JP6243803B2

JP6243803B2 - 充填状態検査装置および充填状態検査方法

Info

Publication number: JP6243803B2
Application number: JP2014124349A
Authority: JP
Inventors: 健介大江; 卓馬西岡; 馨藁谷; 忠弘小西; 田中　充; 充田中
Original assignee: Nissin Foods Holdings Co Ltd
Current assignee: Nissin Foods Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2034-06-17
Also published as: JP2016003032A

Description

本発明は、連続生産される連結された包装体に充填された内容物の充填状態を検査する充填状態検査装置および充填状態検査方法に関する。特に、連結された包装体に内容物が充填された後、個別の包装体に切り離される前に、連結された包装体に内容物が正しく充填されたか否かを検査する充填状態検査装置および充填状態検査方法に関する。

従前より、製袋充填機と呼ばれる充填機が一般的に広く用いられている。この製袋充填機は、熱接着性の巻取包装材料から製袋する工程の途中もしくは直後に内容物を充填し、口を封じ、切断する形式の包装機である。

このような製袋充填機を用いた製袋充填工程においては、内容物が正しく充填されたか否かを検査することが重要であり、従前より様々な方法が考えられている。従来の検査方法としては、内容物の充填工程後、切断前の連結された包装体（以下、「連結包装体」という）に対し、レーザー変位計によるレーザーを照射することで連結包装体の厚みを連続的に測定し、内容物の充填有無を検知する方法が知られている。また、特許文献１には、液体が充填され、密閉シールされた連結包装体を、クランプ板で挟んだ時の板の厚さを測定し、その時に計測された厚さ寸法によって充填量の大小を測定する発明が記載されている。

特開２００４−３２５３７５号公報

しかしながら、上記したようなレーザー変位計を用いた連結包装体の厚み測定方法では、連結包装体に空気による膨らみやシワ等があった場合にも厚みとして計測してしまう場合があり、特に内容物が少量である場合には誤検知されてしまう恐れがあった。一方、特許文献１記載の方法では、連結包装体をクランプ板で挟んだ時の板の厚さを測定するので、連結包装体のシワが検知される恐れは軽減される。しかし、連結包装体の密閉時に空気が入っていた場合には、依然として空気による膨らみが検知される場合があり、内容物が少量である場合には正確な検知が困難であった。また、連結包装体の搬送速度が速い場合や、個別の包装体が連結方向に短い場合、または個別の包装体がそれぞれ複数の収容部を有して各収容部に内容物が充填されている場合等には、厚み測定を連続的に行う必要があるが、その場合クランプ板を高速で動作制御する必要があり、連結包装体の搬送を妨げずに測定を行うことは困難であった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、搬送を妨げることなく連結包装体の内容物の充填状態が検知できる充填状態検査装置および充填状態検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る充填状態検査装置は、連続生産される連結包装体への内容物充填工程の後、当該連結包装体が個別の包装体に切り離される工程の前に、当該連結包装体への内容物の充填状態を検査する装置であって、前記連結包装体を挟み込むように設けられた固定ローラーと可動ローラーとからなるローラーセットと、前記可動ローラーの変位量を連続的に検知する変位量検知手段と、前記変位量検知手段により検知された変位量の時間変化に基づいて、連結包装体の内容物の充填状態を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る充填状態検査方法は、連続生産される連結包装体への内容物充填工程の後、当該連結包装体が個別の包装体に切り離される工程の前に、当該連結包装体への内容物の充填状態を検査する方法であって、固定ローラーと可動ローラーとからなるローラーセットにより前記連結包装体を挟み込む工程と、前記可動ローラーの変位量を連続的に検知する工程と、検知された変位量の時間変化に基づいて、正確かつ高速に連結包装体の内容物の充填状態を判定する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る充填状態検査装置および充填状態検査方法によれば、搬送を妨げることなく連結包装体の内容物の充填状態が検知できる。

