JP5160686B2 - 真空チャンバにおける装填された袋の位置合わせ方法 - Google Patents

Description

本発明は、装填された袋を真空チャンバ内に位置合わせするための方法に関する。

ヒートシール可能なプラスチック袋における真空包装は、肉およびチーズ等の食品をパッケージする従来的な方法である。真空包装は、典型的には、袋の口を有するヒートシール可能プラスチック袋に食料品を置くことと、次に袋の口を介して袋から空気を抜くことと、包含される食料品の近くで袋を潰すことを含む。袋は次に、空気抜きされた状態でヒートシールされ、よって食料品は概して空気のない環境に入れられた状態になる。袋は熱収縮性の袋である場合が多く、よってヒートシールステップの後は食料品の周囲での袋の収縮を誘導するために熱水または熱風収縮トンネルへと前進させられる。

知られているタイプの真空包装機は、シールされていない装填された袋を受け入れるように配置されかつ装填された袋に真空シール作業を実行するように動作可能な真空チャンバを含む。典型的には、装填された袋は、熱収縮性フィルムにより製造される袋内に配列された肉の切り身等の製品を入れている。装填された袋を真空チャンバへ供給して真空チャンバを閉止した後、真空シール作業は、典型的には真空引きと、真空引きされた袋の口をシールすることと、チャンバ内へ空気を再び導入することを含む。次にチャンバは開けられ、真空チャンバから袋が取り出される。アプリケーションによっては、パッケージは、製品の周りでパッケージを収縮させるために熱収縮ユニットへ運搬されてもよい。

ロータリ真空包装機は知られており、これは、一連の真空チャンバとチェーン駆動式の製品プラテンとを含む。マシンの動作において、プラテンは装填位置から真空引き／シール／通気ステージを経て取り出し位置へと移動し、最終的に装填位置へ戻る。典型例は、株式会社古川製作所により開発されかつ米国特許第３，９５８，３９１号明細書（クジュウブ）、第４，５８０，３９３号明細書（フルカワ）および第４，６４０，０８１号明細書（カワグチ、外）に開示されている包装機および包装機システムである。これらの特許は全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

米国特許第７，２９６，３９０号明細書（コウケ、外）の特許は参照により本明細書にその全体が組み込まれるが、各々が少なくとも１つのシールされていない装填された袋を受け入れるように配置されかつ独立した真空シール作業を実行するように動作可能である複数の真空チャンバを含む真空包装機を開示していて、各真空チャンバは、チャンバを介する個々の装填された袋の移動方向によって画定される長手方向を有し、各チャンバは内部に、長手方向を横切って延びるヒートシールアッセンブリを有する。送込みコンベアは、シールされていない装填された袋を真空チャンバへ供給するために設けられ、よって、シールされていない装填された袋の後（上流側）の端は、ヒートシールアッセンブリまたはその一部の上に延びる。各真空チャンバは個々のベッドおよび独立して移動可能なフードを有し、これらのベッドは同期して垂直動作が可能である。真空包装機は、適切な袋詰め機またはラッピング機と組み合わせて使用されることが可能である。

上記米国特許第７，２９６，３９０号明細書に開示されているシステムは、ニュージーランドにおいて、袋詰めされた肉製品をパッケージするためのＴＡＳＶＡＣ（ＴＭ）真空包装システムとして商品化されている。開示されているシステムでは、ヒートシールして袋の口を閉じた後に約２インチ（５０．８ミリメートル）以下の袋尾部（袋詰め製品の後縁とヒートシールとの間に位置決めされるシールされた袋の部分）が袋上に残るように、各袋詰め製品の後（即ち、上流側）縁を配置することが有益である。これより長い、例えば２インチ（５０．８ミリメートル）より長い袋尾部は、過剰な量の熱可塑性材料を使用して袋を製造することに繋がり、また美観もより短い袋尾部を有する袋より劣る。袋尾部としては、１インチ（２５．４ミリメートル）など、約１．５インチ（約３７．６ミリメートル）未満が袋上に残されることが有益である。また、形が不規則な肉の切り身、具体的には高い垂直形状を有するものを収容するに足る袋尾部を有することも重要である。言い換えれば、ヒートアッセンブリの位置に対して各製品の後縁を位置合わせするための許容誤差は、１インチ（２５．４ミリメートル）など、最大プラスマイナス１．５インチ（約３７．６ミリメートル）であることが有益である。

従って、ＴＡＳＶＡＣ（ＴＭ）システムの場合、例えば食肉加工場において送込みコンベア上で列に並べられて前進されている一連の袋詰めされた肉製品をパッケージする際には、下流側の真空チャンバに対するこれらの位置を、装填された袋が真空チャンバへかつ真空チャンバの内側へ前進するにつれて各袋がヒートシールアッセンブリと正しく位置合わせされ得るように決定することが望ましい。

