JP4514905B2 - 充填機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、充填(てん)機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、牛乳、清涼飲料水等の液体食品が充填された包装容器を製造する充填機においては、ウェブ状の包材が搬送されながら連続的にチューブ状にされ、チューブ状の包材内に液体食品が充填されるようになっている。
【0003】
図2は従来の充填機の概念図である。
【0004】
図において、11は包材であり、該包材11は、リール12の状態で充填機にセットされ、図示されない繰出機によって繰り出されて充填機内をウェブ状の形状で搬送される。
【0005】
続いて、ウェブ状の包材11は、図示されないフォーミングリング等によって案内されながら徐々に湾曲させられ、チューブ状にされ、図示されない縦シール装置によって縦方向にシールされて包材チューブになる。そして、包材チューブが下方に搬送される間に、充填用パイプ13を介して液体食品が上方から供給され、包材チューブ内に充填される。次に、図示されない横シール装置によって前記包材チューブが両側から挟持され、所定の間隔ごとに横方向にシールされることによって、枕(まくら)状、袋状等の原型容器14が形成される。
【0006】
続いて、図示されない切断装置が、前記包材チューブの横方向に延びるシール部分、すなわち、横シール部S1を切断することによって原型容器14を分離させる。そして、図示されない成形装置が各原型容器14をあらかじめ形成された折り目に沿って所定の形状に成形することによって、包装容器15を完成させる。
【0007】
ところが、包材チューブの断面がほぼ円形の形状を有するので、包材チューブを搬送する間、包材チューブの位置決めを行うことが困難である。したがって、包材チューブが、例えば、前記フォーミングリングから力を受けて矢印A1、A2方向に回動すると、縦方向に延びるシール部分、すなわち、オーバーラップ部S2が所定の位置からずれてしまう。そして、オーバーラップ部S2が所定の位置からずれたまま、原型容器14を所定の形状に成形して包装容器15を完成させると、包材11にあらかじめ形成された折り目の位置と実際の折り目の位置とが一致せず、包装容器15の外観が悪くなってしまう。
【0008】
図3はオーバーラップ部が所定の位置に置かれた状態で形成された原型容器の平面図、図4はオーバーラップ部が所定の位置からずれた状態で形成された原型容器の平面図である。
【0009】
図において、14は原型容器、14a、14bは耳片、S1は横シール部、S2はオーバーラップ部、m1、m2は前記耳片14a、14bを折り曲げるために包材11(図2)にあらかじめ形成された折り目である。図3に示されるように、前記オーバーラップ部S2が所定の位置に置かれた状態で原型容器14が形成されると、折り目m1、m2がいずれも一つの線上に置かれるので、折り目m1、m2に沿って前記耳片14a、14bを折り曲げることができる。
【0010】
ところが、前記オーバーラップ部S2が所定の位置からずれた状態で原型容器14が形成されると、図4に示されるように、折り目m1、m2が一つの線上に置かれない。したがって、折り目m1、m2に沿って前記耳片14a、14bを折り曲げることができず、耳片14a、14bは、折り目n1、n2で折り曲げられてしまう。
【0011】
そこで、ウェブ状の包材11の図示されない搬送路に図示されないペーパガイドを配設し、該ペーパガイドを包材11の縁部に押し当て、包材11を搬送方向に対して直角の方向に移動させることによって、オーバーラップ部S2が所定の位置に置かれるように調整される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の充填機においては、ペーパガイドを包材11の縁部に押し当てる必要があるので、包材11の縁部を損傷させてしまう。
【0013】
また、包材11は、幅の広い図示されない原紙を複数箇所で縦方向に裁断することによって形成されるが、裁断誤差に伴って距離αにばらつきが生じると、たとえ、オーバーラップ部S2の位置を調整しても、包材11にあらかじめ形成された折り目m1、m2の位置と実際の折り目n1、n2の位置とを一致させることができない。
【0014】
図5は包材の展開図、図6は包材チューブの断面図である。
【0015】
図において、11は包材、11a、11bは該包材11の縁部、m1、m2は包材11の横方向にあらじめ形成された折り目、m11〜m14は包材11の縦方向にあらじめ形成された折り目である。裁断誤差がない場合には、前記包材11の幅は安定するが、裁断誤差があると前記包材11の幅にばらつきが生じてしまう。
【0016】
