JP5244373B2

JP5244373B2 - 自動包装機

Info

Publication number: JP5244373B2
Application number: JP2007301194A
Authority: JP
Inventors: 浩之小野寺
Original assignee: 株式会社川島製作所
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2027-11-21
Also published as: JP2009126532A

Description

この発明は、縦型又は横型の自動包装機において、特に、ウェブ状包装材を筒状包装材に成形するセンターシーラにおけるシール圧力を制御し、且つシール異常のようなセンターシールの良否を判定することが可能な自動包装機に関する。

従来、縦型又は横型の自動製袋包装機においては、ウェブ状包装材は、その両側縁部をセンターシーラによってシールすることで筒状包装材に成形される。センターシールの位置は、必ずしも、袋の幅方向の真中央でなくても良く、幅方向にずれた位置でもよい。センターシーラによって形成された筒状包装材内に包装すべき製品が投入、充填、又は送り込まれ、製品間で筒状包装材を横方向にシールすることにより、製品が包装袋内に包まれた袋包装体が製作される。包装材の送りは間欠又は連続の形態があるが、それに合わせて筒状包装材への成形と製品の供給が逐次・連続的に行われて袋包装体が製造される。

袋包装体を連続して製造する包装機として、従来の縦型自動包装機の一例が斜視図である図８に示されている。ウェブ状包装材が巻き取られている包装材ロールＲから繰り出されるウェブ状包装材Ｆｗは幾つかのガイドローラ４６や張力付与機構４７を経て、製袋充填包装機のフォーマ４１に供給される。袋の形成及び袋内部への製品の充填とのタイミングを計って、包装材がフォーマ４１に供給される。包装材上にマークがある場合には、これをセンサで読み取り、包装工程の各タイミングを取る基準とされる。

製袋充填包装機４０においては、フォーマ４１内に製品投入案内用の投入筒４２が貫通配置されており、充填筒４２の上部は断面が拡大したホッパ４８に接続されている。フォーマ４１によって筒状に曲成された包装材は、充填筒４２の周囲を案内され、左右一対の同期して作動する包装材送り用のベルト送り機構４４，４４によって下方へ送られる。充填筒４２の周囲を下方に走行される包装材は、一対のヒートシールバー４３ａ，４３ｂを備えたセンターシーラ４３によって端縁同士がヒートシールされて筒状包装材Ｆｔに成形される。充填筒４２の下端から下方へ送り出されて製品が投入・充填された筒状包装材Ｆｔは、ヒートシーラから成る横シール手段４５，４５によって、袋の天シール部と次の袋の底シール部Ｓとが形成され、製品を包装した袋包装体Ｐが製造される。図示の例では包装材の供給は間欠的であるが、両シール手段の機構変更によって、包装材を連続的に送ることもできる。

袋包装体を連続して製造する従来の別の包装機として、横型自動包装機の一例が図９に示されている。図９（ａ）は全体を示す斜視図、同（ｂ）はその横断面図である。横型自動包装機５０は、ウェブ状包装材Ｆｗを筒状包装材Ｆｔに成形し、横方向に走行する筒状包装材Ｆｔの内部に包装物である製品Ａを横方向に送り込み、製品Ａが収容された袋包装体を連続して製造可能な包装機である。フィルムロールＲから案内ロール５１及び繰出しローラ５７によって繰り出されたウェブ状包装材Ｆｗは、フォーマ等の成形器５１によって走行されつつ筒状に成形される。筒状包装材Ｆｔは、合わせられた両側端縁ｅ，ｅを挟む一対の紙引きローラ５４ａ，５４ｂから成る送り手段５４によって引っ張られて案内板５８，５８上を摺動走行する。送り手段５４の後流には、円筒周面上に加熱用のシール線を有する一対の回転型のシールローラ５３ａ，５３ｂから成るセンターシール手段５３が案内板５８，５８の下方に配設されており、センターシール手段５３は筒状包装材４２の両側端縁ｅ，ｅを加熱・加圧して溶着する。センターシール手段５３の後流には、横シール手段５５が設けられており、筒状包装材Ｆｔを製品Ａの前後で横断的にシールして袋包装体を製造する。

センターシールの形態としては、両側縁部を上下に重ね合わせた封筒状のセンターシールも存在するが、シールの確実性と一面側にのみシール性が備わる包装材で済む利便性から、両側縁部を合掌状にシールしたセンターシールが良く用いられている。シールは、包装材の接着層を溶着することで密封が得られるヒートシールが主流である。