一般的な送込みコンベア上の真空チャンバの上流側に位置合わせされる容量センサは、袋詰め製品が所定の真空チャンバ内へ前進する前にシールされていない袋内に位置合わせされる製品の後縁の位置を決定することにおいては信頼性がないことがテストされかつ証明されている。というのも、部分的には、容量センサがパッケージされつつある肉製品内の湿度の検出に依存することにあるからである。様々な肉の切り身が熱可塑性の袋内にパッケージされている典型的な食肉加工場では、一般に肉のコンベア上に水または血液の形で湿気が存在する。従って、容量センサの使用は肉製品の存在の「誤検出」示度を与えることがあり、よって下流側真空チャンバのヒートシールアッセンブリに対する各袋詰め製品の適正な前進および位置合わせは困難であって信頼性がない。さらに、容量センサが有するセンサ高度の最大範囲は、典型的には約４０ミリメートルである。

米国特許第３，９５８，３９１号明細書 米国特許第４，５８０，３９３号明細書 米国特許第４，６４０，０８１号明細書 米国特許第７，２９６，３９０号明細書 米国特許第６，８７７，５４３号明細書

上述の装置およびプロセスに使用される製品センサは、製品が送込みコンベアに沿って前進するにつれて、または送込みコンベア上に位置合わせされるにつれて製品を識別すること、即ち製品の後縁を識別することができるものであるべきである。センサは、識別を薄切りの子牛肉から厚切りの新鮮な赤身肉またはチーズの塊にまで及ぶ範囲の製品に対して行うことができるものであるべきであり、かつ識別を透明な印刷されかつ着色された袋を通して行うことができるものであるべきである。これらの切り身の多くは、形状および輪郭が奇妙なものになる。センサは、食肉およびチーズ包装場における過酷な生産環境に耐えることができるものでもあるべきである。製品検出システムの全体コストも、同時に考慮されなければならない。

本発明は、真空チャンバ内にシールされていない装填された袋を位置合わせするための方法を提供する。本発明は、装填された袋が真空チャンバ内にある間に、内部に不規則形状の肉製品等の製品を有するポリマー袋の上流側の端を一貫して適切な長さの袋尾部を設けるようにしてシールすることを可能にする。

第１の態様において、装填された袋を真空チャンバ内に位置合わせする方法は、
柔軟なポリマー袋内に製品を置くことによって柔軟なポリマー袋を装填することであって、バッグは赤外線を通す材料から製造され、かつポリマー袋は上流側の端に袋の口を有することと、
装填された袋を赤外線を通す送込みコンベア上へ置くことと、
装填された袋を送込みコンベア上で、コンベア上方に配置される赤外線カメラとコンベア下方に配置される発光ダイオードバンクとを含む検出装置へと前進させることと、
装填された袋内部の製品の後縁を検出するために、検出装置を使用して赤外線により装填された袋を通して発光ダイオードバンクを調査（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｅ）することと、
調査するステップから取得される情報をプログラマブルロジックコントローラへ送信することと、
調査された装填された袋を、調査ステップから取得される情報に基づいてある距離だけヒートシールアッセンブリを含む真空チャンバへと前進させることと、
袋の口を閉じるために、装填された袋をヒートシールアッセンブリでヒートシールすることとを含む。

ある実施形態において、上述の方法は、製品のヒートシールと後縁との距離が１．５インチ未満であるように装填された袋をヒートシールすることを含む。

別の実施形態において、上述の方法は、製品のヒートシールと後縁との距離が１インチ未満であるように装填された袋をヒートシールすることを含む。

別の実施形態において、装填された袋を真空チャンバ内に位置合わせする上述の方法は装填された袋を真空シールする方法と組み合わせて実行され、方法は、複数の真空チャンバを有する真空包装機を準備することであって、真空チャンバの各々はシールされていない装填された袋を受け入れるように配置されかつ装填された袋に真空シール作業を実行するように動作可能であり、各真空チャンバはチャンバを介する個々の装填された袋の移動経路によって画定される長手方向を有し、各真空チャンバは個々の装填された袋の袋の口を横断してヒートシールを形成するためのヒートシールアッセンブリを有し、ヒートシールは前記長手方向を横切って配置されることと、装填された袋の袋の口がヒートシールアッセンブリの一部を覆って位置決めされるように、シールされていない装填された袋を真空チャンバの一方へと送り込むことと、もう一方の真空チャンバにおいて装填された袋に真空シール作業を実行することを含む。

別の実施形態において、装填された袋を真空チャンバ内に位置合わせする上述の方法は、柔軟なポリマー袋内に肉製品を入れるステップを含み、肉製品は不規則な形状を有する。

次に、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

先行技術による真空包装機を示す斜視図である。 先行技術による真空包装機を示す側面図である。 先行技術による真空チャンバの内部の図であり、シールアッセンブリを示している。 真空チャンバの内部上側の斜視図であり、図３のシールアッセンブリ上部の詳細を示している。 真空チャンバの下部の図であり、図３のシールアッセンブリ下部の詳細を示している。 図３のシールアッセンブリの下部を示す斜視図である。 本発明の方法に関連して使用するための装置を示す概略側面図である。 本発明の方法に関連して使用するための装置を示す簡略端面図である。 図８の装置の簡略上面図である。