その結果、前記縁部11aと折り目m11との距離αにばらつきが生じ、図6に示されるように包材チューブ41を形成した場合、オーバーラップ部S2の位置を調整しても、包材11にあらかじめ形成された折り目m1、m2の位置と実際の折り目n1(図4)、n2の位置とが一致せず、包装容器15(図2)の外観が悪くなってしまう。
【0017】
本発明は、前記従来の充填機の問題点を解決して、オーバーラップ部の所定の位置を補正することにより、包材にあらかじめ形成された折り目の位置と実際の折り目の位置とを一致させることができ、包装容器の外観を良くすることができる充填機を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の充填機においては、ウェブ状の包材を湾曲させて包材チューブを形成する包材チューブ形成手段と、前記包材の搬送方向における包材チューブ形成手段より上流側において、回転自在に配設され、前記包材を案内するガイドローラと、前記包材の折り目を検出する折り目検出処理手段と、前記包材チューブのオーバーラップ部を検出するオーバーラップ部検出処理手段と、前記折り目検出処理手段による検出結果、及び前記オーバーラップ部検出処理手段による検出結果に基づいて、包材がガイドローラの表面上をガイドローラの軸方向に移動するように、前記ガイドローラの一端を移動させるセンタリング処理手段とを有する。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0021】
図1は本発明の実施の形態における充填機の概念図、図7は本発明の実施の形態におけるガイドローラ支持機構の制御ブロック図である。
【0022】
図において、11は包材、30は充填機の所定の箇所に配設された無菌室であり、前記包材11は、リール12の状態で充填機にセットされ、図示されない繰出機によって繰り出されて充填機内をウェブ状の形状で搬送される。なお、前記包材11は、幅の広い図示されない原紙を複数箇所で縦方向に裁断することによって形成され、折り目m1(図5参照)、m2、m11〜m14があらかじめ形成される。
【0023】
そして、前記繰出機によって繰り出された包材11は、ローラR1〜R5によって案内されて無菌室30に供給された後、ローラR6、R7によって案内され、続いて、無菌室30内を上方に向けて矢印C方向に搬送され、ローラ32によって案内された後、斜め上方に向けて搬送され、エアナイフ部33に送られる。続いて、前記包材11は、エアナイフ部33内を斜め上方に向けて矢印B方向に搬送され、その間に、図示されないノズルから吐出される熱風によって、包材11に付着した殺菌剤等が除去される。
【0024】
エアナイフ部33から排出された包材11は、第1のガイドローラ34に送られ、該第1のガイドローラ34によって案内された後、下方に向けて矢印D方向に搬送され、第2のガイドローラ35に送られる。そして、前記包材11は、第2のガイドローラ35によって案内された後、斜め上方に向けて搬送され、第3のガイドローラ36に送られ、該第3のガイドローラ36によって案内された後、下方に向けて搬送され、包材チューブ形成手段としての図示されないフォーミングリング等によって案内されながら徐々に湾曲させられ、チューブ状にされ、図示されない縦シール装置によって縦方向にシールされて包材チューブ41になる。
【0025】
そして、包材チューブ41が下方に搬送される間に、図示されない充填用パイプを介して液体食品が上方から供給され、包材チューブ41内に充填される。なお、前記第1〜第3のガイドローラ34〜36は、包材11の搬送方向における前記フォーミングリングより上流側において、回転自在に配設され、包材11を案内する。
【0026】
その後、包材チューブ41は、無菌室30から排出され、図示されない横シール装置に送られ、該横シール装置において、両側から挟持され、所定の間隔ごとに横方向にシールされて横シール部が形成される。続いて、該横シール部において、図示されない切断装置によって、包材チューブ41が切断され、枕状、袋状等の原型容器14が分離させられる。そして、図示されない成形装置によって、各原型容器14があらかじめ形成された折り目m1、m2、m11〜m14に沿って所定の形状に成形され、包装容器15(図2参照)が完成する。
【0027】
ところで、包材チューブ41の断面がほぼ円形の形状を有するので、包材チューブ41を搬送する間、包材チューブ41の位置決めを行うことが困難である。したがって、包材チューブ41が、例えば、前記フォーミングリングから力を受けて回動すると、オーバーラップ部S2が所定の位置からずれてしまう。そして、オーバーラップ部S2が所定の位置からずれたまま、原型容器14を所定の形状に成形して包装容器15を完成させると、包材11にあらかじめ形成された折り目m1、m2の位置と実際の折り目n1(図4参照)、n2の位置とが一致せず、包装容器15の外観が悪くなってしまう。
【0028】
