JP4538685B2 - 被包装物の包装状態検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、被包装物の包装状態検出装置に関する。

各種製品を効率良く包装するために、従来から自動包装装置が用いられている。この自動包装装置は、コンベアなどにより所定の間隔で搬送された被包装物が筒状フィルム内に順次挿入され、ヒートシール機構により筒状フィルムの端部がシール及び切断されて、次工程へ送出されるように構成されている。

このような自動包装装置を用いた包装は、被包装物が筒状フィルム内に正しく挿入されない場合に、エンドシーラーが誤って被包装物を噛み込んでしまい、不良品を発生させるおそれがある。このため、被包装物の噛み込みを検出する装置が、従来から開発されている。

例えば、特許文献１には、ヒートシール機構と一体に変位する押動部材と、この押動部材に接触して包装体の熱溶着部の厚さを測定する接触式変位センサと、この接触式変位センサの検出信号に基づいて被包装物の噛み込みの有無を判定する噛み込み判定手段とを備える噛み込み検出装置が開示されている。この噛み込み検出装置は、熱溶着部の厚みが所定値よりも大きいことを噛み込み判定手段が検出すると、除去装置が作動して不良品が排出される。
実開平５−６１２号公報

ところが、上述した従来の噛み込み検出装置は、ヒートシール機構による熱溶着と同時にこの熱溶着部分の厚さ寸法を測定するように構成されているので、熱溶着の後工程で検査が必要になった場合に対応することができないという問題があった。

また、被包装物の包装状態が正常でないことによる不良品発生の原因としては、上述した被包装物の噛み込み以外に、被包装物が存在しないケースや、被包装物が所定数量より多く存在するケースなどもあり得るが、上述した従来の噛み込み検出装置は、被包装物の噛み込みの有無しか調べることができないため、この点においても更に改良の余地があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、被包装物の包装状態を正確に検出して不良品を判別することができる被包装物の包装状態検出装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、包装体に収容された被包装物の包装状態を検出する装置であって、 包装体を載置して搬送する搬送面を有する搬送手段と、前記搬送面の上方に配置され、搬送方向に回転しつつ搬送される包装体を前記搬送面に押圧する押圧ローラーと、搬送される包装体の厚みの変化を検出する厚み検出手段と、前記厚み検出手段の検出結果に基づいて、被包装物の包装状態を判定する状態判定手段とを備え、前記厚み検出手段は、前記押圧ローラーにより押圧された直後の包装体の厚みを検出するように配置されている被包装物の包装状態検出装置により達成される。

この包装状態検出装置において、前記押圧ローラーは、押圧部が搬送面に沿って搬送方向と垂直な方向に分割されており、前記厚み検出手段は、分割された前記押圧部間に介在されていることが好ましい。

また、前記状態判定手段は、前記厚み検出手段の出力信号が予め設定された信号レベルを上回る状態判定時間に基づいて、被包装物の包装状態を判定することが好ましい。

また、包装体を検出する包装体検出手段を更に備えることにより、前記状態判定手段は、前記包装体検出手段が包装体の端部を検知した後に前記厚み検出手段の出力信号を取り込んで、被包装物の包装状態を判定することが好ましい。

また、前記搬送手段の搬送距離を検出する搬送距離検出手段を更に備えることにより、前記状態判定手段は、前記厚み検出手段の出力信号を、前記搬送距離検出手段の検出結果に基づき包装体の実際の厚み変化に対応するように変換して、被包装物の包装状態を判定することが好ましい。

本発明に係る被包装物の包装状態検出装置によれば、被包装物の包装状態を正確に検出して不良品を判別することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係る被包装物の包装状態検出装置の概略構成を示す側面図および平面図である。

図１および図２に示すように、包装状態検出装置は、包装体の搬送手段であるコンベア２と、搬送される包装体の厚みの変化を検出する厚み検出センサ４と、搬送される包装体を検出する包装体検出センサ６と、包装体を押圧する押圧ローラー８と、包装体に収容された被包装物の包装状態を判定する状態判定部１０と、被包装物の包装状態が正常でないと判断された包装体をコンベア２から除去する除去装置１２とを備えている。