ウェブ状包装材は、包装機の仕様に応じて、一定速度のような連続的に供給される場合も、或いは包装体の長さに相当する包装ピッチに合わせて間欠的に供給される場合もある。また、センターシールの形態としては、大きく分けて、線状のヒートシール線を持ち往復動作或いはボックスモーション動作をするバー形状のシールの形式と、周状のヒートシール線を有し回転するローラ状のシールの形式がある。

従来のセンターシール手段には、通常、対向する二つのセンターシーラを開閉する機構が備わっている。包装材をセット・交換するときや、異物等をシール部分に噛み込む等の不具合が生じたときには包装機を停止させるが、この時に長時間に渡ってセンターシーラが包装材に触れていると包装材が溶けるなどの不具合が生じるので、開閉機構を作動して対処作業が可能となる程度までセンターシーラを広く開いている。この開閉機構には、従来、エアシリンダや電磁ソレノイドがアクチュエータとして用いられている。

縦型製袋包装機の場合には、アクチュエータがエアシリンダのときにはエアの圧力の印加又は開放によって、アクチュエータが電磁ソレノイドのときには電磁ソレノイドの励磁と消磁とに応じて、対向する二つのシールバーが相対的に接近又は離反する動作をする。横型製袋包装機の場合には、連続的に包装材部分に作用するシールローラを回転支持するそれぞれのブラケットをアクチュエータによって互いに接近又は離反する動作をさせている。アクチュエータの作動はオン又はオフのいずれかであり、シールバー間やシールローラ間の間隔を精度良く調整することができない。また、シール作動時のシールバーの閉じ力の調整は、エア圧やばねの強さを変更することで行われており、精度良い調整が困難である。したがって、この開閉機構を利用してシール圧力を精度良く調整することは不可能である。

上記のセンターシール手段においては、包装材の側縁部間に異常が生じたときには、エアやばねはその弾性作用によってシールバーやシールローラが微小に変位するのを許容する。かかる変位は微小なものであり、エア圧力やばね力の変化でもって異常検出を行うことは難しい。したがって、シールバーやシールローラ間の間隔の変化を光電センサや近接センサ等のセンサ手段で検出している。しかしながら、これらのセンサ手段は百数十μｍのフィルムの厚みの変化については検出可能であるが、数十μｍの微小な変位を検出することは困難であるので、検出値が通常値であるのか異常値であるのかを判定するのは依然として難しい。このように、シールバーの変位を精度良く検出するには限界がある。

また、特に横型包装機において生じやすいが、シールバーやシールローラ等のセンターシール手段において包装材の側縁部間に製品のカスなどのような異物を挟み込む場合がある。また、包装材が蛇行するときなど包装材の走行が乱れ、皺や襞になって厚みに不均一性が出ることもある。このような場合、包装材の両側縁部のセンターシールがシール不良となり、綺麗に形成されないときには見栄えが悪くなる。このような包装材で製造された袋包装体は、密封性が不十分であるので出荷から取り除く必要があるが、連続的に包装を行う場合には不良品として無駄になる包装体が多数となり、不経済である。

製袋充填機におけるセンターシール装置として、一対のシール機構を相互に近接・離間可能に備えるものがある（特許文献１参照）。各シール機構は、プーリに巻き掛けられるスチールベルトを備え、包装フィルム移送方向に沿って配置したヒータブロックがスチールベルトを加熱して包装フィルムの重合縁部を挟んでシールをする。

特開２００１−３２８６０２号公報

そこで、自動包装機において、サーボモータの高い制御性、精度性を利用して、シール圧力を精度良く制御するのみならず、異物の噛み込みや包装材の厚み異常のようなセンターシールの不良を高い精度で検出する点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、サーボモータの高い制御性、精度性を利用して、シール圧力を精度良く制御するのみならず、センターシール部分の不良を高い精度で検出することにより、センターシールの仕上げを良好にするとともに、異物の噛み込みや包装材の厚み異常に起因したセンターシールの不具合を瞬時に判断し、センターシール不良の発生に迅速に対応することができる自動包装機を提供することである。

上記の課題を達成するため、この発明による自動包装機は、包装材を挟み込んでセンターシールを施すセンターシール機構、当該センターシール機構を開閉駆動するサーボモータ、及び前記サーボモータの当該駆動を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記サーボモータを駆動して前記センターシール機構による前記包装材へのシール圧力を制御するシール圧力制御手段、及び前記サーボモータの動作データを基準動作データと比較し当該比較結果に基づいてセンターシールの良否を判定するシール良否判定手段を備えており、前記シール圧力制御手段は、前記サーボモータを駆動する駆動電流を制御して当該サーボモータの出力トルクを制御することによって、前記包装材への前記シール圧力を制御しており、前記シール良否判定手段は、前記サーボモータの前記動作データとして検出された当該サーボモータを駆動する前記駆動電流を、前記基準動作データとしての基準駆動電流と比較していることから成っている。

