置１は、
前記温度センサ１４が、センサヘッド１４１と、前記センサヘッド１４１を覆うフィルム状またはシート状の絶縁部材１４２とを含み、
前記絶縁部材１４２により、前記センサヘッド１４１および前記ヒートバー１１の間が絶縁されている。
本開示の第７態様の熱シール装置１は、
前記絶縁部材１４２が、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびガラス繊維のいずれかで構成されている。
本開示の第８態様の熱シール装置１は、
前記温度センサ１４の検出結果に基づいて前記インパルスヒータ１３をフィードバック制御する制御装置４０を備える。
本開示の第９態様の熱シール装置１は、
前記温度センサ１４が、帯状の熱電対で構成されている。
本開示の第１０態様の熱シール装置の制御方法は、
シール面１２１を有する第１シール部材１０と、
前記第１シール部材１０と共に包材を挟んで熱シールすることが可能な第２シール部材２０と、
前記シール面１２１を加熱するインパルスヒータ１３と、
前記インパルスヒータ１３の温度を検出する温度センサ１４と、
前記温度センサ１４により検出された温度が目標温度になるように前記インパルスヒータ１３を制御する制御装置４０と
を備え、
前記第１シール部材１０が、
取付面１１１を含むヒートバー１１と、
前記取付面１１１に交差する第１方向において前記取付面１１１の少なくとも一部を覆う前記シール面１２１を有する伸縮性のシート部材１２と
を有し、
前記インパルスヒータ１３が、前記取付面１１１および前記シール面１２１の間に配置され、
前記温度センサ１４が、前記取付面１１１および前記シール面１２１の間で前記インパルスヒータ１３に隣接して配置されている、熱シール装置１の制御方法であって、
前記第１シール部材１０および前記第２シール部材２０を接近させて前記第１シール部材１０および前記第２シール部材２０で保持された前記包材を熱シールする熱シール動作の開始タイミングに同期して前記インパルスヒータ１３の制御を開始し、
熱シールされた前記包材を保持した状態の前記第１シール部材１０および前記第２シール部材２０を開離する前記熱シール動作の終了タイミングに同期して前記インパルスヒータ１３の制御を停止する。
本開示の第１１態様の熱シール装置の制御方法は、
前記インパルスヒータ１３が、ＯＮ－ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御で制御される。
本開示の第１２態様の熱シール装置の制御方法は、
前記インパルスヒータ１３がＰＩＤ制御で制御される場合、前記熱シール動作の開始タイミングに同期して積分値をゼロリセットする。
本開示の第１３態様の熱シール装置の制御方法は、
前記熱シール動作の開始タイミングで前記温度センサ１４により検出された前記シール面１２１の温度である初期温度に基づいて前記目標温度を補正する。
本開示の第１４態様の熱シール装置の制御方法は、
前記初期温度と、予め定められた基準初期温度との差に定数を乗じて算出される補正値を前記目標温度に加算して、前記目標温度を補正する。
本開示の第１５態様の熱シール装置の制御方法は、
前記熱シール動作で、前記インパルスヒータ１３をオフ状態からオン状態に移行させた後、オン状態からオフ状態に移行させる制御が周期的に行われる場合、
第１周期において前記インパルスヒータ１３がオン状態からオフ状態に切り替えられると、前記第１周期の直後の第２周期に移行するまで、前記インパルスヒータ１３をオフ状態のまま維持する。
前記様々な実施形態または変形例のうちの任意の実施形態または変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせまたは実施例同士の組み合わせまたは実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態または実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
以下に実施例を示してさらに詳細に説明するが、本開示は実施例により何ら限定されるものではない。
［実施例１］
熱シール装置１を起動して、本開示のフィードバック制御で熱シール動作を行った場合のインパルスヒータ１３の温度を測定した。熱シール装置１の起動時に熱シール動作を開始した場合のインパルスヒータ１３の温度を図８に示し、熱シール装置１の動作起動後に、一時中断した熱シール動作を再開した場合のインパルスヒータ１３の温度を図１０に示す。
（実施条件）
・図２および図３の第１シール部材１０を備える熱シール装置１を用いた。
・目標温度を摂氏１２３度に設定し、目標温度の補正は行わなかった。
・温度センサは、熱電対を用いた。
・ＯＮ－ＯＦＦ制御によりインパルスヒータ１３を制御した。
［比較例］
熱シール装置１を起動して、フィードバック制御を行わず、時間制御で熱シール動作を行った場合のインパルスヒータ１３の温度を測定した。熱シール装置１の起動時に熱シール動作を開始した場合のインパルスヒータ１３の温度を図９に示し、熱シール装置１の動作起動後に、一時中断した熱シール動作を再開した場合のインパルスヒータ１３の温度を図１１に示す。
（実施条件）
・図２および図３の第１シール部材１０を備える熱シール装置１を用いた。
・目標温度を摂氏１２３度に設定し、目標温度の補正は行わなかった。
・温度センサは、熱電対を用いた。
・インパルスヒータ１３を１秒間オンにした後、１９秒間オフにする動作を繰り返す時間制御によりインパルスヒータ１３を制御した。
（結果）
図８および図９に示すように、実施例１は、比較例よりも、熱シール装置１の起動時において、熱シール動作が早く開始された。図８～図１１に示すように、実施例１は、熱シール装置１の起動時および起動後において、熱シール動作が開始されると、比較例よりも早くピーク温度が安定した。つまり、本開示の熱シール装置１および熱シール装置１の制御方法を用いることで、応答時間が早いインパルスヒータ１３の温度制御を安定して行えることが分かった。
