(57)【要約】【課題】シール不良品の流出を防止でき、運用上の負荷も少ないシール不良の検査システム等を提供する。【解決手段】検査システム１は、ヒートシールユニットにてフィルムを熱溶着によりシールして製袋を行う製袋機において、シール不良の検査を行うものである。検査システム１は、製袋機１００に備えられた、シール強度に関する値を計測するセンサ１０と、センサ１０の計測値を用いてフィルムのシール不良の検査を行う検査装置１１と、有する。センサとしては、例えばヒートシールユニットの上部ユニットの高さを計測するものが用いられ、検査装置１１は、上部ユニットの高さの推移からシール時間を求め、シール時間を用いてフィルムのシール不良の検査を行う。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール装置にて基材を熱溶着によりシールして製袋を行う製袋機に備えられた、シール強度に関する値を製袋工程中に計測するセンサと、
前記センサの計測値を用いて前記基材のシール不良の検査を行う検査装置と、
を有することを特徴とする検査システム。
【請求項２】
前記シール装置は、上部ユニットを下降させて前記上部ユニットと下部ユニットの間で前記基材を挟んで熱を加え、
前記センサは、前記上部ユニットの高さを計測し、
前記検査装置は、前記上部ユニットの高さの推移からシール時間を求め、前記シール時間を用いて前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする請求項１記載の検査システム。
【請求項３】
前記シール装置は、上部ユニットを下降させて前記上部ユニットと下部ユニットの間で前記基材を挟んで熱を加え、
前記センサは、前記上部ユニットの高さを計測し、
前記検査装置は、シール中の前記上部ユニットの高さを用いて前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の検査システム。
【請求項４】
前記センサは複数箇所で設けられ、
前記検査装置は、各センサで計測したシール中の前記上部ユニットの高さの差を用いて前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする請求項３記載の検査システム。
【請求項５】
前記シール装置は、前記基材に熱を加える加熱部を有し、
前記センサは、前記加熱部の温度を計測し、
前記検査装置は、前記加熱部の温度を用いて前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の検査システム。
【請求項６】
前記センサは、前記基材を熱溶着した熱溶着部の表面温度を計測し、
前記検査装置は、前記熱溶着部の表面温度を用いて前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の検査システム。
【請求項７】
シール装置にて基材を熱溶着によりシールして製袋を行う製袋機に備えられたセンサによって製袋工程中に計測された、シール強度に関する計測値を用いて、前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする検査装置。
【請求項８】
検査装置が、シール装置にて基材を熱溶着によりシールして製袋を行う製袋機に備えられたセンサによって製袋工程中に計測された、シール強度に関する計測値を用いて、前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製袋機においてシール不良の検査を行う検査システム等に関する。
【背景技術】
【０００２】
製袋機では、ウェブ状のフィルムを上下に重ねて搬送しつつ、所定箇所でこれらのフィルムを貼り合わせて袋状に加工し、最後にフィルムを断裁して袋を成形する。
【０００３】
フィルムを貼り合わせる際には、加熱した金属板等でフィルムを上下から挟んで熱を加え、フィルムを熱溶着してシールする。この時フィルムの温度が上がらずに融点に到達しないと、熱溶着が十分になされずシール不良が発生し、袋の内容物の漏れの原因となることがある。
【０００４】
そのため製袋後には製品の抜き取りによるシール不良の検査が行われ、例えば特許文献１では袋のシール強度試験をオフラインで実施することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2008−026002号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような抜き取りでのシール強度試験では全数検査ができず、抜き取り試験を行わなかった製品にシール不良が発生していた場合、そのシール不良品をそのまま流出させてしまうリスクがある。また、シール強度試験に人手が必要であり運用上の負荷が大きい。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、シール不良品の流出を防止でき、運用上の負荷も少ないシール不良の検査システム等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための第１の発明は、シール装置にて基材を熱溶着によりシールして製袋を行う製袋機に備えられた、シール強度に関する値を製袋工程中に計測するセンサと、前記センサの計測値を用いて前記基材のシール不良の検査を行う検査装置と、を有することを特徴とする検査システムである。
