JPH08217028A

JPH08217028A - 包装機の診断装置

Info

Publication number: JPH08217028A
Application number: JP7043502A
Authority: JP
Inventors: Papiina Yan; パピーナヤン; Masamichi Kaneko; 正道金子
Original assignee: NIPPON TETRAPACK KK
Current assignee: NIPPON TETRAPACK KK
Priority date: 1995-02-07
Filing date: 1995-02-07
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成で自動的に包装機の各部が正常か
否かを判断できる包装機の診断装置を提供すること。【構成】液体充填容器を製造する包装機の所定の各部
が正常に作動又は機能しているか否かを診断する包装機
の診断装置であって、所定の各部に音波を検出する音波
センサ及び／又は機械振動を検出する振動センサ（Ｓ１
〜Ｓｎ）、音波・振動パターン登録手段（１９）等を設
け、前記各部が正常に作動又は機能している場合に発す
る音波レベルパターン及び／又は振動レベルパターンを
予め音波・振動パターン登録手段（１９）に登録してお
き、センサ（Ｓ１〜Ｓｎ）の出力をＣＰＵ（１７）を処
理してパターン化し、該パターン化した音波レベルパタ
ーン及び／又は振動レベルパターンと登録されたパター
ンとを比較し、各部が正常に作動又は機能しているか否
かを診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は牛乳やジュース等の液体
食品充填容器を製造する包装機の各部が正常に作動又は
機能している否かを診断する包装機の診断装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術】板状包装材料ウエブを筒状に成形し、該筒
状に形成された包装材料ウエブにジュース等の液体食品
を充填し、所定の間隔で上下を密封・切断して液体充填
容器を製造する包装機および角筒状の包装材料の底部を
シールし、牛乳などの液体を充慎し、次いで上部が屋根
形にシールされる包装機において、各部が正常に作動又
は機能しているかをオンラインで自動的に診断する技術
はなかった。そのため、操作員が包装機の各部を常時監
視し、発する異常音等から異常を判断するとか、或いは
出来上がった液体充填容器を検査し、例えば密封部が不
完全である場合は、包装機の密封機構に異常があると間
接的に判断している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うに、操作員が運転中の包装機の各部を監視し、その発
する異常音等から正異常を適確に判断するには、操作員
に高度の熟練を必要とすると共に、操作員を監視のため
に割当てなければならないという問題がある。また、出
来上がった液体充填容器を検査し、正異常を判断する場
合は、多くの不良製品を製造してしまうという問題があ
る。そこで、簡単な構成で運転中の包装機の各部の正異
常を判定できる技術が要求されている。

【０００４】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成で自動的に包装機の各部が正常か否かを
判断できる包装機の診断装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、液体充填容器を製造する包装機の所定の各部
が正常に作動又は機能しているか否かを診断する包装機
の診断装置であって、所定の各部に音波を検出する音波
センサ及び／又は機械振動を検出する振動センサを設
け、該音波センサ及び／又は振動センサの出力を処理解
析することにより、該各部が正常に作動又は機能してい
るか否かを検出する診断手段を設けたことを特徴とす
る。

【０００６】この発明で用いられる液体充慎容器を製造
する包装機としては、板状包装材料ウエブを筒状に成形
し、該筒状に形成された包装材料ウエブに所望の液体内
容物を充填し、所定の間隔で上下を密封・切断して製造
する包装機の他、角筒状の包装材料の底部をシールし、
牛乳などの液体を充慎し、次いで上部が屋根形にシール
される包装機などがある。

【０００７】また、診断手段は、各部が正常に作動又は
機能している場合に発する音波レベルパターンを予め登
録しておくパターン登録手段を具備し、前記音波センサ
の出力を処理してパターン化し、該パターン化した音波
レベルパターンと該パターン登録手段に登録された音波
パターンとを比較し、該音波センサの設置している部分
が正常に作動又は機能しているか否かを診断することを
特徴とする。

【０００８】また、診断部分は包装機の機械的な機構部
であり、該機構部に接近して設けられた音波センサの出
力を処理して得られる音波レベルパターンを前記パター
ン登録手段に登録された音波レベルパターンと比較し、
当該機構部が正常に作動しているか否かを診断すること
を特徴とする。