［実施例２］
目標温度を補正して本開示のフィードバック制御で熱シール動作を行った場合のインパルスヒータ１３の温度を測定した。熱シール装置１の動作起動後に、一時中断した熱シール動作を再開した場合のインパルスヒータ１３の温度を図１２に示す。
（実施条件）
・図２および図３の第１シール部材１０を備える熱シール装置１を用いた。
・次の式に基づいて決定された補正値に基づいて目標温度を補正した。
補正値＝－０．１×（初期温度－基準初期温度）
・基準初期温度を摂氏１００度に設定した。
・温度センサは、熱電対を用いた。
・ＯＮ－ＯＦＦ制御によりインパルスヒータ１３を制御した。
（結果）
図１２において、実施例１のインパルスヒータ１３の温度を点線で示す。図１２に示すように、実施例２は、実施例１と比べて、熱シール動作の開始直後のピーク温度が安定していた。つまり、目標温度を補正することで、ピーク温度のばらつきを改善できることが分かった。
本開示の熱シール装置および制御方法は、例えば、食品または医薬品を包装する袋を製造する機器に適用できる。
１ 熱シール装置
１０ 第１シール部材
１１ ヒートバー
１１１ 取付面
１１２ 側面
１２ シート部材
１２１ シール面
１３ インパルスヒータ
１４ 温度センサ
１４１ センサヘッド
１４２ 絶縁部材
１５ 接合部材
２０ 第２シール部材
３０ 駆動装置
４０ 制御装置
４１ ＣＰＵ
４２ 記憶部
４３ 通信部
１００ 包材

Claims (15)

  1. 取付面を含むヒートバーと、
    前記取付面に交差する第１方向において前記取付面の少なくとも一部を覆うシール面を有する伸縮性のシート部材と、
    前記取付面および前記シール面の間に配置されたインパルスヒータと、
    前記取付面および前記シール面の間で前記インパルスヒータに隣接して配置された温度センサと
    を備える、熱シール装置。
  2. 前記温度センサが、前記第１方向において前記インパルスヒータおよび前記シート部材で挟まれている、請求項１の熱シール装置。
  3. 前記インパルスヒータが、熱耐性および絶縁性を有する接合部材を介して前記取付面に取り付けられている、請求項１または２の熱シール装置。
  4. 前記温度センサが、熱電対または測温抵抗体で構成されている、請求項１から３のいずれか１つの熱シール装置。
  5. 前記シート部材が、シリコンゴム、フッ素ゴムおよびガラス繊維のいずれかで構成されている、請求項１から４のいずれか１つの熱シール装置。
  6. 前記温度センサが、センサヘッドと、前記センサヘッドを覆うフィルム状またはシート状の絶縁部材とを含み、
    前記絶縁部材により、前記センサヘッドおよび前記ヒートバーの間が絶縁されている、請求項１から５のいずれか１つの熱シール装置。
  7. 前記絶縁部材が、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびガラス繊維のいずれかで構成されている、請求項６の熱シール装置。
  8. 前記温度センサの検出結果に基づいて前記インパルスヒータをフィードバック制御する制御装置を備える、請求項１から７のいずれか１つの熱シール装置。
  9. 前記温度センサが、帯状の熱電対で構成されている、請求項１から８のいずれか１つの熱シール装置。
  10. シール面を有する第１シール部材と、
    前記第１シール部材と共に包材を挟んで熱シールすることが可能な第２シール部材と、
    前記シール面を加熱するインパルスヒータと、
    前記インパルスヒータの温度を検出する温度センサと、
    前記温度センサにより検出された温度が目標温度になるように前記インパルスヒータを制御する制御装置と
    を備え、
    前記第１シール部材が、
    取付面を含むヒートバーと、
    前記取付面に交差する第１方向において前記取付面の少なくとも一部を覆う前記シール面を有する伸縮性のシート部材と
    を有し、
    前記インパルスヒータが、前記取付面および前記シール面の間に配置され、
    前記温度センサが、前記取付面および前記シール面の間で前記インパルスヒータに隣接して配置されている、熱シール装置の制御方法であって、
    前記第１シール部材および前記第２シール部材を接近させて前記第１シール部材および前記第２シール部材で保持された前記包材を熱シールする熱シール動作の開始タイミングに同期して前記インパルスヒータの制御を開始し、
    熱シールされた前記包材を保持した状態の前記第１シール部材および前記第２シール部材を開離する前記熱シール動作の終了タイミングに同期して前記インパルスヒータの制御を停止する、制御方法。
  11. 前記インパルスヒータが、ＯＮ－ＯＦＦ制御またはＰＩＤ制御で制御される、請求項１０の制御方法。
  12. 前記インパルスヒータがＰＩＤ制御で制御される場合、前記熱シール動作の開始タイミングに同期して積分値をゼロリセットする、請求項１１の制御方法。
  13. 前記熱シール動作の開始タイミングで前記温度センサにより検出された前記シール面の温度である初期温度に基づいて前記目標温度を補正する、請求項１０から１２のいずれか１つの制御方法。
  14. 前記初期温度と、予め定められた基準初期温度との差に定数を乗じて算出される補正値を前記目標温度に加算して、前記目標温度を補正する、請求項１３の制御方法。
  15. 前記熱シール動作で、前記インパルスヒータをオフ状態からオン状態に移行させた後、オン状態からオフ状態に移行させる制御が周期的に行われる場合、
    第１周期において前記インパルスヒータがオン状態からオフ状態に切り替えられると、前記第１周期の直後の第２周期に移行するまで、前記インパルスヒータをオフ状態のまま維持する、請求項１０から１４のいずれか１つの制御方法。
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