【０００９】
本発明では、シール強度に関する値をセンサにより製袋工程中に計測し、その計測値からシール不良の検査ができるので、人手を要さずにシール不良の全数検査が可能になり、従来の抜き取り試験のように試験の合間に発生したシール不良品の流出を防止できる。
【００１０】
例えば前記シール装置は、上部ユニットを下降させて前記上部ユニットと下部ユニットの間で前記基材を挟んで熱を加え、前記センサは、前記上部ユニットの高さを計測し、前記検査装置は、前記上部ユニットの高さの推移からシール時間を求め、前記シール時間を用いて前記基材のシール不良の検査を行う。
シール強度を左右する値としてはシール時間があり、上記のようにセンサによる計測値からシール時間を求めて検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。
【００１１】
例えば前記シール装置は、上部ユニットを下降させて前記上部ユニットと下部ユニットの間で前記基材を挟んで熱を加え、前記センサは、前記上部ユニットの高さを計測し、前記検査装置は、シール中の前記上部ユニットの高さを用いて前記基材のシール不良の検査を行う。また、前記センサは複数箇所で設けられ、前記検査装置は、各センサで計測したシール中の前記上部ユニットの高さの差を用いて前記基材のシール不良の検査を行うことも望ましい。
シール強度を左右する値としてはシール中のシール圧もあり、上記のようにセンサによる計測値からシール圧と相関するシール中の上部ユニットの高さを求めて検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。同様に、シール強度を左右する値としてはシール中のシール圧の平面位置における差もあり、これと相関するシール中の上部ユニットの高さの差を求めて検査に用いることで、同じくシール不良品の流出を好適に防止することができる。
【００１２】
前記シール装置は、前記基材に熱を加える加熱部を有し、前記センサは、前記加熱部の温度を計測し、前記検査装置は、前記加熱部の温度を用いて前記基材のシール不良の検査を行うことも望ましい。
シール強度を左右する値としてはシール中のフィルム内面温度もあり、このフィルム内面温度と相関する加熱部の温度を計測して検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。
【００１３】
前記センサは、前記基材を熱溶着した熱溶着部の表面温度を計測し、前記検査装置は、前記熱溶着部の表面温度を用いて前記基材のシール不良の検査を行うことも望ましい。
シール中のフィルム内面温度と相関する値としては熱溶着部の表面温度もあり、上記のようにセンサにより計測した熱溶着部の表面温度を検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。
【００１４】
第２の発明は、シール装置にて基材を熱溶着によりシールして製袋を行う製袋機に備えられたセンサによって製袋工程中に計測された、シール強度に関する計測値を用いて、前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする検査装置である。
【００１５】
第３の発明は、検査装置が、シール装置にて基材を熱溶着によりシールして製袋を行う製袋機に備えられたセンサによって製袋工程中に計測された、シール強度に関する計測値を用いて、前記基材のシール不良の検査を行うことを特徴とする検査方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、シール不良品の流出を防止でき、運用上の負荷も少ないシール不良の検査システム等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】製袋機１００を示す図。
【図２】フィルム５、６のシール箇所の例を示す図。
【図３】ヒートシールユニット２を示す図。
【図４】ヒートシールユニット２の動作を説明する図。
【図５】検査システム１の構成を示す図。
【図６】シール不良の検査方法の概略を示すフローチャート。
【図７】シール不良の有無の判定について示す図。
【図８】シール不良の検査について示す図。
【図９】センサ１０ａについて示す図。
【図１０】センサ１０ｂ、１０ｃ、１０ｄについて示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
（１．製袋機１００）
図１は本発明の実施形態に係る検査システムを備える製袋機１００の一部を示す図である。この製袋機１００は、ウェブ状のフィルム５、６を搬送しつつこれを袋状に加工して製袋を行うものであり、ヒートシールユニット２、搬送ローラ８、断裁機９等を有する。フィルム５、６は袋の基材であり、通常樹脂製である。
【００２０】
搬送ローラ８は、２枚のフィルム５、６を上下に重ねた状態でフィルム５、６の長手方向に搬送するものである。