【０００９】また、診断手段は、各部が正常に作動又は
機能している場合に出力される振動レベルパターンを予
め登録しておくパターン登録手段を具備し、前記振動セ
ンサの出力レベルを処理してパターン化し、該パターン
化した振動レベルパターンと該パターン登録手段に登録
された振動レベルパターンとを比較し、該振動センサの
設置している部分が正常に作動又は機能しているかを診
断することを特徴とする。

【００１０】また、診断手段は、各部が正常に作動又は
機能している場合に出力される振動レベルの上限と下限
の振動レベルパターンを予め登録しておくパターン登録
手段を具備し、振動センサの出力レベルを処理してパタ
ーン化し、該パターン化した振動レベルパターンが該パ
ターン登録手段に登録された上限と下限の振動レベルパ
ターン内にあるか否かを判断し、該振動センサの設置し
ている部分が正常に作動又は機能しているか否かを診断
することを特徴とする。

【００１１】

【作用】このような包装機においては、その各部が正常
に作動機能している時と、異常の時とでは、そこから発
する音波（ノイズ）や機械振動が異なる。従って、各部
近傍に音波を検出するマイクロホン等の音波センサや振
動センサの音波や機械振動を検出するセンサを設け、該
センサの出力を解析処理することにより、各部が正常に
作動又は機能していることが判定できる。

【００１２】また、これら各部が正常に作動及び機能し
ている時の音波パターンや振動レベルパターンを予めパ
ターン登録手段に登録しておくことにより、音波センサ
や振動センサの出力から得られる音波パターンや振動レ
ベルパターンとパターン登録手段に登録している音波パ
ターンや振動レベルパターンと比較し、当該部分が正常
に作動又は機能しているか否かを迅速に判定できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は本発明の診断装置を用いる包装機の一構成
例を示す図である。図示するように包装機１は、板状包
装材料ウエブ２を巻回したロール３を有している。該板
状包装材料ウエブ２は、例えば中心の紙の層と、アルミ
ニウム箔の層と、ポリエチレン等の液密で熱可塑性の樹
脂材料の外側層とからなっている。

【００１４】ロール３から繰り出された板状包装材料ウ
エブ２は、幾つかの反転及び案内のローラ４を介して包
装機１の上部に送られ、ここで液体充填容器の開口装置
の装着、折目線の押印、殺菌等を行ない、更に整合保持
装置５、チューブ成形装置６を通って上下方向に液密継
目を有する筒状包装材料ウエブ７となる。該筒状包装材
料ウエブ７は下方へ連続的に移動される際、所望の液体
内容物（例えば、牛乳、ジュース等）が充填され、図示
しない密封用ジョーで上下を密封し、切断して液体充填
容器１０を製造する。

【００１５】該液体充填容器１０は所定の間隔で支持板
１２が立設されたコンベア１１に載置され、図示しない
密封部成形装置で液体充填容器１０の上下密封部を整形
し、矩形状にされた液体充填容器として、包装機１の外
に搬出される。

【００１６】上記構成の包装機１の診断を要する各部に
接近して、音波や機械的振動を検出するセンサＳ１〜Ｓ
６を配置する。センサＳ１は包装機１の駆動部の近傍に
設けたセンサで、例えば、図３に示すようにモータ３１
で減速機３２を介してメインシャフト３３が回転駆動す
るように構成した駆動部であっては、駆動部全体の振動
や音が良く伝播してくる減速機３２やギヤー３４のボッ
クスに設置する。

【００１７】センサＳ２はロール３から繰り出された板
状包装材料ウエブ２に液体充填容器１０の注ぎ口を形成
する開口装置の装着部１３の近傍に設けたセンサで、例
えば、図４に示すように板状包装材料ウエブ２に注ぎ口
を形成する開口装置の装着部１３の支持台４４の上部に
設置する。なお、開口装置の装着部１３はシリンダ４１
で上下動するプレス４２とプレス受４３からなる。該プ
レス４２とプレス受４３の間にある板状包装材料ウエブ
２をプレス４２で打ち抜くことにより、板状包装材料ウ
エブ２にはプレス４２の凸部４２ａの形状の開口が形成
され、その打抜片２ａ’は下方に落下する。

【００１８】センサＳ３は、図示は省略するが、板状包
装材料ウエブ２を殺菌する殺菌部１４の近傍に設けたセ
ンサで、センサＳ４は、板状包装材料ウエブ２を筒状に
形成しその縁部を溶着するチューブ成形装置６の溶着部
の近傍に設けたセンサである。