そこで、前記無菌室30からの包材チューブ41の出口の近傍に包材チューブ41と対向させて光検出部としてのCCD23が配設され、該CCD23のセンサ出力に基づいて前記オーバーラップ部S2を検出し、該オーバーラップ部S2の検出結果としての第1の検出データに基づいて、前記第1のガイドローラ34の一端が、前記エアナイフ部33における包材11の搬送方向と同じ矢印B方向に移動させられる。
【0029】
すなわち、包材11がローラ32と第1のガイドローラ34との間を搬送され、前記第1のガイドローラ34に到達する際の包材11の搬送面と、前記第1のガイドローラ34の一端が移動させられる方向(矢印B方向)とが平行にされる。
【0030】
この場合、包材11は、第1のガイドローラ34によって案内される間に、第1のガイドローラ34の一端が移動した量に対応して、第1のガイドローラ34の表面上を軸方向に移動させられる。すなわち、包材11を搬送方向に対して直角の方向に移動させることができる。したがって、フォーミングリングによって湾曲させられる包材11の縁部11a、11b(図6参照)の位置が変化するので、オーバーラップ部S2を移動させることができ、オーバーラップ部S2の位置を調整し、オーバーラップ部S2を所定の位置に置くことができる。
【0031】
その結果、原型容器14が成形されて包装容器15が完成したときに、包材11にあらかじめ形成された折り目m1、m2の位置と実際の折り目n1、n2の位置とが一致するので、包装容器15の外観を良くすることができる。
【0032】
また、オーバーラップ部S2の位置を調整するために、ペーパガイドを包材11の縁部11a、11bに押し当てる必要がなくなるので、包材11の縁部11a、11bを損傷させることがなくなる。
【0033】
また、第1のガイドローラ34に送られる包材11の搬送面と第1のガイドローラ34の一端が移動させられる方向とが平行にされるので、オーバーラップ部S2を所定の位置に置くのに当たり、包材11の搬送状態が大きく変化するのを防止することができる。
【0034】
なお、本実施の形態においては、第1のガイドローラ34の一端を移動させるようにしているが、第2のガイドローラ35の一端を移動させたり、第1、第2のガイドローラ34、35の一端を移動させたりすることもできる。また、第2のガイドローラ35の一端を移動させる場合、包材11が第1、第2のガイドローラ34、35間を搬送され、前記第2のガイドローラ35に到達する際の包材11の搬送面と、前記第2のガイドローラ35の一端が移動させられる方向(矢印D方向)とが平行になるように設定される。
【0035】
次に、前記第1のガイドローラ34の一端を移動させて包材チューブ41のオーバーラップ部S2の位置を補正する機構について説明する。
【0036】
図7において、41は包材チューブであり、該包材チューブ41は、オーバーラップ部S2において両縁が重ねられるので、外周面に段差が形成される。また、21は光源であり、該光源21は、前記包材チューブ41の外周面のうち、少なくともオーバーラップ部S2を含む部分に光を照射する。そのために、光源21は、オーバーラップ部S2における前記包材チューブ41の接線上において、オーバーラップ部S2と所定の距離をおいて、かつ、オーバーラップ部S2の端面18と対向させて配設される。そして、22は、包材チューブ41の中心と端面18とを結ぶ線上において、前記オーバーラップ部S2より径方向外方の所定の位置に配設された集光部材としてのレンズであり、該レンズ22は、前記光源21によって発生させられ、包材チューブ41の外周面において反射された光を集める。
【0037】
また、前記CCD23は、包材チューブ41の中心と端面18とを結ぶ線上において、オーバーラップ部S2及びレンズ22より径方向外方に、かつ、該レンズ22の光軸上に配設され、レンズ22によって集められた光を受けてセンサ出力を発生させる。前記CCD23は一次元のラインセンサであっても、二次元の面状センサであってもよい。前記レンズ22及びCCD23によって第1の撮像手段が構成される。
【0038】
この場合、光源21が包材チューブ41に光を照射すると、包材チューブ41の外周面において反射された光のうち、端面18において反射された光の強度が大きく、CCD23のセンサ出力にピークが形成される。したがって、センサ出力にピークが形成される点に基づいてオーバーラップ部S2を検出することができる。この場合、端面18において反射された光は、前記包材チューブ41の他の部分において反射された光より強度が大きいので、包装容器15の外装のデザインによって前記センサ出力にノイズが発生することはない。
【0039】
そして、24は第1の画像処理装置であり、該第1の画像処理装置24はCCD駆動回路26及び2値化部27を備え、前記CCD駆動回路26によってCCD23が駆動され、CCD23のセンサ出力は、CCD駆動回路26を介して2値化部27に送られ、該2値化部27において2値化される。なお、本実施の形態においては、2値化部27としてコンパレータを使用することができ、該コンパレータは、あらかじめ設定された基準値と前記センサ出力とを比較し、1又は0の出力を発生させる。そして、前記2値化部27の出力は制御装置16に送られる。