【００２１】
ヒートシールユニット２（シール装置）は、フィルム５、６に熱を加え、熱溶着によりフィルム５、６をシールして袋状に加工するものである。ヒートシールユニット２の詳細については後述する。
【００２２】
断裁機９は、袋状に加工されたフィルム５、６を断裁して袋を成形するものであり、カッター等が用いられる。
【００２３】
製袋工程では搬送ローラ８によりフィルム５、６を搬送し、ヒートシールユニット２により所定のシール箇所でフィルム５、６を加熱し熱溶着によりシールする。シールが行われたフィルム５、６は搬送ローラ８により送り出され、断裁機９によって所定の断裁箇所を断裁して袋を成形する。
【００２４】
本実施形態ではフィルム５、６を図２に示す３箇所ｐ１〜ｐ３でシールするものとし、各シール箇所ｐ１〜ｐ３の熱溶着を行う３つのヒートシールユニット２が設けられているが、これに限ることはない。
【００２５】
（２．ヒートシールユニット２）
図３はヒートシールユニット２の例であり、図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれヒートシールユニット２を長辺方向、短辺方向に沿って見たものである。本実施形態では、フィルム５、６の幅方向のシール箇所（図２のｐ１、ｐ３参照）をシールするヒートシールユニット２を例に挙げて説明する。フィルム５、６の幅方向はフィルム５、６の長手方向と平面において直交する方向であり、図３（ａ）の左右方向および図３（ｂ）の紙面法線方向に対応する。
【００２６】
図３に示すように、ヒートシールユニット２は、上部ユニット２０、下部ユニット３０を有する。
【００２７】
上部ユニット２０は、ヒータ２２、熱板２４等を備え、上下に移動可能である。
【００２８】
ヒータ２２は熱板２４を加熱するものである。熱板２４はフィルム５、６を加熱して熱溶着させるものである。熱板２４には金属板を用いることができる。
【００２９】
一方、下部ユニット３０は、ヒータ３２、ゴム板３３等を有する。
【００３０】
ヒータ３２はフィルム５、６を加熱するものである。ゴム板３３は、上部ユニット２０の熱板２４との間でフィルム５、６を挟み込むためのものである。
【００３１】
上記のヒータ２２、３２および熱板２４、ゴム板３３は、フィルム５、６を上下から挟んで加熱する加熱部を構成する。なお、ゴム板３３に代えて熱板（金属板）を用いてもよい。さらに、上部ユニット２０の熱板２４に代えてゴム板を設け、下部ユニット３０のゴム板３３に代えて熱板（金属板）を用いることも可能である。
【００３２】
フィルム５、６のシールを行う際は、搬送ローラ８によるフィルム５、６の搬送を一時停止し、図４（ａ）の矢印に示すように上部ユニット２０を下降させ、図４（ｂ）のように上部ユニット２０の熱板２４と下部ユニット３０のゴム板３３の間にフィルム５、６を挟み込み、フィルム５、６を加熱して熱溶着させシールを行う。シールを終えると図４（ｃ）の矢印に示すように上部ユニット２０を上昇させ、図４（ｄ）に示すように搬送ローラ８によるフィルム５、６の搬送を再開し、ヒートシールユニット２からフィルム５、６を送り出す。なお図中符号７はフィルム５、６の熱溶着部である。
【００３３】
（３．検査システム１）
図５は本発明の実施形態に係る検査システム１の概略構成を示す図である。検査システム１は、センサ１０、検査装置１１等を有する。
【００３４】
センサ１０は製袋機１００に１または複数設けられ、シール不良の検査に必要な、シール強度に関する計測値を製袋工程中に計測するものである。センサ１０の計測値はセンサ１０から検査装置１１に送信される。センサ１０の具体例については後述する。
【００３５】
検査装置１１は、センサ１０の計測値を用いて、インラインでフィルム５、６のシール不良の検査を行うものである。検査装置１１としては、例えばPLC（Programmable Logic Controller）が用いられるが、これに限ることはない。制御部、記憶部、表示部等を備えたコンピュータを用いることも可能である。
【００３６】
（４．シール不良の検査方法）
図６は本実施形態に係るシール不良の検査方法の概略について示すフローチャートであり、図の各ステップは検査装置１１によって実行される。
【００３７】
本実施形態では、検査装置１１が、まず１または複数のセンサ１０によって計測された計測値を各センサ１０から受信する（Ｓ１）。
【００３８】
そして、検査装置１１は、センサ１０の計測値を用いてフィルム５、６のシール不良の検査を行う（Ｓ２）。
【００３９】
Ｓ２において、検査装置１１は、例えば、センサ１０で計測した計測値そのものをシール不良の検査に用いるパラメータとするか、または当該計測値からシール不良の検査に用いるパラメータを求め、これらのパラメータの値からシール不良の有無の判定を行う。
【００４０】
例えば図７（ａ）のように、あるパラメータＡの値aが予め定めた良品範囲に存在するかどうかでシール不良の有無の判定を行ったり、図７（ｂ）に示すように複数のパラメータＡ、Ｂの値a,bの組合せ(a,b)が良品範囲に存在するかどうかでシール不良の有無の判定を行ったり、図７（ｃ）のように複数のパラメータＡ、Ｂの値a,bのそれぞれが良品範囲に存在するかどうかでシール不良の有無の判定を行ったりすることが可能である。図７（ｂ）、（ｃ）は２つのパラメータＡ、Ｂにより判定を行う例であるが、３つ以上のパラメータによる判定を行ってもよい。