【００１９】センサＳ５は上記チューブ成形装置６で形
成された筒状包装材料ウエブ７を所定の間隔で溶着切断
する密封用ジョーの近傍に設けられたセンサである。密
封用ジョーは図５に示すように一対の挟持部材５１と５
２を具備し、挟持部材５１の挟持部材５２との対向面に
は上下平行に一対のヒータ５３と５４を設け、該ヒータ
５３と５４の間に挟持部材５２に設けられたカッター５
６の刃先が挿入される溝５５が形成されている。筒状包
装材料ウエブ７を溶着切断する場合は、下部が密封され
液体食品Ｑの充填された筒状包装材料ウエブ７の液面Ｑ
ａの上部を挟持することにより、筒状包装材料ウエブ７
のヒータ５３及び５４の当接部が溶着される。この溶着
後カッター５６の刃先の溝５５に挿入し、溶着部と溶着
部の間を切断する。この挟持部材５２又は５１の上部に
センサＳ５を設置する。

【００２０】センサＳ６は液体充填容器を搬出するコン
ベア１１に設けられたセンサで、図２に示すようにコン
ベア１１の駆動プリー又は従動プリーの軸端に設置す
る。この軸端にはコンベア１１自身の作動振動や音、更
には液体充填容器の上下密封部成形装置の作動振動や音
が伝播する。なお、この音波や機械的振動を検出するセ
ンサＳは図２では６個（センサＳ１〜Ｓ６）としたが、
このセンサの個数は、診断を必要とする場所に設ける。

【００２１】図１は包装機の診断装置のシステム構成を
示す図である。図示するように診断装置はＡ／Ｄ変換器
１５ー１、１５−２、１５−３、・・・・・、１５−
ｎ、入出力装置１６、ＣＰＵ１７、ＲＡＭ１８、音波・
振動パターン登録手段１９、警報手段２０及び表示手段
２１で構成される。Ａ／Ｄ変換器１５ー１、１５−２、
１５−３、・・・・・、１５−ｎのそれぞれにはセンサ
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・・、Ｓｎの出力が入力さ
れ、入出力装置１６を通してＣＰＵ１７に取り込まれ
る。

【００２２】音波・振動パターン登録手段１９にはセン
サＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・・、Ｓｎが設けられた部
分が正常に作動及び機能している場合に発生する音波や
機械振動のパターンを予め登録させておく。センサＳ
１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・・、Ｓｎで検出され電気信号
に変換された音波や振動は、Ａ／Ｄ変換器１５ー１、１
５−２、１５−３、・・・・・、１５−ｎにより、ディ
ジタル信号に変換される。該ディジタル信号はＣＰＵ１
７で処理され、音波・振動パターン登録手段１９に登録
されている音波や振動パターンと比較できる形式のパタ
ーンに変換され、ＲＡＭ１８に格納される。

【００２３】更に、ＣＰＵ１７はＲＡＭ１８に格納して
いるセンサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・・・、Ｓｎの各々
が検出した音波や振動パターンと予め音波・振動パター
ン登録手段１９に登録されている各部が正常に作動及び
機能した場合の音波や振動パターンと比較し、各部が正
常に作動及び機能しているかを判断する。そして異常と
判断した場合は、警報手段２０を作動して警報を発する
と共に、表示手段２１にどの部分が異常であるかを表示
する。また、場合によっては停止信号を出力し、包装機
１を停止する。

【００２４】図６は板状包装材料ウエブ２と板状包装材
料ウエブ２を互いに超音波溶着する場合の超音波溶着装
置の概略構成を示す図で、超音波ホーン２６が上部密封
部２ａに接近して対向して配置されており、コンバータ
２５で電気信号を機械的振動に換えて超音波ホーン２６
に印加すると、超音波が該超音波ホーン２６から密封部
２ａに照射される。該超音波により板状包装材料ウエブ
２のポリエチレン等の可塑性の樹脂材料からなる２外側
層が加熱溶融して溶着する。