この自動包装機によれば、制御手段のシール圧力制御手段がサーボモータを駆動してセンターシール機構の開閉駆動による包装材へのシール圧力を制御する。シール圧力は、サーボモータを駆動する駆動電流を制御して当該駆動電流に応じて駆動トルクを変更することで制御することができる。また、シール良否判定手段は、サーボモータを駆動する駆動電流、基準駆動電流をサーボモータの動作データ及び基準動作データとし、サーボモータの動作データを基準動作データと比較し、当該比較結果に基づいて動作データが正常か否かを判定することでセンターシールの良否を判定することができる。

この自動包装機において、前記制御手段は、前記包装機の停止時に、前記センターシール機構を開く方向に前記サーボモータを駆動して、前記センターシール機構を前記包装材に対して非接触状態に維持することが好ましい。包装機の停止時には、センターシール機構が開く方向に駆動されてセンターシール機構は包装材と非接触状態に維持される。したがって、センターシール機構が接触したままで包装材が溶けることはなく、溶けた包装材がセンターシール機構に付着するなどの不都合が生じることが回避される。

この自動包装機において、前記シール機構の閉じ動作中の前記動作データを前記基準動作データとして更新するために、前記基準データに基づいて前記動作データが正常と判定される正常判定範囲を定めることができる。即ち、その時々の動作データが基準データに基づいて正常と判定される正常判定範囲が定められているので、シール機構の閉じ動作中の動作データがその正常判定範囲内であれば、基準動作データとして更新され、シール機構の閉じ動作中の動作データがその正常判定範囲を逸脱して異常であると判定されるときには基準動作データとして更新されない。

また、この自動包装機において、前記センターシールの良否を判定するため、前記駆動電流が前記基準駆動電流とを対比して両駆動電流の差が超えたときに前記シールの不良と判定する閾値を定めることができる。駆動電流が前記基準駆動電流とを対比して両駆動電流の差が閾値を超えているときには、例えばセンターシール手段が異物を挟み込むなどして、サーボモータの負荷が増大して駆動電流の値が閾値を超えて上昇したものとして、そのときにされたセンターシールについてはシール不良と判定することができる。

更に、この自動包装機において、前記包装機は、前記センターシール機構として縦方向に走行する前記包装材の両側縁部を合掌状に挟んでシールするシールバーを備え、前記サーボモータの回転出力を前記シールバーの往復運動に変換する運動変換機構を備えている縦型包装機であるとすることができる。

更に、この自動包装機において、前記包装機は、前記センターシール機構として横方向に走行する前記包装材の両側縁部を回転しながら合掌状に挟んでシールするシールローラを備え、前記サーボモータの回動転力を前記シールローラの開閉運動に変換する運動変換機構を備えている横型包装機であるとすることができる。

この発明による自動包装機は上記のように構成されているので、サーボモータの駆動電流と駆動トルクとの間の高い制御性、精度性が利用されて、制御手段は、サーボモータを駆動する駆動電流を制御して駆動トルクを変更するシール圧力制御手段によってサーボモータの開閉動作を厳密に制御することができる。したがって、センターシール機構が包装材に与えるシール圧力を適正な圧力に制御することができ、シール仕上がりを良くすることができる。また、制御手段は、シール良否判定手段において、サーボモータの動作によってセンターシール機構が閉じたときのサーボモータのトルク検出、即ち、駆動トルクと高い制御性及び精度性で関連する駆動電流についての動作データと基準動作データとの比較によって、センターシール部分の不良を高い精度で検出するので、異物の噛み込みや包装材の厚み異常に起因したセンターシールの不具合を瞬時に判断し、センターシール不良の発生に迅速に対処することができる。更に、自動包装機のセンターシール圧力の制御とセンターシールの良否判定とにおいて、いずれもサーボモータを駆動する駆動電流に基づいて行っており、別々の測定・検出手段を備えて対処するものと比較して、部品点数の増加を抑え、製造コストの低減に寄与することができる。