図１および図２を参照すると、本発明に関連して使用することに適する真空包装機の一実施形態が全体として参照数字１で示されている。真空包装機は垂直に重ねられた上側および下側の真空チャンバ３ａ、３ｂを含み、これらの支柱５間で垂直に移動できるように取り付けられる。支柱５の頂部には、真空チャンバ３ａ、３ｂのための駆動機構７が隣接して取り付けられる。

電子制御システム８は包装機１の動作を制御し、かつユーザが制御システムをプログラムすることを可能にするキーパッド／モニタ１０が備えられる。

各真空チャンバ３ａ、３ｂは、ベッド９と、チャンバフード１１とを含む。これらのベッド９は支柱５間で同期して垂直移動できるように取り付けられ、かつ各チャンバフード１１は個々のベッド９に相対して垂直に移動可能である。チャンバフード１１は、例えば空気圧ラム、油圧ラムまたは機械駆動装置である任意の適切な動力デバイスを介して移動される。

各真空チャンバは内部に、図３から図６までを参照して後述するシールアッセンブリ１５を有する。各真空チャンバのベッド９は、パッケージされた製品をそれが真空シールされた後にチャンバから運び出すための内部コンベア１３を含み、コンベア１３の移動方向は真空チャンバの長手方向を画定する。

コンベア装置は、装填された袋を真空チャンバへ供給しかつこれを真空チャンバから取り出すために装備される。コンベア装置は、装填された袋を真空チャンバ内へ送り込むための送込みコンベア１７を含む。シールに続いて包装機からシール済みの装填された袋を取り出すために、任意選択の送出しコンベア（図示しない）も装備される。

これらの真空チャンバは、上側のチャンバ３ａが送込みおよび取り出しのために送込みコンベア１７に隣接する下側の位置（図１および図２に示されている）と、下側のチャンバ３ｂのベッドが送込みおよび取り出しのために送込みコンベア１７に隣接する上側の位置（図示しない）との間で共に移動可能である。これらの真空チャンバのうちの一方が送込み／取り出し位置にある間、もう一方のチャンバは、内部に入っている装填された袋に真空シール作業を実行するための動作位置にある。従って、上側の真空チャンバ３ａの動作位置は送込みコンベアの高さより上であり、一方で下側の真空チャンバ３ｂの動作位置は送込みコンベアの高さより下である。

図３から図６までにおいて分かるように、各真空チャンバ内のシールアッセンブリ１５は上側部分１５ａと下側部分１５ｂとを含む。シールアッセンブリ１５は、真空チャンバの長手方向へ、従ってチャンバを介して装填された袋の移動方向に対して横方向に延びる。これは、装填された袋が真空チャンバへシールされていない部分を後にして運ばれることを可能にし、このことはは、装填された袋が先行する袋詰め／ラッピングステーションから出る際の方向づけとなる。

シールアッセンブリの上側部分１５ａは、１対の上側スプレッダ１９ａと、ヒートシールアンビル２１と、複数の穿孔ナイフ（図示しない）を有する穿刺デバイスと、一連のクランプピン２５を有するクランプデバイス２３とを含む。シールアッセンブリの下側部分１５ｂは、１対の上側スプレッダ１９ａと相補的である１対の下側スプレッダ１９ｂと、ヒートシールバー２７と、下側のクランプバー２９とを含む。アンビルは、ヒートシールバーがシールアッセンブリの上側部分１５ａに設けられた状態で、シールアッセンブリの下側部分１５ｂに設けられる可能性もあることは認識されるであろう。

本実施形態における拡張動作は、以下の通りである。スプレッダ１９ａ、１９ｂは、ヒートシールに先立って装填された袋のシールされていない部分を把持して拡げるように動作可能である。図から明らかであるように、上側スプレッダ１９ａおよび下側スプレッダ１９ｂは、互いに引き合わされるにつれて傾斜溝２０ａおよび傾斜溝を貫通して延びるピン２０ｂにより外側へ移動する。これらのスプレッダは、米国特許第６，８７７，５４３号明細書（Ｓｔｅｖｅｎｓ）に記載されているものと同様に機能する。上記特許は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

クランプピン２５および下側のクランプバー２９（概してゴム等の弾性材料から製造される）は、パッケージのシールされていない部分を拡げられた形状に保持し、かつ穿刺できるように装填された袋に張力をかける。穿刺デバイスが起動されると、ナイフ（図示しない）がパッケージを穿孔する。穿刺デバイスは装填された袋に小さい開口を形成する。装填された袋を真空チャンバ内へ送り込む間、装填された袋の引きずられるシールされていない部分が真空チャンバフード１１の閉止時にフードの端壁下でクランプされるように位置決めされることは実現可能な状況である。穿刺デバイスにより形成される開口は、こうした状況が発生しても装填された袋内の空気が抜かれることを確実にする。

ヒートシールアンビル２１は、装填された袋のシールされていない部分を間にした状態でヒートシールバー２７を押すように動作可能であり、ヒートシールバーに電流が印加されて装填された袋がシールされる。

図示されていないが、ヒートシールバー２７と穿刺デバイスとの間には装填された袋を切断するための適切な切断デバイスが設けられる。切断デバイスの一例は鋸歯付きナイフであり、これは、装填された袋を剪断するために上から下へ移動するように配置される。