コンベア２は、駆動ローラー２１および従動ローラー２２に無端状の搬送ベルト２３が巻回されたベルトコンベアであり、駆動ローラー２１は、駆動モーター２４から伝達ベルト２５を介して回転力が伝達されることにより駆動される。駆動ローラー２１の回転軸には、ロータリーエンコーダー２６（例えば、オムロン（株）製の「Ｅ６Ｃ２−ＣＷＺ６Ｃ」）が取り付けられており、駆動ローラー２１の回転角度に応じたパルスがロータリーエンコーダー２６から出力され、この出力パルスに基づいて、コンベア２の搬送距離を検出することができる。

厚み検出センサ４は、搬送される包装体の厚みを検出する厚み検出手段であり、本実施形態においては接触式変位センサ（例えば、（株）キーエンス製の「ＡＴ３−００４」）を、センサヘッド４ａが垂直下方を向くように配置している。厚み検出センサ４としては、接触式変位センサ以外に、光学式や超音波式など非接触式の変位センサであってもよい。

包装体検出センサ６は、搬送される包装体を検出する包装体検出手段であり、本実施形態においては、包装体と離隔した位置から検出可能なレーザーセンサ（例えば、（株）キーエンス製の「ＬＶ−Ｈ３２」）を使用している。包装体検出センサ６としては、レーザーセンサ以外に、光電センサや近接センサなどを用いることもできる。

押圧ローラー８は、両側に設けられた押圧部８ａ，８ｂが、コンベア２の搬送面に包装体を自重により押圧するように、コンベア２の上方に近接した状態で配置されている。押圧ローラー８は、駆動モーター（図示せず）に連結されて、コンベア２の搬送方向に回転駆動可能に構成されており、コンベア２の駆動モーター２４と同期させることで、押圧ローラー８とコンベア２との間に挟持された包装体が、押圧されながら滑りを生じることなく搬送される。押圧ローラー８の中央部８ｃは、押圧部８ａ，８ｂよりも小径とされている。押圧ローラー８は、必ずしも駆動モータ（図示せず）で駆動される必要はなく、コンベア２との接触により回転可能に支持されていてもよい。

厚み検出センサ４および包装体検出センサ６は、押圧ローラー８よりも搬送方向下流側において、コンベア２の幅方向中央部を検出するように配置されている。厚み検出センサ４は、押圧ローラー８の中央部８ｃの近傍において押圧部８ａ，８ｂの間に介在されるように配置されている。

状態判定部１０は、ロータリーエンコーダー２６から出力されたパルス、並びに、厚み検出センサ４および包装体検出センサ６の検出信号が入力され、これらに基づいて、被包装物の包装状態を判定し、除去手段１２の作動を制御する。状態判定部１０における包装状態の具体的な判定方法については後述する。

除去装置１２は、厚み検出センサ４および包装体検出センサ６の検出箇所よりも搬送方向下流側において、コンベア２の側縁に沿って配置されたエア排出部１２１を備えており、供給管１２２を介して圧縮空気供給源（図示せず）に結合されている。供給管１２２の途中には、開閉弁１２３が介在されており、開閉弁１２３の開閉により、エア排出部１２１からのエアの供給を制御することができる。

次に、上述した本実施形態に係る包装状態検出装置の作動について、シート状の製品が折り畳まれた被包装物の包装状態の検出を例として説明する。

被包装物が収容された包装体は、コンベア２により従動ローラー２２側から押圧ローラー８に向けて搬送され、両側が押圧部８ａ，８ｂにより押圧された後、厚み検出センサ４により搬送方向に沿った厚みの変化が検出される。包装体の厚みが薄い場合には包装体自体に反りが発生することがあり、これが厚み検出センサ４による厚みの検出精度に悪影響を及ぼすおそれがあるが、本実施形態のように、厚み検出センサ４による検出前に包装体を押圧ローラー８で押圧することにより、包装体に発生した反りが解消され、包装体の厚みの測定を精度良く行うことができる。特に、本実施形態においては、厚み検出センサ４が、押圧ローラー８の両側に位置する押圧部８ａ，８ｂの間に介在されているので、押圧ローラー８により押圧された直後の包装体の厚みを検出することができ、測定精度をより高めることができる。また、押圧ローラー８の押圧により、コンベア２上における包装体の位置や姿勢を所望の状態に保持することもできる。