本発明による自動包装機が適用される縦型包装機の要部を示す正面図である。本発明による自動包装機が適用される横型包装機の要部を示す平面図である。シール機構を作動させるサーボモータの速度と出力電流の時間変化の一例を示すグラフである。本発明によるシール良否判定方法におけるシール良否判定を行うためのブロック図である。自動包装機の電源投入後における、センターシール手段の開状態から閉じ状態までの閉じ動作でそれぞれで費やされる電流値の例を示すグラフである。本発明によるシール良否判定方法における基準動作データの更新と、閾値との比較によるシール不良判定との一例を説明するグラフである。本発明によるシール良否判定方法による判定フローチャートである。本発明によるシール良否判定方法が適用され得る縦型包装機の一例を示す斜視図である。本発明によるシール良否判定方法が適用され得る横型包装機の一例を示す斜視図である。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による自動包装機の実施例を説明する。図１は本発明による自動包装機を縦型包装機に適用したときの要部の概略を示す正面図である。縦型包装機の基本的な構造は、図８に示した従来の構造と変わるところはないので、再度の説明を省略する。

図１に示す縦型の自動包装機１によれば、縦置きされた充填筒２の周囲に略断面円形に成形された湾曲包装材Ｆｃは、センターシール手段３によって筒状包装材Ｆｔに成形される。湾曲包装材Ｆｃは、充填筒２と充填筒２の両側に設けられた吸引ベルトのような送り手段（図８の符号４２で示す手段を参照）との間に挟まれており、送り手段の駆動によって充填筒２に沿って下方に送られる。バラ状の物品等から成る製品Ａが充填筒２の上方に設けられているホッパ等から筒状包装材Ｆｔ内に投入され、製品Ａが投入された筒状包装材Ｆｔは充填筒２の下方位置に設けられている横シール手段（図８の符号４５で示す手段を参照）によって横断方向にシールされる。

センターシール手段３は、それぞれ加熱手段を内蔵する二つの対向するシールブロック３ａ，３ｂを備えており、シールブロック３ａ，３ｂの互いに対向する側にはシールバー４ａ，４ｂが設けられている。シールバー４ａ，４ｂが、その間に湾曲包装材Ｆｃの両側縁部ｅ，ｅを合掌状に挟み込んで加熱することで湾曲包装材Ｆｃにセンターシールを施し、筒状包装材Ｆｔを成形する。シールブロック３ａ，３ｂは、包装機のフレーム５に上下に隔置して水平配置されたガイドロッド６，７に対してガイドスリーブ８を介して左右方向に摺動自在に案内されている。センターシール手段３は、シールブロック３ａ，３ｂを互いに接離させる駆動源としてサーボモータ１０を備えており、サーボモータ１０の出力軸１２に出力される回転出力は、この例では、ベルト伝動機構１３を介して出力軸１２に平行な作動軸１４に伝達される。作動軸１４に伝達されたサーボモータ１０の回転出力をシールブロック３ａ，３ｂの互いの接離動作に変換するため、運動変換機構１１が設けられている。運動変換機構１１は、作動軸１４においてねじの方向を互いに逆とされた雄ねじ部１５ａ，１５ｂと、シールブロック３ａ，３ｂに設けられており雄ねじ部１５ａ，１５ｂにねじ係合する雌ねじ部１６ａ，１６ｂとを備えたねじ伝動機構である。ねじ伝動機構の回転をスムーズにするためにボールねじ機構を採用するのが好ましい。なお、運動変換機構１１については、図示の例は一例であり、同様の機能を奏する機構であれば、リンク機構やカム機構のような変換機構を採用することができる。

こうした構造によれば、サーボモータ１０を駆動するときには作動軸１４が回転し、ねじの方向が互いに逆にされたねじ伝動機構によってシールブロック３ａ，３ｂがガイドロッド６，７に案内されつつ互いに接近又は互いに離反する直動動作をする。シールブロック３ａ，３ｂの直動距離とサーボモータ１０の回転角度との対応関係は既知であるので、サーボモータ１０の回転角度を高い精度で制御することで、シールバー４ａ，４ｂの接近時の互いの位置を精度良く制御することができる。シールバー４ａ，４ｂが両側縁部ｅ，ｅを挟む位置でのサーボモータ１０の出力トルクを制御することによりシール圧力を高い精度で制御することができ、また、異物の噛み込み等のシール不良を精度良く検出することができる。モータ自動包装機１が停止されるときには、シールブロック３ａ，３ｂが互いに最も離れた状態となるようにサーボモータ１０が作動されて停止される。