コンベア１３のベルトは、シールアッセンブリの下側部分１５ｂの下で真空チャンバのベッド９の外端を回って延びる。本目的のために、コンベアベルトの下面は、例えば伸縮性のある滑らかな表面である（従来の織布表面よりも）滑らかな表面を備え、よって真空チャンバはベルト上でシールを実行することができる。

装填された袋をシールアッセンブリの下側部分１５ｂ上へ送り込むために、ある実施形態では、送込みコンベア１７は伸縮部分１７ａを有する。装填された袋を開放された真空チャンバ内へ送り込む間、伸縮部分１７ａはシールアッセンブリの下側部分１５ｂの上へ延び、装填された袋の本体を真空チャンバのベッド９上のコンベア１３へ落とすように動作される。装填された袋の引きずられたシールされていない部分は、送込みコンベアの伸縮部分１７ａ上に位置決めされたままになる。真空チャンバが移動されて閉じられるように伸縮部分１７ａが真空チャンバから離れて引き戻されるにつれて、装填された袋の引きずられたシールされていない部分はシールアッセンブリの下側部分１５ｂ上へ落下し、よってシールされていない部分は拡げられてシールされることが可能である。コンベアの伸縮部分１７ａが真空チャンバ内へ延びることに伴う製品の落下距離を最小限に抑えるために、シールアッセンブリ１５の輪郭は比較的低い。

図７は、本発明の方法を実行する際に使用するための装置３０を示す概略図である。装置３０は、コンベアベルト３２を有する送込みコンベア１７と、コンベアベルト３２の下に位置合わせされる発光ダイオード（ＬＥＤ）３４のバンクと、赤外線（ＩＲ）カメラ３６と、赤外線フィルタ３８と、カメラレンズ４０とを含む。カメラ、ＬＥＤ、フィルタおよびレンズは、合わせて検出装置４１を構成する。ＩＲカメラレンズ４０は、ある実施形態では、発光ダイオード３４のバンク上方へ垂直に位置合わせされる。シールされていない袋４２は、装填されたシールされていない袋４３を形成すべく肉製品４６を装填された状態で示されている。装填されたシールされていない袋４３は、ある実施形態では、先に述べた送込みコンベア１７上で前進される。

本発明に関連して有用であるコンベアベルト３２の商業的な一例は、Ａｍｍｅｒａｌｌ Ｂｅｌｔｅｃｈ社から入手可能なＶＯＬＴＡ（ＴＭ）ＦＥＬＷ−２．０である。ある実施形態では、ベルトは均質なウレタンベルトである。ベルトは、コンベアのプラテン４４の周りでエンドローラ４５によってルーティングされ、エンドローラ４５の少なくとも一方はモータ駆動式である。コンベアのプラテン４４は、ＬＥＤ３４のバンクを収容する。ＬＥＤ３４のバンクは、４セットの赤外光を含む。ＬＥＤの商業的な一例は、９７１４ Ｔｅｎｔｈ Ａｖｅｎｕｅ Ｎｏｒｔｈ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ ５５４４１所在のＢａｎｎｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社から市販されているＬＥＤＩＡ８０Ｘ８０Ｗ（ＴＭ）である。

ＩＲカメラは、適切な光フィルタ３８およびカメラレンズ４０と共に、必要な視野領域を視るに足る高さに、ある実施形態ではコンベアベルト３２より２０インチ上に設置される。ＩＲカメラの商業的な一例は、ＰＲＥＳＥＮＣＥＰＬＵＳ（ＴＭ）Ｐ４ＡＲである。ＩＲフィルタの商業的な一例は、ＦＬＴ１（ＴＭ）である。レンズの商業的な一例は、ＬＣＦ０４（ＴＭ）Ｐ４ＡＲである。これらの３品は全て、Ｂａｎｎｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社から市販されている。ＩＲカメラは、コンベアベルト３２上方の任意の適切な高さに、例えばコンベアベルト３２上方５インチから３０インチまで、１０インチから２５インチまで、または１５インチから２０インチまでに設置されることが可能である。下限は、少なくとも部分的に、パッケージされている製品の高さによって決定され、上限はカメラのケイパビリティと、検出装置が位置決めされる全体的な包装環境とによって決定される。

図８は、送込みコンベア１７の上流側から真空チャンバの方向へ下流側を見た場合の装置３０を示す。

図９は、コンベアベルト３２および検出装置４１のコンポーネントを示す概略上面図である。これらの図において、コンベアベルト３２の動作は、正常運転では矢印により示される方向である。図８において、カメラ３６は垂直ブラケット５７上に設置され、垂直ブラケット５７は、コンベア１７のフレームの個々の側面へ付着される垂直ポスト５６により支持される水平部材５５へ取り付けられる。

動作方法
ある実施形態では、真空包装機１は、手動、半自動または全自動袋詰め機の下流側に位置決めされる。固定式の搬入コンベア（図示しない）は、装填されたシールされていない袋を送込みコンベア１７へ運び、装填された袋は、各装填された袋のシールされていない部分が後から引きずられるように方向付けられる。ある実施形態では、製品は肉の切り身である。