【００２５】上記溶着に際し、密封部２ａに接近して配
置した音波センサ（マイクロホン）２４が音波（ノイ
ズ）を検出する。この検出される音波は、超音波ホーン
２６から発射される超音波のエネルギーや周波数、板状
包装材料ウエブ２の材質により異なるが、ある材質の板
状包装材料ウエブ２を用い、溶着が理想的に行なわれる
ように超音波のエネルギーや周波数を調整した場合、音
波センサ２４の出力波形は図７の（ａ）に示すようにな
る。従って、音波センサ２４の出力波形が同図（ｂ）に
示すようになった場合は、密封部１０ａの溶着が正常に
行なわれたことになる。

【００２６】これに対して、材質の異なる板状包装材料
ウエブ２の場合は、音波センサ２４の出力波形が同図
（ｃ）に示すようになる。また、溶着が正しく行なわれ
ない場合は同図（ｄ）に示すようになる。従って、溶着
が理想的に行なわれる（ａ）の出力波形を所定の形式で
パターン化し、そのパターン化した波形を図１の音波・
振動パターン登録手段１９に予め登録しておき、音波セ
ンサ２４で検出された音波を同じ形式でパターン化し、
前記登録されたパターンと比較することにより、溶着が
正常に行なわれているか否かを検出することができる。

【００２７】また、上記溶着に際し、超音波ホーン２６
の反対側に配置された金床２２が振動する。該振動レベ
ルは溶着が正常に行なわれた場合と、正常に行なわれな
い場合で異なる。従って、金床２２の振動を振動センサ
２３で検出することにより、溶着が正常に行なわれたか
否かを判定できる。

【００２８】図８は超音波溶着に際して、振動センサ２
３で検出される振動レベルを示す図である。同図におい
て、曲線Ｌ_Iは溶着が理想的に行なわれた場合の振動レ
ベルの時間に対する変化を示す。曲線Ｌ_Uは溶着が正常
に行なわれる場合の上限のレベル変化を示し、曲線Ｌ_L
は溶着が正常に行なわれる場合の下限のレベル変化を示
す。従って、振動センサ２３で検出される振動レベルが
曲線Ｌ_Uと曲線Ｌ_Lの間にあれば、溶着が正常に行なわれ
ていることになり、曲線Ｌ_Oのように曲線Ｌ_Uと曲線Ｌ_L
の間を越えて飛び出た場合は、溶着が正常に行なわれて
いないことになる。

【００２９】上記溶着が正常に行なわれる振動レベルの
曲線Ｌ_Iを所定の形式でパターン化し、図１の音波、振
動パターン登録手段１９に登録しておき、振動センサ２
３の出力から得られる振動レベルを登録しているパター
ンと同一形式のパターンでパターン化し、該振動センサ
２３から得られる振動レベルパターンと登録されている
振動レベルパターンとを比較することにより、該振動セ
ンサ２３が設置されている部分が正常に作動又は機能し
ているか否かを診断できる。

【００３０】また、各機構部が発する音波や機械的振動
から各機構部を診断する場合も、各機構部が正常に行な
われる場合の振動レベルの上限と下限を図１の音波・振
動パターン登録手段１９に登録しておき、振動センサ２
３の出力から得られる振動レベルが登録してある上限振
動レベルパターンと下限振動レベルパターンの間にある
か否かを判断し、該振動センサ２３が設置されている部
分が正常に作動又は機能しているか否かを診断できる。

【００３１】包装機１の上記センサＳ１乃至センサＳ６
が設置されている各機構部もそれが正常に作動又は機能
している場合に発する音波（ノイズ）と、故障等で異常
に作動又は機能している場合に発する音波（ノイズ）と
は異なる。従って、この各機構部に接近して、音波セン
サを設け、該音波センサの出力を解析することにより、
当該音波センサが設置している機構部が正常な作動又は
機能しているかを判断することができる。この場合、各
機構部が正常に作動又は機能している場合に音波パター
ンを図１の音波・振動パターン登録手段１９に登録して
おき、機構部に設置した音波センサの出力から得られる
音波パターンと比較することにより、当該機構部の診断
ができることは当然である。

【００３２】また、包装機１の上記各機構部の振動レベ
ルも各部が正常に作動又は機能している場合と、故障等
で異常に作動又は機能している場合とでは異なる。従っ
て、この各機構部に接近して、振動センサを設け、該振
動センサの出力を解析することにより、当該振動センサ
が設置している機構部が正常な作動又は機能しているか
を判断することができる。この場合、各機構部が正常に
作動又は機能している場合に振動レベルパターンを図１
の音波・振動パターン登録手段１９に登録しておき、機
構部に設置した振動センサの出力から得られる振動レベ
ルパターンと比較することにより、当該機構部の診断が
できることは当然である。