【0040】
該制御装置16は、オーバーラップ部検出処理手段28、センタリング処理手段43、折り目検出処理手段128、距離算出処理手段129及び補正値算出処理手段130を備え、前記オーバーラップ部検出処理手段28は、2値化部27の出力を受けると、該出力に基づいてオーバーラップ部S2を検出し、第1の検出データを検出信号としてディスプレイ等の表示装置31に送る。したがって、該表示装置31は、前記第1の検出データに基づいてオーバーラップ部S2の位置を表示する。
【0041】
また、前記第1の検出データは、センタリング処理手段43に送られ、該センタリング処理手段43は、第1の検出データに基づいてモータ74を駆動し、第1のガイドローラ34の一端を移動させる。
【0042】
ところで、包材11は、幅の広い図示されない原紙を複数箇所で縦方向に裁断することによって形成されるが、裁断誤差に伴って距離αにばらつきが生じると、たとえ、オーバーラップ部S2の位置を調整しても、包材11にあらかじめ形成された折り目m1、m2の位置と実際の折り目n1、n2の位置とを一致させることができない。
【0043】
そこで、包材11にあらかじめ形成された折り目m11〜m14のうちの所定の折り目m11を検出し、該折り目m11の位置に基づいて、第1の検出データを補正するようにしている。
【0044】
そのために、包材11と所定の距離をおいて、かつ、包材11と対向させて光源121が配設され、該光源121は、前記包材11の表面のうち、少なくとも折り目m11を含む部分に光を照射する。そして、122は、前記折り目m11と対向させて配設された集光部材としてのレンズであり、該レンズ122は、前記光源121によって発生させられ、包材11の表面において反射された光を集める。
【0045】
また、123はCCDであり、該CCD123は、ローラR3、R4間に包材11と対向させて、かつ、前記レンズ122の光軸上に配設され、レンズ122によって集められた光を受けてセンサ出力を発生させる。前記CCD123は一次元のラインセンサであっても、二次元の面状センサであってもよい。前記レンズ122及びCCD123によって第2の撮像手段が構成される。
【0046】
そして、124は第2の画像処理装置であり、該第2の画像処理装置124はCCD駆動回路126及び2値化部127を備え、前記CCD駆動回路126によってCCD123が駆動され、CCD123のセンサ出力は、CCD駆動回路126を介して2値化部127に送られ、該2値化部127において2値化される。なお、本実施の形態においては、2値化部127としてコンパレータを使用することができ、該コンパレータは、あらかじめ設定された基準値と前記センサ出力とを比較し、1又は0の出力を発生させる。そして、前記2値化部127の出力は制御装置16に送られる。
【0047】
前記制御装置16の折り目検出処理手段128は、2値化部127の出力を受けると、該出力に基づいて折り目m11を検出し、折り目m11の検出結果としての第2の検出データを検出信号として距離算出処理手段129に送る。該距離算出処理手段129は、前記第2の検出データに基づいて、前記包材11の縁部11aと折り目m11との距離αを算出し、該距離αを補正値算出処理手段130に送る。該補正値算出処理手段130は、前記距離αに基づいて補正値を算出し、該補正値をセンタリング処理手段43に送る。
【0048】
該センタリング処理手段43は、前記補正値に基づいて第1の検出データを補正し、補正後の第1の検出データに基づいてモータ74を駆動し、第1のガイドローラ34の一端を移動させる。したがって、裁断誤差に伴って距離αにばらつきが生じても、補正後の第1の検出データに基づいて、オーバーラップ部S2が所定の位置に置かれるように調整されるので、包材11にあらかじめ形成された折り目m1、m2の位置と実際の折り目n1、n2の位置とを一致させることができる。
【0049】
なお、前記補正値に基づいて第1の検出データを補正して、オーバーラップ部S2の位置を調整すると、実際のオーバーラップ部S2の位置がわずかに矢印A1、A2方向に回動させられるが、前記オーバーラップ部S2において包材11が縦方向にシールされる部分は大きく変化しない。したがって、前記オーバーラップ部S2におけるシール性が低下することはない。
【0050】
本実施の形態においては、第2の検出データに基づいて第1の検出データを補正するようになっているが、第1の検出データだけに基づいてオーバーラップ部S2の位置を調整するモードと、第2の検出データに基づいて第1の検出データを補正し、補正後の第1の検出データに基づいてオーバーラップ部S2の位置を調整するモードとを選択することもできる。
【0051】