本発明に係る充填状態検査装置を含む製袋充填機全体の構成を示す概略図である。本発明に係る充填状態検査装置を構成する検知部を示す平面図および斜視図である。（ａ）本発明に係る充填状態検査装置を構成するレーザー変位計により検知された変位量の時間変化を示すグラフ、及び（ｂ）固定ローラー及び可動ローラーを用いない場合にレーザー変位計により検知された変位量の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明を適用した一実施形態に用いられる、充填状態検査装置を含む製袋充填機全体の構成を示す概略図である。

製袋充填機４００は、シートロール４１０、縦シーラー４２１〜４２３、充填ノズル４３１，４３２、ヒーター４４０、横シーラー４５０、及びカッター４６０から構成される。製袋充填機４００により、シートロール４１０から排出された包装用シート２００が、縦シーラー４２１〜４２３、充填ノズル４３１，４３２、ヒーター４４０、横シーラー４５０、カッター４６０をそれぞれ経由して、内容物を内包した包装体１００が順次製造される。

製袋充填機４００の縦シーラー４２１〜４２３と横シーラー４５０との間には、充填状態検査装置３００が備えられる。充填状態検査装置３００は、検知部３１０、下位支持部３２０、及び上位支持部３３０から構成される。

次に、製袋充填機４００及び充填状態検査装置３００について詳細に説明する。

シートロール４１０は、包装用シート２００がロール状に巻かれたものである。ここで、包装用シート２００は、ヒートシール可能な素材であれば特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、もしくはポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂フィルムからなり、これらを積層したフィルムであっても良い。また、合成樹脂フィルム材料にアルミニウムや銅等の金属を蒸着したものを用いても良い。包装用シート２００は、シートロール４１０から引き出されながら連続的に搬送される。

包装用シート２００は、縦シーラー４２１に到達する前に、搬送方向に沿う方向に折り目が来るように、搬送されながら二つ折りされる。このとき、二つ折りされた折部が下方に位置し、上方は開いた状態となっている。

包装用シート２００は、縦シーラー４２１〜４２３により上下方向にヒートシールされ、収容部が形成される。同時に、充填ノズル４３１が縦シーラー４２１，４２２の隙間から、充填ノズル４３２が縦シーラー４２２，４２３の隙間から、それぞれ差し込まれ、充填ノズル４３１からは第一内容物、充填ノズル４３２からは第二内容物がそれぞれ包装用シート２００の各収容部に充填される。なお、図１では簡略化して記載したが、縦シーラー４２１〜４２３及び充填ノズル４３１，４３２は、それぞれ複数個設けられていても良く、包装用シート２００が搬送される速度と同期して移動しても良い。なお、こうして内容物が充填された包装用シート２００は、以降の工程においては連結包装体２１０と呼称する。

ところで、内容物は、特に限定されないが、固形状であることが望ましく、粉末状もしくは粒状またはこれらの混合物であることがさらに望ましい。例えば、粉末スープ等の粉末状、七味唐辛子等の粉末状と粒状の混合物からなる調味料等が挙げられる。

その後、連結包装体２１０は、下位支持部３２０により下部のブレが制限されながら、検知部３１０により内容物の充填状態が検査される。下位支持部３２０により連結包装体２１０の下部のブレが制限されることで、検知部３１０による検査の精度を向上させることができる。

検知部３１０による検査を経た連結包装体２１０は、上位支持部３３０により上方向へのブレが制限される。詳細は後述するが、検知部３１０では連結包装体２１０の下部をローラーで挟むため、連結包装体２１０に上方向への力が発生することがある。上位支持部３３０を設けることで、連結包装体２１０が上方向に動いてしまうことを防ぐことができる。

連結包装体２１０は、ヒーター４４０により上端が予熱された後、横シーラー４５０により上端がシールされることで、収容部が封止される。ここで、ヒーター４４０で予熱することで、横シーラー４５０によるシールを確実に行うことができる。連結包装体２１０がヒーター４４０で予熱される位置は、縦シーラー４２３によるシール後、横シーラー４５０によるシール前であれば特に限定されない。連結包装体２１０は上位支持部３３０を経た後、横シーラー４５０によりシールされる。