図１に示す実施例では、両方のシールブロック３ａ，３ｂをそれぞれ互いに接離するように駆動しているが、一方のシールブロック３ａを固定のシールブロックとし、他方のシールブロック３ｂのみをシールブロック３ｂに対して接離させるように駆動してもよい。本実施例の場合には、センターシール手段３の通常包装サイクルにおける縦シールのための開閉動作を行う手段と、シール圧力の制御及びシール良否の判定の元になる手段とが、同じサーボモータ１０によって実現されている。シールブロック３ａ，３ｂが異物を噛み込んだとき、或いは包装材の走行異常によって噛み込む厚みが変化したときの対応制御の詳細については後述する。また、この例では、サーボモータ１０は回転出力の方向が交互に切り換えられ、その切換えに応じてシールブロック３ａ，３ｂが互いに接近又は離反するので、センターシール手段３によるヒートシールは、送り手段の間欠動作のうち停止している間に行われることを前提としているが、センターシール手段３自体にボックスモーションをさせることにより、包装材の連続送りにも対応できることは明らかである。

図２は本発明による自動包装機をピロー包装機のような横型包装機に適用したときの要部の概略を示す平面図である。図２（ａ）は、横型包装機の要部の正面図、同（ｂ）はシールローラが閉じている状態を示す平面図、同（ｃ）はシールローラが開いた状態を示す平面図である。横型の自動包装機の基本的な構造は、図９に示した従来の構造と変わるところはないので、再度の説明を省略する。

図２に示す横型の自動包装機２１によれば、フォーマによって略断面円形に成形された湾曲包装材Ｆｃは、横方向下流のセンターシール手段２３に向かって送られ、センターシール手段２３によって筒状包装材Ｆｔに成形される。製品Ａが送り込まれた筒状包装材Ｆｔはセンターシール手段２３の下流位置に設けられている横シール手段によって横断方向にシールされる。センターシール手段２３の流れ上下流方向には、紙引きローラのような送り手段やガイドローラのような案内手段を設けて、両側縁部ｅ，ｅを挟み、包装材の蛇行を防止することが好ましい。

センターシール手段２３は、それぞれ加熱手段を内蔵する二つの対向するシールローラ２３ａ，２３ｂを備えており、シールローラ２３ａ，２３ｂ間に湾曲包装材Ｆｃの両側縁部ｅ，ｅを合掌状に挟み込み、両側縁部ｅ，ｅを互いに加熱することでヒートシールを施して筒状包装材Ｆｔを成形する。一つのサーボモータ３７の出力軸３７ａの回転出力が歯車機構によって分配されてシールローラ２３ａ，２３ｂに伝達される。出力軸３７ａはもう一つの軸３７ｂと共に包装機のフレームに回動自在に支持されて設けられており、軸３７ａ，３７ｂにそれぞれ互いに噛み合うように取り付けられた歯車３８ａ，３８ｂが、シールローラ２３ａ，２３ｂと同軸に設けられている歯車３９ａ，３９ｂと更に噛み合っている。この歯車機構によって、シールローラ２３ａ，２３ｂは互いに異なる回転方向に同期回転される。また、横型包装機２１は連続動作であるので、センターシール手段２３もこの同期回転は連続動作で行われる。

センターシール手段２３は、シールローラ２３ａ，２３ｂを互いに接離させる駆動源としてサーボモータ３０と、サーボモータ３０の出力軸３２における回転出力をシールローラ２３ａ，２３ｂが互いに接離する回動動作に変換する運動変換機構３１を備えている。運動変換機構３１の図示例は一例であるが、サーボモータ３０の出力軸３２にはレバー３３が取り付けられており、レバー３３の各先端部には対称位置にリンク３４ａ，３４ｂがその一端で回動自在に取り付けられている。リンク３４ａ，３４ｂの他端にはブラケット３５ａ，３５ｂの一端部が回動自在に連結されており、ブラケット３５ａ，３５ｂの他端部にはシールローラ２３ａ，２３ｂが回転自在に支持されている。ブラケット３５ａ，３５ｂは、上記シールローラ２３ａ，２３ｂを回転させる歯車３８ａ，３８ｂのための軸３７ａ，３７ｂを共通の軸として回動可能となっている。したがって、ブラケット３５ａ，３５ｂが回動しても、歯車３８ａ，３８ｂとシールローラ２３ａ，２３ｂとの噛み合いは常に維持される。サーボモータ３０が駆動され、出力軸３２が回転すると、レバー３３及びリンク３４ａ，３４ｂを介して、ブラケット３５ａ，３５ｂが軸３７ａ，３７ｂの回りに互いに反対方向に回動し、シールローラ２３ａ，２３ｂが軸３７ａ，３７ｂの回りに互いに接近又は離反する動きをする。図２（ｂ）は、シールローラ２３ａ，２３ｂが接近して包装材の両側縁部ｅ，ｅを挟み込んで回転している状態を示している。包装機１が停止されるときには、シールローラ２３ａ，２３ｂが互いに最も離れた状態でサーボモータ３０が停止される（図２（ｃ））。シールローラ２３ａ，２３ｂが両側縁部ｅ，ｅを挟んだ位置でのサーボモータ３０の出力トルクを制御することによって、シール圧力が高い精度で制御されるとともに、異物の噛み込み等のシール不良を精度良く検出することができる。