【００４１】
パラメータの例としては、後述するシール時間、上部ユニット２０の下死点、上部ユニット２０の下死点の差、ヒータ２２や熱板２４の温度、熱溶着部７の表面温度等があり、これらの詳細については後述する。
【００４２】
前記の良品範囲は、ヒートシールユニット２を調整することでシールを行う際の諸条件を変化させ、その際の各センサ１０からの計測値をロギングしつつそれぞれの条件でシール強度を測定することで、所定のシール強度を有する良品が製造できる範囲として予め特定しておくことができる。
【００４３】
シール強度の測定方法としては、例えば既知の引張試験が挙げられる。引張試験では、生産中抜取りした製品をシール部を含むようにカットし、引張試験機にてシール部を剥がすようなかたちでシール部に引張力を加える。シール部を剥がすのに要する引張力と引張時間が予め定めた範囲内にあればシール強度に問題ないとする。その他、JIS(日本工業規格)で規定される漏れ試験も挙げられる。漏れ試験では、蛍光染料を添加した液体を袋に入れ、加圧しながら暗所にて紫外線照射し、液漏れがないか検出する。その他、ガスによるリーク試験等もある。
【００４４】
Ｓ２の検査でシール不良無とされた場合（Ｓ３；ＮＯ）、そのまま処理を終了するが、シール不良有とされた場合（Ｓ３；ＹＥＳ）、検査装置１１は製袋機１００にリジェクト信号を出力し（Ｓ４）、当該シール不良を有する袋のリジェクトを行う。これによりシール不良品を製造ラインから排出し、その流出を防止できる。リジェクト時には、製袋機１００に備えた警報装置（不図示）によって視覚的あるいは聴覚的な警報を発してもよい。
【００４５】
なお、シール不良の検査としては、シール不良の有無の判定だけでなく、装置劣化などの要因によりシール不良が発生しそうな状況であるかどうかを判定することも可能である。例えば図８（ａ）、（ｂ）のようにパラメータＡの値aやパラメータＡ、Ｂの値a,bの組合せ(a,b)等が現時点ｔでは良品範囲内にあるが、その変化傾向（矢印ｄ参照）などから良品範囲外に近付いていると判定された場合に、製袋機１００に備えた警報装置（不図示）により前記と同様に警報を発することで、オペレータが不良発生前に装置メンテナンスを実施し、シール不良品の発生を未然に防ぐことができる。
【００４６】
（５．センサ１０とパラメータ）
次に、センサ１０やパラメータの具体例について説明する。センサ１０で計測する計測値はシール強度に関する値であり、前記したように計測値そのものを前記のパラメータに用いる場合や、計測値から前記のパラメータを求める場合がある。
【００４７】
（５−１．シール時間）
例えば本実施形態では、シール時間がシール強度を左右すると考えられるので、シール時間を検査時のパラメータとして用いることができる。
【００４８】
そのため、例えば図９（ａ）に示すように、センサ１０ａとしてシールを行う際の上部ユニット２０の高さｈを所定の時間間隔で連続的に計測するものを用い、その高さｈの時間推移からシール時間をパラメータとして求めることができる。
【００４９】
すなわち、前記の図４（ａ）〜図４（ｄ）で説明したヒートシールユニット２の動作中、上部ユニット２０の高さｈは、図９（ｂ）のように上部ユニット２０の下降中（図４（ａ）参照）に減少し、フィルム５、６のシール中（図４（ｂ）参照）は低い値で比較的安定し、上部ユニット２０の上昇中（図４（ｃ）参照）は増加する。シール時間は、上部ユニット２０の高さｈの時間推移から、上部ユニット２０の高さが低い値であり且つその変動が一定範囲に収まっている時間Tとして求めることができる。
【００５０】
なお、図９（ａ）の例ではヒートシールユニット２の上部ユニット２０に距離計測板２７を設け、その下方に設けたセンサ１０ａによって当該センサ１０ａと距離計測板２７の間の距離を上部ユニット２０の高さｈとして計測する。ただし、具体的な構成は特に限定されない。
【００５１】
（５−２．シール圧）
また、シール中のシール圧もシール強度を左右すると考えられる。そのため、シール圧を直接計測して検査時のパラメータとして用いることが考えられるが、シール圧を直接計測することは困難であることから、ここではシール圧と相関関係にある上部ユニット２０の下死点を計測し、これを検査時のパラメータとして用いることができる。
【００５２】
上部ユニット２０の下死点は、上部ユニット２０が最も低い位置にあるときの高さｈすなわち上部ユニット２０のシール中の高さｈである。この下死点は、センサ１０ａで計測した上部ユニット２０の高さｈの時間推移から、前記の時間Ｔ中の上部ユニット２０の高さｈの平均値Ave（図９（ｂ）参照）や最小値として求めることができる。
【００５３】
また、シール中の片当たりもシール強度を左右する。片当たりは、ヒートシールユニット２の劣化や調整ミスに起因してフィルム５、６のシール中のシール圧がヒートシールユニット２の平面位置によって異なることをいい、このようにシール圧に差が生じているとシール不良に繋がる可能性がある。