横シーラー４５０により上端がシールされた連結包装体２１０は、カッター４６０により切り離され、個別の包装体１００が完成する。ここで、カッター４６０は、連結包装体２１０を縦シール位置で切り離す。なお、カッター４６０は連結包装体２１０を縦シール位置一箇所置きに切り離し、一つの包装体１００に第一内容物と第二内容物とが別の収容部に封入されたものが順次製造される。

図２は、本発明を適用した一実施形態に用いられる、充填状態検査装置を構成する検知部を示す平面図及び斜視図である。

検知部３１０は、固定ローラー３１１、可動ローラー３１２、及びレーザー変位計３１３から構成される。固定ローラー３１１は、円柱状をなし、ローラー軸３１１ａを中心としてローラー表面３１１ｂが回転可能となっている。また、固定ローラー３１１は製袋充填機４００上を移動しないように固定されている。

可動ローラー３１２は、円柱状をなし、ローラー軸３１２ａを中心としてローラー表面３１２ｂが回転可能となっている。また、可動ローラー３１２は、平面図上、連結包装体２１０の進行方向に対して垂直方向に移動可能である。さらに、可動ローラー３１２は、バネ等の弾性体により固定ローラー３１１の方向に付勢され、固定ローラー３１１と互いの側面で接した状態を安定状態として、固定ローラー３１１から遠ざかるほど固定ローラー３１１の方向へ強い力で付勢される。以下では、可動ローラー３１２が固定ローラー３１１と接した状態を変位量ゼロとして、可動ローラー３１２が固定ローラー３１１から遠ざかるほど変位量が大きいと表現する。

連結包装体２１０は、固定ローラー３１１のローラー表面３１１ｂと可動ローラー３１２のローラー表面３１２ｂとにより挟み込まれた状態で搬送される。固定ローラー３１１及び可動ローラー３１２の回転可能方向は、ともに連結包装体２１０の搬送方向と一致しており、可動ローラー３１２は連結包装体２１０の厚みに応じて連続的に変位し続ける。具体的には、連結包装体２１０には内容物が充填された箇所と縦シール部とが搬送方向に交互に配置されているが、内容物が充填された箇所が両ローラー間を通過するときには可動ローラー３１２の変位量は大きくなる。一方、縦シール部が両ローラー間を通過するときには、可動ローラー３１２の変位量は、内容物が充填された箇所が通過するときに比較して小さくなる。

なお、連結包装体２１０の縦シール部は、切り離し用シール部２１１と、仕分け用シール部２１２とが交互に配置されている。切り離し用シール部２１１は、カッター４６０により切り離される位置に相当するシール部である。一方、仕分け用シール部２１２は、切り離し後の包装体１００内で内容物を仕分けるためのシール部である。

固定ローラー３１１及び可動ローラー３１２が連結包装体２１０を挟み込む位置は、内容物を挟み込む位置であれば特に限定されないが、内容物を確実に挟み込むためには、連結包装体２１０の下端付近を挟み込むことが望ましい。

また、平面図上、連結包装体２１０の進路を遮る位置に固定ローラー３１１を設け、連結包装体２１０が固定ローラー３１１に押し付けられた状態で搬送されるように構成しても良い。このような構成とすることで、連結包装体２１０の厚みの変化がより可動ローラー３１２の変位に高精度に反映され、連結包装体２１０の厚み検知の確実性を向上させることができる。

レーザー変位計３１３は、可動ローラー３１２の変位量の時間変化を測定するためのものである。レーザー変位計３１３は、レーザー発光・受光部３１３ａを備える。レーザー発光・受光部３１３ａからレーザーが発光され、可動ローラー３１２のローラー表面３１２ｂのレーザー照射エリアＡに照射されると、照射されたレーザーの一部がレーザー照射エリアＡから反射され、レーザー発光・受光部３１３ａに入射される。ここでは詳述を省略するが、通常のレーザー変位計の測定原理に従い、レーザー変位計３１３は、レーザー発光・受光部３１３ａに入射されたレーザーを用いて、可動ローラー３１２の変位量の時間変化を測定することができる。