以下、この発明による自動包装機におけるシール圧力制御手段及びシール良否判定手段の実施例を説明する。図３は縦型の自動包装機（図１の自動包装機１を参照）におけるセンターシール手段を作動させるサーボモータの出力電流の時間変化の一例を示すグラフ、図４は図１に示す自動包装機におけるシール良否判定のためのブロック図、図５は自動包装機が作動を開始したときの、センターシール動作の際における駆動電流値の時間変化の一例を示すグラフ、図６は本発明によるシール良否判定における基準動作データの更新と、閾値との比較によるシール不良判定との一例を説明するグラフである。図７は本発明によるシール良否判定による判定フローチャートの一例を示す図である。

図３に示すように、縦型の自動包装機におけるセンターシール手段３の動作は、大きくは、閉じ動作期間と、その直後からのシール動作期間、及びその後の開き動作期間との３つのステージから成っている。図３の（イ）がモータ速度のグラフであり、（ロ）が駆動電流値のグラフである。駆動電流値は、開き動作時や閉じ動作時のようにモータの速度が加減速する時に大きな変化をし、シール動作期間では大きな値を示す。駆動電流値は、サーボモータを動作させるためにモータに供給される駆動電流の電流値であって、モータに出力させる動作や掛かる負荷等によって変化する。シール圧力については、シール動作時にサーボモータに流れる電流値を制御してサーボモータの出力トルクを制御することによって、シール圧力の大きさが変更される。

図４は、自動包装機におけるシール良否判定を行うためのブロック図である。図４に示すように、制御手段に関連して、センターシール手段３を駆動するサーボモータ１０と、その駆動電流を検出する検出手段６１が設けられている。検出手段６１は、サーボモータ１０の駆動電流を検出することでセンターシール手段３によるセンターシール動作の際に生じる包装材の挟み込み抵抗を検出する。また、ディスプレイ等の表示手段６２との関連を持って、初期の動作データの良否を判断すべき基準となる初期基準動作データと、駆動電流を基準駆動電流と対比して異物噛み込みと判定するための閾値と、詳細を後述する正常判定範囲とをそれぞれ判定データとして設定するための設定手段６３が設けられている。制御手段６４においては、設定手段６３で設定された判定データを記憶する判定データ記憶手段６５が設けられており、判定データ記憶手段２５は、初期基準動作データを記憶する基準動作データ記憶手段６５ａ、正常判定範囲を記憶する正常判定範囲記憶手段６５ｂ及び閾値を記憶する閾値記憶手段６５ｃから成っている。特に、初期基準動作データは、時間変化する駆動電流のためにテーブル、マップ、式等のデータとして記憶される。

検出手段６１によって検出した駆動電流の電流値からなる動作データが各種の判定データと比較して正常か否かの判定を行うための判定手段６６が設けられている。判定手段６６においては、動作データと初期基準動作データとが比較される。この比較は、例えば、時間経過で変化する動作データと初期基準動作データとの瞬間的な差（絶対値）の最大値が、正常判定範囲記憶手段６５ｂに記憶され且つそこから読み出された正常判定範囲を超えるか否かで行うことができる。また、別の例としては、動作データと初期基準動作データとの差（絶対値）を積算した面積に相当する値が正常判定範囲を超えるか否かで行うこともできる。動作データと初期基準動作データとの差が正常判定範囲内であれば、この動作データが基準動作データ記憶手段６５ａに基準動作データとして更新して記憶される。なお、正常判定範囲内とされた連続する複数の動作データを平均した平均動作データを基準動作データとして更新してもよい。正常判定範囲を超える動作データは、基準動作データ記憶手段６５ａに更新して記憶されることはない。更新された基準動作データが、次の動作データの正常・異常判定の際に読み出される。