説明のために、下側の真空チャンバ３ｂは下側の動作位置にあって目下内部で装填された袋を真空シールしているところであり、かつ上側の真空チャンバ３ａは開放されて送込みコンベア１７に隣接し、装填された袋を受け入れられる態勢にあるものと仮定する。

送込みコンベア１７は、装填された袋を真空チャンバ３ａのベッド上のコンベア１３上へ置くように起動される。装填された袋の引きずられるシールされていない部分は、シールアッセンブリの下側部分上へ落ちる。

検出装置４１は、装填されたシールされていない袋４３内の製品４６の後縁を、それがオーバーヘッドカメラ３６とコンベア１７の下に位置合わせされるＬＥＤ３４との間に位置決めされるコンベア１７上のポイントを通過する時点で検出する。製品４６の後縁４９がＩＲカメラおよびＬＥＤの調査視野を通過するにつれて、ＬＥＤからの赤外光は調査用ＩＲカメラの視野内に入る。この時点で、ＩＲカメラは製品の後縁を有効に検出し、かつこれは、真空チャンバにおけるシールアッセンブリへの袋詰め製品の制御された前進をトリガするためにシステムの他の部分へ伝達される。

製品の後縁はカメラ内の内部アルゴリズムによって決定され、内部アルゴリズムは、カメラが受信するＩＲ画像をグレースケール値に変換する。グレースケール値は、固有のアプリケーション毎にユーザによって画定される長方形の視野を基礎とする。アルゴリズムは、後縁が視野内に捉えられたことを表示する所定の数字を下回るグレースケール値のパーセントを探す。カメラが後縁を検出すると、カメラによって出力がオンにされてプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）へ伝達される。次にＰＬＣは、装填された袋内の製品の後縁が真空チャンバ内部の要求された位置にあることが決定されるまで、送込みコンベア上の駆動モータ等の適切な動力デバイスを介して送込みコンベアに動力を供給し続ける。装填された袋を真空チャンバ内へ正しく位置合わせするために必要とされる時間の決定は、タイマ（コンベアの速度および必要な移動距離を既知とする）等の任意の適切な手段によって、またはエンコーダからのパルス当たりの等価直線移動距離を既知として後縁捕捉後の移動距離を追跡するために駆動モータ上のエンコーダパルスを使用することによって実行されることが可能である。

このように、装填されたシールされていない袋はコンベア１７に沿って下流側へ前進され、開放された真空チャンバ内部において、装填された袋４３内の製品の後縁４９がシールアッセンブリ１５を超えたばかりの位置（即ち、シールアッセンブリ１５の下流側）へ配置される。

次に、上側の真空チャンバ３ａのフード１１は閉止されることが可能である。両チャンバは個々の上側の位置へ移動して下側のチャンバ３ｂは完全に減圧され、次に下側のチャンバ３ｂが開放されるとパッケージされた製品が取り出され、一方で新しい装填された袋が同時に搬入される。

上側の真空チャンバ３ａでは、装填された袋のシールされていない部分が拡散システムによって拡げられる。次に、穿刺デバイスが起動され、よって、クランプピン２５が装填された袋のシールされていない部分を下側のクランプバー２９に押し当てて拡げられた形状に保っている間にナイフがこれを穿孔する。次に、スプレッダバー１９が解放され、真空チャンバ３ａが空にされる。

次に、ヒートシールアンビル２１はヒートシールバー２７を押し、間でパッケージをヒートシールする。次に、切断デバイスは、装填された袋のヒートシールバー２７と穿刺デバイスとの間のスクラップ部分を剪断する。次に、アンビル２１はヒートシールバー２７から離れるように移動する。チャンバが取り出し位置へ移動して開くと、シール済みの装填された袋が解放される。次に、真空チャンバからスクラップを除去するためにエアカーテンおよび吸引が作動される。

一方で、下側の真空チャンバ３ｂには既に、次の装填されたシールされていない袋が搬入されている。両真空チャンバは個々の下側位置へと移動し、サイクルは、下側のチャンバが動作位置にあって上側のチャンバが取り出し位置にあるように反復される。

コンベアベルト３２の商業的な一例は、Ａｍｍｅｒａｌｌ Ｂｅｌｔｅｃｈ社から入手可能なＶＯＬＴＡ（ＴＭ）ＦＥＬＷ−２．０である。ある実施形態では、ベルトは均質なウレタンベルトである。ベルトは、コンベアのプラテン４４の周りへルーティングされる。コンベアのプラテン４４は、ＬＥＤ３４のバンクを収容する。ＬＥＤ３４のバンクは、４セットの赤外光を含む。ＬＥＤの商業的な一例は、９７１４ Ｔｅｎｔｈ Ａｖｅｎｕｔ Ｎｏｒｔｈ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ，ＵＳＡ ５５４４１のＢａｎｎｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社から市販されているＬＥＤＩＡ８０Ｘ８０Ｗ（ＴＭ）である。