【００３３】また、溶着が正常に行なわれる場合の上限
振動レベルパターンと下限振動レベルパターンを図１の
音波・振動パターン登録手段１９に登録しておき、振動
センサ２３の出力から得られる振動レベルが登録してあ
る上限振動レベルパターンと下限振動レベルパターンの
間にあるかを判断し、該振動センサ２３が設置されてい
る部分が正常に作動又は機能しているか否かを診断でき
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
部近傍に音波を検出する音波センサや機械振動を検出す
る振動センサを設け、この出力を処理解析することによ
り、各部が正常に作動又は機能しているか否かを診断で
きるから、運転中の包装機の各部の正常か否かをオンラ
インで迅速に診断できるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の包装機の診断装置のシステム構成を示
す図である。

【図２】本発明の診断装置を用いる包装機の概略構成を
示す図である。

【図３】包装機の駆動部に設けたセンサＳ１を示す図で
ある。

【図４】包装機の開口装置の近傍に設けたセンサＳ２を
示す図である。

【図５】包装機の密封用ジョーの近傍に設けたセンサＳ
５を示す図である。

【図６】包装機の超音波溶着装置の概略構成を示す図で
ある。

【図７】超音波溶着時に発せられる音波レベルを示す図
である。

【図８】超音波溶着時に発せられる振動レベルを示す図
である。

【符号の説明】

１包装機２板状包装材料ウエブ３ロール４案内ローラ５整合保持装置６チューブ成形装置７筒状包装材料ウエブ１０液体充填容器１１コンベア１２支持板１３開口装置の装着部１４殺菌部１５Ａ／Ｄ変換器１６入出力装置１７ＣＰＵ１８ＲＡＭ１９音波・振動パターン登録手段２０警報手段２１表示手段２２金床２３振動センサ２４音波センサ２５コンバータ２６超音波ホーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体充填容器を製造する包装機の所定の
各部が正常に作動又は機能しているか否かを診断する包
装機の診断装置であって、前記所定の各部に音波を検出する音波センサ及び／又は
機械振動を検出する振動センサを設け、該音波センサ及
び／又は振動センサの出力を処理解析することにより、
該各部が正常に作動又は機能しているか否かを検出する
診断手段を設けたことを特徴とする包装機の診断装置。
【請求項２】前記診断手段は、前記各部が正常に作動
又は機能している場合に発する音波レベルパターンを予
め登録しておくパターン登録手段を具備し、前記音波セ
ンサの出力を処理してパターン化し、該パターン化した
音波レベルパターンと該パターン登録手段に登録された
音波パターンとを比較し、該音波センサの設置している
部分が正常に作動又は機能しているか否かを診断するこ
とを特徴とする請求項１記載の包装機の診断装置。
【請求項３】前記診断部分は包装機の機械的な機構部
であり、該機構部に接近して設けられた音波センサの出
力を処理して得られる音波レベルパターンを前記パター
ン登録手段に登録された音波レベルパターンと比較し、
当該機構部が正常に作動しているか否かを診断すること
を特徴とする請求項２記載の包装機の診断装置。
【請求項４】前記診断手段は、前記各部が正常に作動
又は機能している場合に出力される振動レベルパターン
を予め登録しておくパターン登録手段を具備し、前記振
動センサの出力レベルを処理してパターン化し、該パタ
ーン化した振動レベルパターンと該パターン登録手段に
登録された振動レベルパターンとを比較し、該振動セン
サの設置している部分が正常に作動又は機能しているか
を診断することを特徴とする請求項１記載の包装機の診
断装置。
【請求項５】前記診断手段は、前記各部が正常に作動
又は機能している場合に出力される振動レベルの上限と
下限の振動レベルパターンを予め登録しておくパターン
登録手段を具備し、前記振動センサの出力レベルを処理
してパターン化し、該パターン化した振動レベルパター
ンが該パターン登録手段に登録された上限と下限の振動
レベルパターン内にあるか否かを判断し、該振動センサ
の設置している部分が正常に作動又は機能しているか否
かを診断することを特徴とする請求項１記載の包装機の
診断装置。