厚み検出センサ４は、包装体の厚みの変化に応じた電圧信号を出力する。この電圧信号は実際の厚みと比例関係にあり、例えば、１Ｖの電圧信号が２ｍｍの厚みに対応している。被包装物の包装状態が正常な場合における厚み検出センサ４の出力信号の一例を図３に示す。

図３において、電圧信号が０Ｖの波形部分がコンベア２の搬送面に対応しており、その後の立ち上がり位置が包装体の一方端部に対応している。電圧信号は、１Ｖ付近まで上昇した後に略一定となり、この波形部分が被包装物に対応している。そして、電圧信号が減少して再び０Ｖになる位置が包装体の他方端部に対応している。したがって、被包装物に対応する波形部分が切り取られるように適当な信号レベルを基準電圧として設定した場合（例えば、０．３５Ｖ）、厚み検出センサ４の出力信号がこの基準電圧を上回る時間Ｓ１は、被包装物の包装状態が正常である限り、同じ製品に対して略一定である。

これに対し、被包装物が熱融着部において噛み込みを生じた場合には、厚み検出センサ４の出力信号が、例えば図４に示すような波形となる。すなわち、被包装物が噛み込みを生じている包装体の他方端部側において、正常な包装状態の場合よりも厚みが大きくなっているため、厚み検出センサ４の出力信号の立ち下がりが遅れる傾向にある。したがって、噛み込みを生じた場合に検出センサ４の出力信号が基準電圧を上回る時間Ｓ２は、正常な包装状態において検出センサ４の出力信号が基準電圧を上回る時間Ｓ１に比べて大きくなる。

また、被包装物が誤って挿入されずに包装された場合には、厚み検出センサ４の出力信号が、例えば図５に示す波形となる。すなわち、包装体に被包装物が存在しないために厚みがほとんど変化せず、厚み検出センサ４の出力信号が基準電圧を上回ることがない。

以上のことから、状態判定部１０は、厚み検出センサ４の出力信号が予め設定された基準電圧（信号レベル）を上回る時間である状態判定時間を抽出し、この状態判定時間が所定の範囲にある場合を正常な包装状態と判定する一方、所定の範囲から外れる場合を噛み込みや被包装物の不在などの不良品と判定する。尚、被包装物が誤って多く挿入された場合には、正常な包装状態の場合よりも厚みが大きくなることから状態判定時間は大きくなり、被包装物が横向きや斜めに入っていた場合には、厚み検出センサ４の出力信号の波形が正常な包装状態の場合と異なる結果、やはり状態判定時間は所定の範囲から外れることになる。したがって、状態判定部１０は、これらの包装状態の不良についても正確に判定することができる。

包装体の包装状態の判定は、上述したように厚み検出センサ４の出力信号のみに基づいて行うことが可能であるが、本実施形態のように、包装体検出センサ６によって包装体を検出できる場合には、包装体検出センサ６を同期センサとして機能させ、包装体検出センサ６が包装体の端部を検出してから厚み検出センサ４の出力信号の取り込みを開始することができるので、状態判定部１０における判定精度をより高めることができる。包装体検出センサ６による包装体の検出は、包装体自体の厚みが薄いなどの理由により厚み検出センサ４では包装体の検出が困難な場合に効果的である。

また、本実施形態においては、ロータリーエンコーダー２６を包装体の搬送距離検出手段として機能させることができるので、コンベア２の駆動モーター２４の回転数が変動した場合であっても、ロータリーエンコーダー２６の出力パルスに基づき、厚み検出センサ４の出力信号を包装体の実際の厚み変化に対応するように変換することができる。したがって、このように変換された出力信号に基づいて状態判定部１０が包装状態を判定することにより、判定精度をより高めることができる。

状態判定部１０は、被包装物の包装状態が不良であると判定した場合、開閉弁１２３を開放してこの包装体にエアを吹き付けることにより、コンベア２から除去する。この結果、コンベア２の駆動ローラー２１側から供給される包装体は、状態判定部１０で被包装物の包装状態が正常と判定された包装体のみとなる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様が上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、押圧ローラー８が両側に押圧部８ａ，８ｂを備え、この押圧部８ａ，８ｂにより包装体の両側を押圧するように構成しているが、通常のローラーを用いて包装体の全体を押圧してもよく、或いは、包装体の片側など一部のみを押圧するようにしてもよい。また、被包装物の厚みがある程度大きい場合には、押圧ローラー８を設けない構成にしてもよい。