ＩＲカメラは、適切な光フィルタ３８およびカメラレンズ４０と共に、必要な視野領域を視るに足る高さに、ある実施形態ではコンベアベルト３２より２０インチ上に設置される。ＩＲカメラの商業的な一例は、ＰＲＥＳＥＮＣＥＰＬＵＳ（ＴＭ）Ｐ４ＡＲである。ＩＲフィルタの商業的な一例は、ＦＬＴ１（ＴＭ）である。レンズの商業的な一例は、ＬＣＦ０４（ＴＭ）Ｐ４ＡＲである。これらの３品は全て、Ｂａｎｎｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社から市販されている。

実施例／試験
試験番号１
試験は、開ループベクトルモードのＹａｓｋａｗａＶ７（ＴＭ）により制御される１０：１ギアボックスへ連結された３相ＡＣモータ（３４５０ｒｐｍ）によって駆動される製品処理コンベア上で行われた。

使用されたコンポーネントは下記の通りである。

本試験は、肉製品の後（上流側）縁を検出しかつ一定の時間遅延の後にコンベアを停止させて製品を測定用レーザラインの下へ置くためにビジョンセンサを使用した。コンベア速度は、Ｓカーブの加速／減速を０．４秒にして１メートル／秒に設定された。駆動装置の停止命令は、高速カウンタモジュールから制御された。ベルトは、Ｖｏｌｔａ社の食品用ホワイトウレタンベルトであった。製品が存在する場合にビジョンセンサを有効化するために、赤外線ＬＥＤ照明はビジョンセンサの直下のベルトの下へ置かれた。（図８および図９参照）。ビジョンセンサは、垂直にコンベアを見下ろして置かれた。Ｖｏｌｔａ社のベルトは、ビジョンセンサが肉製品の後縁を検出することを可能にするＩＲ光透過性であった。これに対して肉製品はＩＲ光を遮り、センサに見える肉製品のシルエットを残す。

システムは、袋／製品の１２種類の組合せを使用して試験された。Ｂ１は、１２”×２０”の大きさを有する印刷された袋であった。Ｂ２は、１３．５”×２１”の大きさを有する透明な袋であった。Ｂ３は、１２”×２２”の大きさを有する印刷された袋であった。Ｂ４は、１４”×２４”の大きさを有する袋であった。Ｐ１からＰ４までは、様々な肉製品／肉の切り身を表している。Ｐ１の大きさは、長さ１７”×幅９”×高さ４．３８”であった。Ｐ２の大きさは、長さ１２．５”×幅８．３８”×高さ６．３８”であった。Ｐ３の大きさは、長さ９．５”×幅７．５”×高さ５．５”であった。Ｐ４の大きさは、長さ９”×幅４．８８”×高さ５．５”であった。袋／製品の各組合せ毎に３０サンプルが記録された。標準偏差および誤差は、データから計算された。結果は、母集団全体の誤差が０．６５５インチまたは１６．６３ｍｍであるというものであった。

試験番号２
試験番号１用のものと同様の機器配置を組み込んで、製品形状を検出するために小型ＬＥＤ光のバンクを有するＩＲカメラが垂直に配置された。ＬＥＤは、送込みコンベアのフレームの下でＩＲ光スペクトルを通すコンベアベルトの下に置かれた。

製品検出試験は、２種類の異なる製品を使用して、７種の異なる袋で行った。製品検出システムは、７種全ての袋サンプルを通して製品を認識することができた。しかしながら、製品検出システムは、標準的な袋に１つ、および暗色の袋に１つの異なる２つのシステム設定を必要とした。標準設定は典型的な利得および露光時間を適用し、一方で暗色袋の設定は高い利得および長い露出時間を伴った。下表は、製品検出試験の結果をまとめたものである。

試験で使用したコンポーネント：

試験では、製品検出センサの下で製品を走行させ、センサが袋および典型的な皺を通して製品の端を正しく識別するかどうかの確認を行った。

先に述べたように、２つの異なるＩＲカメラシステム設定が利得および露光時間を必要とした。これらのパラメータは共に、暗色の袋を通して製品を識別するために増大されなければならなかった。増大された値の利得および露光時間では、カメラの光学素子はより明るい色の袋をそれらが完全に透明であるかのように通過した。

試験では、単に袋／製品の異なる組合せをカメラの視野を介して走行させ、カメラのソフトウェアが製品の端を認識できたかどうかの決定を行った。

試験番号３
試験番号１および２に用いられるものと同様の機器配置を組み込んで、２０ポンドから３０ポンドまでのチャックロールに関する製品配置精度が試験された。結果は、下表に示されている。左欄はコンベアの速度を示し、真ん中の欄は、走行された総サンプルのうちで袋詰めされた肉製品の目標位置からプラスマイナス５０ｍｍ内に置かれたサンプルの数を示し、右欄は、走行された総サンプルのうちで袋詰めされた肉製品の目標位置からプラスマイナス２５ｍｍ内に置かれたサンプルの数を示す。例えば、コンベア上を７５０ミリメートル／秒で走行された１０１個の装填された袋のうち、１０１個が目標位置から５０ｍｍ以内に配置された。