コンピュータ３１４は、レーザー変位計３１３と有線または無線により情報交換可能に接続され、レーザー変位計３１３により測定された可動ローラー３１２の変位量の時間変化のデータを受信する。そして、受信したデータについて解析を行い、第一内容物１１０及び第二内容物１２０がそれぞれ充填されているか否かの判定を行う。

図３は、レーザー変位計により検知された変位量の時間変化を示すグラフである。より詳細には、図３（ａ）は、レーザー変位計３１３により測定された変位量の時間変化を示すグラフ、図３（ｂ）は、比較例として、固定ローラー３１１及び可動ローラー３１２を用いずに、連結包装体２１０にレーザー変位計３１３から直接レーザーを照射した場合の変位量の時間変化を示すグラフである。これらグラフの横軸は時間、縦軸は変位量を表す。

これらのグラフを比較すると、両グラフともに、時間変化に伴い変位量が上昇と下降を略一定の周期で繰り返している点で共通する。これは、連結包装体２１０の切り離し用シール部２１１の位置で連結包装体２１０の厚みが小さくなるため変位量が減少し、第一内容物１１０や第二内容物１２０の位置では連結包装体２１０の厚みが大きくなるため変位量が増大することによる。また、第一内容物１１０と第二内容物１２０の間に仕分け用シール部２１２が存在するが、仕分け用シール部２１２は切り離し用シール部２１１よりも搬送方向に短いため、比較例では、図３（ｂ）で示すように変位量の減少ピークがはっきり現れず、仕分け用シール部２１２がうまく検出できない。このため、比較例では第一内容物１１０または第二内容物１２０のいずれかが充填されているということは検知できても、第一内容物１１０、第二内容物１２０それぞれの充填有無を検知することは困難である。

一方、本発明に係る実施の形態によれば、図３（ａ）で示すように、第一内容物に対応するピーク５１と第二内容物に対応するピーク５２とがはっきりと現れ、仕分け用シール部２１１に対応する減少ピークもはっきりと現れるため、第一内容物１１０、第二内容物１２０それぞれの充填有無を検知することが可能となる。

コンピュータ３１４が第一内容物１１０、第二内容物１２０それぞれの充填有無を検知する方法としては、例えば、第一内容物１１０、第二内容物１２０それぞれに対応する変位量上昇ピークの値から、直前の切り離し用シール部２１１に対応する変位量減少ピークの値を引き、その差が各内容物毎に予め設定されたしきい値以上である場合に内容物が充填されていると判定し、しきい値未満の場合に内容物が充填されていないと判定する方法が用いられる。このしきい値は、例えば第一内容物１１０の方が第二内容物１２０よりも充填量が多かったり充填物が大きかったりする場合には、第一内容物１１０に対応するしきい値を第二内容物１２０に対応するしきい値よりも大きく設定するなど、充填されていると判定する最低限の充填量を調整することができる。これにより、充填量が微量であっても高い精度で検知することが可能となる。

また、切り離し用シール部２１１に対応する変位量減少ピークの代わりに、仕分け用シール部２１２に対応する変位量減少ピークの値を用いても良い。さらに、しきい値を複数段階設けることで、各内容物の充填有無のみならず、充填量を判定することもできる。

コンピュータ３１４により、何れかの内容物が充填されていないと判定された場合には、コンピュータ３１４は製袋充填機４００に対し、動作を停止する命令を送信する。命令を受信すると、製袋充填機４００は製袋充填の動作を停止するため、内容物が充填されていない包装体１００が製造されることを防ぐことができる。

このように、本実施形態に係る充填状態検査装置３００によれば、搬送を妨げることなく、連結包装体の内容物が微量であっても、高い精度で内容物の充填状態を検知することができる。