動作データの各瞬間値は、初期基準動作データ又は更新された動作データがその時々に記憶されている基準動作データ記憶手段６５ａから読みだされた基準動作データと比較され、その偏差が閾値記憶手段６５ｃに記憶されている閾値と比較され、センターシール手段３におけるシール不良が判定される。センターシール手段３が閉じ動作をしている中で異物がシールバー３ａ，３ｂ間に挟まれると、サーボモータ１０の負荷が増大して駆動電流値が上昇し、基準動作データの値との偏差が大きくなってその偏差が閾値を超えるので、そのときに異物噛み込みと判定される。判定手段６６の異物噛み込みとの判定結果がセンターシール駆動制御手段６７に出力され、センターシール駆動制御手段６７は、その判定結果に応じてサーボモータ１０を停止させる等の制御を行う。

図５には、自動包装機１の電源投入後、センターシール手段３の開状態から閉じ状態までの時間を置いて行われる３回の閉じ動作（ａ）（ｂ）（ｃ）のそれぞれで費やされる駆動電流の例が示されている。図５に示す例においては、（ａ）（ｂ）（ｃ）の順に電源再投入後から再開するまでの経過時間が長い。センターシール手段３の閉じ動作で費やされる電流値のうち最終段階で費やされる電流値は、電源再投入後から経過した時間が長いほど低下していることが解る。これは、センターシール手段３におけるヒータによる継続的な加熱によってシールバー３ａ，３ｂとその周辺の構成部品が徐々に温度上昇し、熱変形が生じたことによる。

正常なシール動作の動作データ（基準駆動電流）に対して、異物の噛み込んだとしたときのシール動作の動作データ、即ち、駆動電流の変化が想像線で示されている。異物の噛み込みに起因して、センターシール手段３によるシール動作中には、シールバー３ａ，３ｂの閉じ動作の終点近くにおいて、範囲Ａで示すように駆動電流（シーラ駆動電流）が瞬間的に上昇している。この動作データの瞬間的な上昇は、正常な範囲を超えた変動であり、基準動作データとして更新されることはない。また、異常値が生じた段階で、包装材やセンターシール手段３の点検が行われ、異物の排除等の処置が採られる。更に、冷凍食品のような硬い製品の噛み込みに起因した破損を回避しシール機構を保護するため、異常作動データを検出した時に、センターシール手段３の動作を停止させることができる。なお、噛み込んだ異物の大きさや姿勢によっては、範囲Ｂで示すように、閉じ動作の時点で異常な駆動電流を検出することがある。

図６には、正常判定範囲との比較による基準動作データの更新と、閾値との比較によるシール不良判定とを説明するグラフの一例が示されている。図６（ａ）に示すように、センターシール手段３の動作に要するサーボモータ１０の駆動電流（動作データ）Ｄは、センターシール手段３の電源投入後において、稼働時間の経過に従って変化していく。この変化が、電源投入時の初期基準駆動電流（基準動作データ）Ｄ０から、正常判定範囲記憶手段６５ｂに記憶され且つそこから読み出された正常判定範囲Ｅ内であれば、センターシール手段３の閉じ動作中、駆動電流Ｄを新しい基準駆動電流として更新し記録する。なお、電源投入時に用いられる初期基準駆動電流（初期基準動作データ）Ｄ０については、製品が封入されない空き袋を幾つか製造するときの平均的な駆動電流として記録することができるが、これに限ることはなく適宜の方法を採用することができる。また、更に変動した駆動電流Ｃは、それ自体正常であっても初期基準駆動電流Ｄ０からすれば閾値Ｆを超えるためにエラーとなってしまうことがあるが、基準駆動電流を駆動電流Ｄに更新することにより、その更新した基準駆動電流Ｄに基づく閾値Ｆで定められる正常な範囲内の駆動電流であればエラーとなるのが回避される。

また、図６（ｂ）に示すように、駆動電流Ｃが図示のように変動した場合、駆動電流Ｃは本来異常な部分を含むにも関わらず、初期駆動電流Ｄ０からすれば閾値Ｆで定められる正常な範囲内にあるので正常と判定されてしまうことがあるが、基準駆動電流を駆動電流Ｄに更新することにより、その更新した基準駆動電流Ｄに基づく閾値Ｆを逸脱するので、正常な範囲内の駆動電流でなくエラーと判定することができる。なお、基準動作データを固定（Ｄ０に固定）したとき、変動した動作データが正常となるように、正常と判定する許容幅を広げることも考えられるが、この場合には、シールで噛み込む異物が細かいときには異常と判定できなくなるので、対策として充分とは言えない。