また、本実施形態においては、厚み検出センサ４の出力信号が予め設定された信号レベルを上回る状態判定時間に基づいて、被包装物の包装状態を判定するようにしているが、包装状態の判定方法は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、厚み検出センサ４の出力信号の立ち上がり部及び／又は立ち上がり部の時間が所定の範囲内である場合に正常な包装状態と判定する一方、所定の範囲から外れる場合を不良品と判定するようにしてもよい。また、上述した基準電圧の設定に加えて、正常な包装状態において被包装物に対応する出力信号よりも高い電圧信号（例えば、１．２Ｖ）に上限電圧の設定を行ってもよく、状態判定部１０は、厚み検出センサ４の出力信号が上限電圧を上回った場合に、被包装物が折れ曲がったり過剰に挿入されるなどした不良品と判定するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、除去手段１２として、排出エアにより不良品を吹き飛ばす構成としているが、包装体がある程度重い場合には、除去手段１２としてプッシャや回動アームなどを用いた構成にして、これらと包装体との物理的な接触によりコンベア２上から不良品を除去するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、厚み検出センサ４および包装体検出センサ６をそれぞれ１つずつ設けているが、これらを複数設けることにより、厚み変化の検出や包装体の検知をそれぞれ複数箇所で行うようにしてもよい。例えば、厚み検出センサ４および包装体検出センサ６をそれぞれコンベア２の両側に配置することにより、包装体の搬送方向に沿った側縁部における被包装物の噛み込みや、コンベア２上における包装体の位置・姿勢などを検出することができる。

本発明の一実施形態に係る被包装物の包装状態検出装置の概略構成を示す側面図である。 図１に示す包装状態検出装置の概略構成を示す平面図である。 被包装物の包装状態が正常な場合における厚み検出センサの出力信号の一例を示す図である。 被包装物が噛み込みを生じた場合における厚み検出センサの出力信号の一例を示す図である。 被包装物が不在の場合における厚み検出センサの出力信号の一例を示す図である。

符号の説明

２ コンベア
２６ ロータリーエンコーダー
４ 厚み検出センサ
６ 包装体検出センサ
８ 押圧ローラー
８ａ，８ｂ 押圧部
１０ 状態判定部
１２ 除去装置

Claims (5)

1. 包装体に収容された被包装物の包装状態を検出する装置であって、
   包装体を載置して搬送する搬送面を有する搬送手段と、
   前記搬送面の上方に配置され、搬送方向に回転しつつ、搬送される包装体を前記搬送面に押圧する押圧ローラーと、
   搬送される包装体の厚みの変化を検出する厚み検出手段と、
   前記厚み検出手段の検出結果に基づいて、被包装物の包装状態を判定する状態判定手段とを備え、
   前記厚み検出手段は、前記押圧ローラーにより押圧された直後の包装体の厚みを検出するように配置されている被包装物の包装状態検出装置。
2. 前記押圧ローラーは、押圧部が搬送面に沿って搬送方向と垂直な方向に分割されており、
   前記厚み検出手段は、分割された前記押圧部間に介在されている請求項１に記載の被包装物の包装状態検出装置。
3. 前記状態判定手段は、前記厚み検出手段の出力信号が予め設定された信号レベルを上回る状態判定時間に基づいて、被包装物の包装状態を判定する請求項１または２に記載の被包装物の包装状態検出装置。
4. 包装体を検出する包装体検出手段を更に備え、
   前記状態判定手段は、前記包装体検出手段が包装体の端部を検知した後に前記厚み検出手段の出力信号を取り込んで、被包装物の包装状態を判定する請求項１〜３のいずれかに記載の被包装物の包装状態検出装置。
5. 前記搬送手段の搬送距離を検出する搬送距離検出手段を更に備え、
   前記状態判定手段は、前記厚み検出手段の出力信号を、前記搬送距離検出手段の検出結果に基づき包装体の実際の厚み変化に対応するように変換して、被包装物の包装状態を判定する請求項１〜４のいずれかに記載の被包装物の包装状態検出装置。

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