なお、本願発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が異なる形態にして組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

例えば、内容物として第一内容物１１０および第二内容物１２０の２種類を充填した包装体１００について説明したが、内容物の種類は１種類でもよく、また３種類以上であってもよい。

また、検知部３１０は、横シーラー４５０により連結包装体２１０の上端がシールされる前の工程に設けられるとしたが、横シーラー４５０の後の工程に設けてもよい。ただし、検知部３１０を横シーラー４５０より前の工程に設けることで、包装体内の空気が包装体外部に入り込んでいてもローラー間の空気が包装体外部に押し出されるため、可動ローラー３１２の変位に対する空気の影響が小さくなり、より内容物の検知の精度が上昇する。従って、検知部３１０を横シーラー４５０より前の工程に設けることがより好ましい。

１００…包装体
１０１…第一ヒートシール部
１０２…第二ヒートシール部
１０３…第三ヒートシール部
１０４…第四ヒートシール部
１１０…第一内容物
１２０…第二内容物
２００…包装用シート
２１０…連結包装体
２１１…切り離し用シール部
２１２…仕分け用シール部
３００…充填状態検査装置
３１０…検知部
３１１…固定ローラー
３１１ａ…ローラー軸
３１１ｂ…ローラー表面
３１２…可動ローラー
３１２ａ…ローラー軸
３１２ｂ…ローラー表面
３１３…レーザー変位計
３１３ａ…レーザー発光・受光部
３１４…コンピュータ
３２０…下位支持部
３３０…上位支持部
４００…製袋充填機
４１０…シートロール
４２１…縦シーラー
４２２…縦シーラー
４２３…縦シーラー
４３１…充填ノズル
４３２…充填ノズル
４４０…ヒーター
４５０…横シーラー
４６０…カッター
５０…変位量の時間変化グラフ
５１…第一内容物に対応するピーク
５２…第二内容物に対応するピーク
Ａ…レーザー照射エリア

Claims

連続生産される連結包装体への内容物充填工程の後、前記連結包装体が個別の包装体に切り離される工程の前に、前記連結包装体への内容物の充填状態を検査する装置であって、
前記連結包装体を挟み込むように設けられた固定ローラーと可動ローラーとからなるローラーセットと、
前記可動ローラーの変位量を連続的に検知する変位量検知手段と、
前記変位量検知手段により検知された変位量の時間変化に基づいて、連結包装体の内容物の充填状態を判定する判定手段と、
前記連結包装体の収容部を封止する封止手段と、
を備え、
前記封止手段により前記連結包装体の収容部を封止する直前に前記ローラーセットによる前記連結包装体の挟み込みを行うことを特徴とする充填状態検査装置。
前記連結包装体は、個別の包装体ごとに二以上の収容部を有し、
当該収容部は、それぞれ前記連結包装体の連結方向に沿って設けられる
ことを特徴とする請求項１記載の充填状態検査装置。
前記連続包装体に充填される内容物は、粉末状もしくは粒状またはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項１または２記載の充填状態検査装置。
前記ローラーセットは、前記連結包装体を横方向から挟み込むように設けられたことを特徴とする請求項１〜３何れか一項記載の充填状態検査装置。
連続生産される連結包装体への内容物充填工程の後、前記連結包装体が個別の包装体に切り離される工程の前に、前記連結包装体への内容物の充填状態を検査する方法であって、
固定ローラーと可動ローラーとからなるローラーセットにより前記連結包装体を挟み込む工程と、
前記可動ローラーの変位量を連続的に検知する工程と、
検知された変位量の時間変化に基づいて、前記連結包装体の内容物の充填状態を判定する工程と、
前記連結包装体の収容部を封止する工程と、
を含み、
前記連結包装体の収容部を封止する工程の直前に前記ローラーセットにより前記連結包装体を挟み込む工程を行うことを特徴とする、充填状態検査方法。