本発明において、袋の配合は、任意の適切なもの、特に酸素遮断機能の有無に関わらずオレフィンフィルム等の熱可塑性フィルムから製造されるものを有利に使用することができる。これらのフィルムは、押出しコーティング、同時押出し成形、積層法または他の適切なプロセスによって製造される。多くのアプリケーションに特に好適なものは、外層と、中間層と、内層とを備えるフィルムである。外層の材料は、耐酷使性および／または密封性適性で選ばれる場合が多く、特にエチレンポリマーおよびコポリマーであるポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミドおよびこれらに類似するもの等の任意の適切な高分子材料から選ばれることが可能である。密封性適性で選ばれることが多い内層材料は、外層に関して述べた材料のうちの任意のものを使用可能である。中間層の材料は、遮断性（即ち、酸素、湿気、二酸化炭素、他の遮断）で選ばれる場合が多い。好適な材料には、ポリ塩化ビニリデンポリマーおよびコポリマー、エチレンビニルアルコールコポリマー、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリエステル、アクリロニトリルおよびこれらに類似するものが含まれる。袋は、ある実施形態では熱収縮性であり、ある実施形態では少なくとも部分的に架橋性である。

本明細書において、「装填された」袋は、中に肉製品等の製品が手動、機械または他の方法で置かれている袋を指す。従来の袋詰め肉のパッケージは袋に製品を入れた後も袋の内側に幾分かの空隙または空間を有する可能性があることから、「装填された」は必ずしも「充填された」を意味しない。

本発明は、主として肉製品に関連して説明されているが、当業者であれば、本開示を精読した後に、本発明が他の製品、即ちチーズ等の食品および非食品の双方をパッケージするために有利に使用され得ることを理解するであろう。

ＴＡＳＶＡＣ実施形態
本発明が上述のＴＡＳＶＡＣシステムに類似する包装システムと共に使用される実施形態に関しては、各真空チャンバ内に横断的なヒートシールアッセンブリを有することにより、装填された袋は、開口が長手方向を横断する状態で各チャンバ内に搬入されることが可能である。このような方向性は、概して真空包装機の上流側に存在する大部分の手動による袋詰めステーションまたは自動包装システムを出る際のパッケージの方向性に一致する。

各真空チャンバ内のヒートシールアッセンブリは、ヒートシールバーを含むことができる。さらに、各ヒートシールアッセンブリはヒートシールアンビルを含んでもよい。

包装機は、ほぼ垂直に互いに上下に配置される真空チャンバを含んでもよい。

包装機は、真空シール作業を実行するためにこれらの真空チャンバの一方を動作し、その間これらの真空チャンバのもう一方は装填された袋の送込みおよび取り出しのために開いているように構成されることが可能である。

真空包装機は、装填された袋を真空チャンバへ送り込みかつ／または装填された袋を真空チャンバから取り出すように構成されるコンベア装置を含んでもよく、またはコンベア装置と組み合わされていてもよい。

コンベア装置は、適切には、選択された真空チャンバへ少なくとも１つの装填された袋を送り込むように動作可能な少なくとも１つの送込みコンベアを含む。各真空チャンバ内のヒートシールアッセンブリは、送込みコンベアに隣接するチャンバの端に、または端に隣接して位置決めされることが可能であり、かつ送込みコンベアは装填された袋をパッケージのシールされていない部分を引きずるようにしてチャンバに送り込むように構成される。送込みコンベアは、装填された袋のシールされていない部分がヒートシールアッセンブリまたはその一部を覆って位置決めされるように装填された袋を真空チャンバ内へ送り込むべく真空チャンバ内のヒートシールアッセンブリまたはヒートシールアッセンブリの一部の上を伸縮し、かつ次にはチャンバから引き戻されて真空シール作業の実行のためにチャンバを閉じることができるように動作可能な伸縮部分を有してもよい。

送込みコンベアは、装填された袋を２つ以上のチャンバへ選択的に送り込めるように、これらの真空チャンバと相対的に移動可能であってもよい。或いは、２つ以上のチャンバへの選択的送込みを可能にするために、これらの真空チャンバが送込みコンベアと相対的に移動可能であってもよい。

各真空チャンバは、真空シール作業に続いて製品パッケージを真空チャンバから放出するために真空チャンバの長手方向に移動可能である内部コンベアを含むことができる。内部コンベアの一部は、各真空チャンバにおいてヒートシールアッセンブリまたはヒートシールアッセンブリの一部の下で延びてもよい。真空チャンバは各々真空チャンバフードを含むことができ、各真空チャンバ内の内部コンベアの一部は、真空チャンバフードの下で延びる。

ヒートシールアッセンブリまたはその一部は、装填された袋が内部コンベア上でヒートシールアッセンブリを超えて移動されることを可能にするために引き戻し可能であってもよく、伸縮性のコンベアは、装填された袋の送込み形状において内部チャンバコンベアとほぼ垂直に位置合わせされてもよい。

コンベア装置は、選択された真空チャンバから装填された袋を取り出すように動作可能な少なくとも１つの送出しコンベアを含むことができる。これらの真空チャンバは、２つ以上のチャンバからの選択的な製品の取り出しを可能にするために送出しコンベアと相対的に移動可能であってもよい。