図７は、本発明によるシール良否判定に際して実行される判定フローチャートの一例を示す図である。図７に示す判定フローチャートに従えば、先ず、更新するか否かの正常判定範囲及び異物の噛み込みを判定する閾値を設定し、記憶する（ステップ１、「Ｓ１」と略す。以下同じ）。次に、基準動作データを読み込む（幾つかの空袋を製造する際のデータを利用するのが好ましい。Ｓ２）。動作データが読み込まれ（Ｓ３）、動作データ（駆動電流値）の瞬間値が基準駆動電流と比較したときの偏差が閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ４）。もし、この偏差が閾値を超えていれば、自動包装機の停止に移行する（Ｓ５）。動作データは逐次蓄積される（Ｓ６）。この偏差が閾値を超えないときは１回のセンターシール動作が完了するか否かを判定し（Ｓ７）、１回のセンターシール動作が完了していなければＳ３に戻って動作データの読み込みを継続する。Ｓ７の判定で１回のセンターシール動作が完了すれば、１回のセンターシール動作中のデータが基準動作データと比較され（Ｓ８）、正常判定範囲内であれば、このときの動作データが基準動作データとして更新・記憶される（Ｓ９）。Ｓ８の判定で正常判定範囲を逸脱しているときには、更新・記憶されず、包装動作の停止命令があるか否かの判定（Ｓ９）で、停止命令があれば停止し（Ｓ１０）、そうでなければ、Ｓ３に戻って次の回のセンターシール動作について動作データの読み込みが開始される。

上記では縦型の自動包装機におけるセンターシール手段での噛込みに起因するサーボモータの出力電流の異常について説明したが、横型の自動包装機では、運転中はシールローラ２３ａ，２３ｂはサーボモータ３０の出力によって互いに常に圧接されている状態にあるので、縦型の自動包装機の図５〜図６に示す変化のサイクル最後の段階の状態が、概ね平坦な出力電流として検出され、噛込み等に起因して閾値を超える異常な電流値が検出されると、縦シール異常として認識される。

１縦型自動包装機２充填筒
３センターシール手段３ａ，３ｂシールバー
４送り手段５横シール手段
１０サーボモータ１１運動変換機構
１２出力軸
２１横型自動包装機２３センターシール手段
２３ａ，２３ｂシールローラ３０サーボモータ
３１運動変換機構３５ａ，３５ｂブラケット
３７サーボモータ３８ａ，３８ｂ；３９ａ，３９ｂ歯車
６１検知手段６２表示手段
６３初期基準動作データ及び閾値の設定手段
６４制御手段６５記憶手段
６６判定手段６７センターシール手段駆動制御手段

Claims

包装材を挟み込んでセンターシールを施すセンターシール機構、当該センターシール機構を開閉駆動するサーボモータ、及び前記サーボモータの当該駆動を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記サーボモータを駆動して前記センターシール機構による前記包装材へのシール圧力を制御するシール圧力制御手段、及び前記サーボモータの動作データを基準動作データと比較し当該比較結果に基づいてセンターシールの良否を判定するシール良否判定手段を備えており、
前記シール圧力制御手段は、前記サーボモータを駆動する駆動電流を制御して当該サーボモータの出力トルクを制御することによって、前記包装材への前記シール圧力を制御しており、
前記シール良否判定手段は、前記サーボモータの前記動作データとして検出された当該サーボモータを駆動する前記駆動電流を、前記基準動作データとしての基準駆動電流と比較している
ことから成る自動包装機。
前記制御手段は、前記包装機の停止時に、前記センターシール機構が開く方向に前記サーボモータを駆動して、前記センターシール機構を前記包装材に対して非接触状態に維持することから成る請求項１に記載の自動包装機。
前記シール機構の閉じ動作中の前記動作データを前記基準動作データとして更新するために、前記基準データに基づいて前記動作データが正常と判定される正常判定範囲が定められていることから成る請求項１又は２に記載の自動包装機。
前記センターシールの良否を判定するため、前記駆動電流が前記基準駆動電流とを対比して両駆動電流の差が超えたときに前記シールの不良と判定する閾値が定められていることから成る請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動包装機。
前記包装機は、前記センターシール機構として縦方向に走行する前記包装材の両側縁部を合掌状に挟んでシールするシールバーを備え、前記サーボモータの回転出力を前記シールバーの往復運動に変換する運動変換機構を備えている縦型包装機であることから成る請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動包装機。
前記包装機は、前記センターシール機構として横方向に走行する前記包装材の両側縁部を回転しながら合掌状に挟んでシールするシールローラを備え、前記サーボモータの回動出力を前記シールローラの開閉運動に変換する運動変換機構を備えている横型包装機であることから成る請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動包装機。