【００５４】
ただし、前記したようにシール圧を直接計測することは困難なので、ここでは複数のセンサ１０で計測したヒートシールユニット２の上部ユニット２０の下死点の差をパラメータとして用いることができる。
【００５５】
例えば、図９（ａ）の例ではセンサ１０ａおよび距離計測板２７がヒートシールユニット２の長手方向の両側で設けられており、ヒートシールユニット２の長手方向の両側において前記した下死点を求めることが可能である。そこで、これら複数箇所で計測した下死点の差をパラメータとして用いることができる。なお、センサ１０ａ等の平面位置が図９（ａ）の例に限ることはない。
【００５６】
（５−３．フィルム内面温度）
また、シール中のフィルム５、６の内面温度もシール強度を左右すると考えられる。そのため、シール中のフィルム５、６の内面温度を直接計測してパラメータとして用いることも考えられるが、一般的に生産中にフィルム５、６の内面温度を直接計測することは難しい。そこで、本実施形態ではシール中のフィルム５、６の内面温度と相関関係にある値をセンサ１０で計測し、計測値をパラメータとして用いる。
【００５７】
例えば図１０（ａ）、（ｂ）のセンサ１０ｂ、１０ｃは、シール中のフィルム５、６の内面温度と相関関係にある値として、それぞれ熱板２４の表面温度とヒータ２２の表面温度を計測するものであり、シール中（前記の時間Ｔ中）のセンサ１０ｂ、１０ｃの計測値がパラメータとして用いられる。これらのセンサ１０ｂ、１０ｃには熱電対を用いることができるが、これに限らない。
【００５８】
一方、図１０（ｃ）のセンサ１０ｄは、シール中のフィルム５、６の内面温度と相関関係にある値として、前記の図４（ｄ）に示すようにヒートシールユニット２から送り出されたフィルム５、６の熱溶着部７の表面温度を計測するものである。センサ１０ｄはフィルム５、６の搬送経路に設けられ、本実施形態では非接触で温度を計測可能な放射温度計が用いられるが、これに限ることはない。
【００５９】
以上説明したように、本実施形態では、シール強度に関する値をセンサ１０により製袋工程中に計測し、その計測値からシール不良の検査ができるので、人手を要さずにシール不良の全数検査が可能になり、従来の抜き取り試験のように試験の合間に発生したシール不良品の流出を防止できる。
【００６０】
例えば、シール強度を左右する値としてはシール時間があり、前記のようにセンサ１０ａによる計測値からシール時間を求めて検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。
【００６１】
また、シール強度を左右する値としてはシール中のシール圧もあり、前記のようにセンサ１０ａによる計測値からシール圧と相関するシール中の上部ユニット２０の高さｈを求めて検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。同様に、シール強度を左右する値としてはシール中のシール圧のヒートシールユニット２の平面位置における差もあり、これと相関するシール中の上部ユニット２０の高さｈの差を求めて検査に用いることで、同じくシール不良品の流出を好適に防止することができる。
【００６２】
また、シール強度を左右する値としてはシール中のフィルム内面温度もあり、フィルム内面温度と相関する熱板２４やヒータ２２の温度を計測して検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。フィルム内面温度と相関する値としては熱溶着部７の表面温度もあり、前記のようにセンサ１０ｄにより計測した熱溶着部７の表面温度を検査に用いることで、シール不良品の流出を好適に防止することができる。
【００６３】
しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば検査に用いるパラメータはシール時間、シール圧、フィルム内面温度に関するもの以外にも、シール強度を左右するものであればよい。
【００６４】
また、センサ１０もシール強度に関する値を計測できればよく、前記したものに限らない。例えば前記のセンサ１０ｂ、１０ｃ（図１０（ａ）、（ｂ）参照）は熱板２４やヒータ２２の内部温度を計測するものに代えてもよく、ヒータ２２、熱板２４の表面から一定距離離れた箇所から表面温度を計測するものに代えてもよい。
【００６５】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６６】
１：検査システム
２：ヒートシールユニット
５、６：フィルム
７：熱溶着部
８：搬送ローラ
９：断裁機
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ：センサ
１１：検査装置
２０：上部ユニット
２２、３２：ヒータ
２４：熱板
２７：距離計測板
３０：下部ユニット
３３：ゴム板
１００：製袋機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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