すなわち、第1の検出データに基づいてエッジ基準でオーバーラップ部S2を調整したり、補正後の第1の検出データに基づいてクリース基準でオーバーラップ部S2を調整したりすることができる。なお、モードを選択するために、図示されないモード選択スイッチを配設することもできる。
【0052】
この場合、成形性が重要になる充填機においては、包材11上の折り目m11〜m14の位置を一定にする必要があり、シール性が重要になる充填機においては、オーバーラップ部S2の位置を一定にする必要がある。したがって、成形性が重要になる充填機においてはクリース基準でオーバーラップ部S2を調整し、シール性が重要になる充填機においては、エッジ基準でオーバーラップ部S2を調整する。
【0053】
なお、本実施の形態においては、オーバーラップ部S2をCCD23のセンサ出力に基づいて、折り目m11をCCD123のセンサ出力に基づいて検出するようになっていて、CCD23、123が互いに離れた位置に配設されるようになっているが、この程度の位置の差に基づく距離αのばらつきは無視される。すなわち、前記距離αの変動周期は、包材11及び包材チューブ41の搬送方向におけるCCD23、123間の距離と比べて極めて大きい。
【0054】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0055】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、充填機においては、ウェブ状の包材を湾曲させて包材チューブを形成する包材チューブ形成手段と、前記包材の搬送方向における包材チューブ形成手段より上流側において、回転自在に配設され、前記包材を案内するガイドローラと、前記包材の折り目を検出する折り目検出処理手段と、前記包材チューブのオーバーラップ部を検出するオーバーラップ部検出処理手段と、前記折り目検出処理手段による検出結果、及び前記オーバーラップ部検出処理手段による検出結果に基づいて、包材がガイドローラの表面上をガイドローラの軸方向に移動するように、前記ガイドローラの一端を移動させるセンタリング処理手段とを有する。
【0056】
この場合、折り目検出処理手段によって包材の折り目が、オーバーラップ部検出処理手段によって包材チューブのオーバーラップ部が検出され、前記折り目検出処理手段による検出結果、及び前記オーバーラップ部検出処理手段による検出結果に基づいて、前記ガイドローラの一端が移動させられる。
【0057】
したがって、包材の縁部の位置が変化するので、オーバーラップ部を移動させることができ、オーバーラップ部の位置を調整し、オーバーラップ部を所定の位置に置くことができる。
【0058】
また、裁断誤差に伴って距離にばらつきが生じても、前記折り目検出処理手段による検出結果に基づいて、オーバーラップ部が所定の位置に置かれるように調整されるので、包材にあらかじめ形成された折り目の位置と実際の折り目の位置とを一致させることができる。したがって、包装容器の外観を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における充填機の概念図である。
【図2】従来の充填機の概念図である。
【図3】オーバーラップ部が所定の位置に置かれた状態で形成された原型容器の平面図である。
【図4】オーバーラップ部が所定の位置からずれた状態で形成された原型容器の平面図である。
【図5】包材の展開図である。
【図6】包材チューブの断面図である。
【図7】本発明の実施の形態におけるガイドローラ支持機構の制御ブロック図である。
【符号の説明】
11 包材
11a 縁部
28 オーバーラップ部検出処理手段
34、35 第1、第2のガイドローラ
41 包材チューブ
43 センタリング処理手段
128 折り目検出処理手段
129 距離算出処理手段
130 補正値算出処理手段
m11 折り目
S2 オーバーラップ部
α 距離
Claims (2)
- (a)ウェブ状の包材を湾曲させて包材チューブを形成する包材チューブ形成手段と、
(b)前記包材の搬送方向における包材チューブ形成手段より上流側において、回転自在に配設され、前記包材を案内するガイドローラと、
(c)前記包材の折り目を検出する折り目検出処理手段と、
(d)前記包材チューブのオーバーラップ部を検出するオーバーラップ部検出処理手段と、
(e)前記折り目検出処理手段による検出結果、及び前記オーバーラップ部検出処理手段による検出結果に基づいて、包材がガイドローラの表面上をガイドローラの軸方向に移動するように、前記ガイドローラの一端を移動させるセンタリング処理手段とを有することを特徴とする充填機。 - (a)前記折り目検出処理手段による検出結果に基づいて、前記折り目と包材の縁部との間の距離を算出する距離算出処理手段と、
(b)前記距離に基づいて前記オーバーラップ部検出処理手段による検出結果を補正するための補正値を算出する補正値算出処理手段とを有する請求項1に記載の充填機。
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