コンベア装置は、装填されたシールされていない袋を選択された真空チャンバへほぼ同時に搬入しかつ最近シールされた別の装填された袋を選択された真空チャンバから取り出すように動作可能であってもよい。

包装機は２つの垂直に積層される真空チャンバと、内部コンベアと、送出しコンベアとを含むことができ、これらの真空チャンバは、送込みおよび送出しコンベアに隣接しかつこれらの間の送込み／取り出し位置と、送込みおよび送出しコンベアから離隔された動作位置との間で同時的に垂直移動が可能であり、包装機は、一方の真空チャンバが真空シール作業を実行しているときはもう一方の真空チャンバが送込み／取り出し用に開いているように動作可能である。

包装機は、ヒートシールアッセンブリに隣接する装填された袋内に少なくとも１つの開口を穿刺するように動作可能な穿刺デバイスをさらに含むことができ、よって、各真空シール作業の発生に伴い、空気はヒートシールに先立って穿刺された開口からパッケージの外へ押し出される。穿刺デバイスは、複数の穿孔ナイフを備えてもよい。

シール機構は、包装機または袋詰め機の一部であってもよい。

ある実施形態では、ヒートシールアッセンブリはクランプデバイスを含むことができ、かつ真空シール作業は、装填された袋のシールされていない部分を真空引きおよびヒートシールに先行してクランプすることを含む。

ある実施形態では、包装機は、装填された袋をヒートシールアッセンブリと穿刺デバイスとの間で切断するように配置される切断デバイスを含むことができ、かつ真空シール作業は、真空引きおよびヒートシールに続くパッケージの切断を含むことができる。

Claims (10)

1. 装填された袋を真空チャンバ内に位置合わせする方法であって、
   ａ）柔軟なポリマー袋内に肉またはチーズ製品を置くことによって柔軟なポリマー袋を装填することであって、バッグが赤外線を通す材料から製造され、かつポリマー袋がその上流側の端に袋の口を有することと、
   ｂ）装填された袋を、赤外線を通す送込みコンベア上へ置くことと、
   ｃ）装填された袋を送り込みコンベア上で、コンベア上方に配置される赤外線カメラとコンベア下方に配置される発光ダイオードのバンクとを含む検出装置へと前進させることと、
   ｄ）装填された袋内部の肉またはチーズ製品の後縁を検出するために、検出装置を使用して赤外線により装填された袋を通して発光ダイオードのバンクを調査することと、
   ｅ）調査するステップから取得される情報をプログラマブルロジックコントローラへ送信することと、
   ｆ）調査された装填された袋を、調査ステップから取得される情報に基づいてある距離だけヒートシールアッセンブリを備える真空チャンバへと前進させることと、
   ｇ）袋の口を閉じるために、装填された袋をヒートシールアッセンブリでヒートシールすることとを含む、方法。
2. 真空チャンバ内のヒートシールアッセンブリが送込みコンベアに隣接するチャンバの端に、またはチャンバの端に隣接して位置決めされ、かつ送込みコンベアが、個々の装填された袋をパッケージのシールされていない部分を引きずる状態でチャンバ内へ搬入するように構成される、請求項１に記載の方法。
3. 赤外線カメラがコンベア上方に配置され、かつ発光ダイオードバンク上方に垂直に配置される、請求項１に記載の方法。
4. 調査するステップの間、装填された袋が送込みコンベアに沿って前進される、請求項１に記載の方法。
5. 肉製品が不規則な形状を有する、請求項１に記載の方法。
6. 真空チャンバが、真空シール作業に続いて個々の装填された袋を真空チャンバから放出するために真空チャンバの長手方向へ移動可能な内部コンベアを備える、請求項１に記載の方法。
7. 内部コンベアの一部が、各真空チャンバ内のヒートシールアッセンブリの一部の下で延びる、請求項６に記載の方法。
8. 方法が装填された袋を真空シールする方法と組み合わせて実行され、方法が、複数の真空チャンバを有する真空包装機を準備することであって、真空チャンバの各々がシールされていない装填された袋を受け入れるように配置されかつ装填された袋に真空シール作業を実行するように動作可能であり、各真空チャンバがチャンバを介する個々の装填された袋の移動経路によって画定される長手方向を有し、各真空チャンバが個々の装填された袋の袋の口を横断してヒートシールを形成するためのヒートシールアッセンブリを有し、ヒートシールが前記長手方向を横切って配置されることと、装填された袋の袋の口がヒートシールアッセンブリの一部を覆って位置決めされるように、シールされていない装填された袋を真空チャンバの一方へと送り込むことと、もう一方の真空チャンバにおいて装填された袋に真空シール作業を実行することを含む、請求項１に記載の方法。
9. 複数の真空チャンバが、装填された袋の２つ以上のチャンバへの選択的な送込みを可能にするために送込みコンベアと相対的に移動可能である、請求項８に記載の方法。
10. 装填された袋の袋の口がヒートシールアッセンブリの一部を覆って位置決めされるように装填されたシールされていない袋を真空チャンバの一方へ送り込むことと同時に、もう一方の真空チャンバにおいて装填された袋に真空シール作業が実行される、請求項８に記載の方法。

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