(57)【要約】【課題】包装機械において、横シール部のシール不良の原因となるチューブ状包材の横方向の位置ずれを確実に検出して、横シール部のシール不良が生じた容器を速やかに排出する。【解決手段】包装機械におけるチューブ状包材の位置ずれ監視装置は、横シール装置160の上流側に、チューブ状包材Tの重ね合わせ部T1を撮像して得られた画像から重ね合わせ部の横方向の位置ずれ量を検出する画像センサ18が設けられたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブ状包材の両縁部を重ね合わせて縦シールすることにより成形されたチューブ状包材を、その長さ方向に沿って搬送しながら、内部に内容物を充填するとともに、横シール装置によって容器１つ分に相当する長さ毎に横シールしかつ横シール部の中間で切断することにより、内容物充填容器を成形する包装機械において、
横シール装置の上流側に、チューブ状包材の重ね合わせ部を撮像して得られた画像から重ね合わせ部の横方向の位置ずれ量を検出する画像センサが設けられていることを特徴とする、包装機械におけるチューブ状包材の位置ずれ監視装置。
【請求項２】
ウェブ状包材の表面の両縁部に、チューブ状包材とされた際に互いに交差してチューブ状包材の表面に表れるようなマークが、容器１つ分に相当する長さ毎に形成されており、
チューブ状包材の表面における重ね合わせ部の外端位置に、前記マークどうしの交点によって監視ポイントが形成されており、
画像センサにおいて、撮像により認識された監視ポイントと、予め設定した基準位置との間の変位量が、重ね合わせ部の位置ずれ量として検出されることを特徴とする、請求項１記載の包装機械におけるチューブ状包材の位置ずれ監視装置。
【請求項３】
ウェブ状包材の表面の一方の縁部に、同縁部の端に１辺が重なるように縦方向にのびた第１のマークが、容器１つ分に相当する長さ毎に形成されており、ウェブ状包材の表面の他方の縁部に、チューブ状包材とされた際に第１のマークと略Ｌ形または略Ｔ形に交差してチューブ状包材の表面に表れるようにほぼ横方向にのびた第２のマークが、容器１つ分に相当する長さ毎に形成されていることを特徴とする、請求項２記載の包装機械におけるチューブ状包材の位置ずれ監視装置。
【請求項４】
横シール装置の下流側に、検出された重ね合わせ部の位置ずれ量が設定許容範囲を超えている場合に画像センサから出力されるアラーム信号に基づいて、当該重ね合わせ部を含んだ容器を排出する排出手段が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の包装機械におけるチューブ状包材の位置ずれ監視装置。
【請求項５】
ウェブ状包材をチューブ状包材に成形するチューブ成形装置に、画像センサから出力される重ね合わせ部の位置ずれ量に応じた信号に基づいて、重ね合わせ部の位置ずれを修正するように位置調整されるサーボ機構付きガイドローラが設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の包装機械におけるチューブ状包材の位置ずれ監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飲料や流動性食品等をウェブ状包材から成形される容器によって包装する包装機械（充填機）に関し、より詳細には、容器成形工程において、ウェブ状包材の両縁部が重ね合わせられて縦シールされることにより成形されたチューブ状包材の位置ずれを監視する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飲料や流動性食品等を充填した紙成形容器を製造するための包装機械として、図４に示すものが一般に知られている。この包装機械(10)は、ロール状に巻かれたウェブ状包材(W)を支持しているリワインダ(11)と、リワインダ(11)からウェブ状包材(W)を順次巻き戻す巻戻し装置(12)と、巻き戻されたウェブ状包材(W)をチューブ状包材(T)に成形するチューブ成形装置(13)と、チューブ状包材(T)内に挿入された充填管(14)によってチューブ状包材(T)内に一定レベルまで内容物を充填する内容物供給手段(15)と、内容物が充填されたチューブ状包材(T)をほぼ容器１つ分に相当する長さ毎に横シールしかつ横シール部の中間で切断して中間形態である枕状の内容物充填容器(C1)を成形する容器成形装置(16)と、上記容器(C1)を完成形態である直方体状の内容物充填容器(C2)に成形する容器完成装置(17)とを備えている。
チューブ成形装置(13)では、ウェブ状包材(W)をガイドローラによって徐々に湾曲させながら、ウェブ状包材(W)の両縁部を重ね合わせて縦シールすることにより、チューブ状包材(T)が成形される。
容器成形装置(16)は、それぞれ横シール装置(160)を備えた２つのユニットよりなり、これらのユニットが交互に昇降させられて、チューブ状包材(T)の横シールが連続的に行われるようになっている。横シール装置(160)は、一般にヒートシール装置によって構成されていたが、近年では超音波シール装置や高周波シール装置よりなるものも多くなってきた。
【０００３】
図５は、超音波シール装置よりなる横シール装置(160)の概略を示すものである。この装置(160)は、チューブ状包材(T)を挟んで互いに向かい合うように配置されたホーン(161)およびシールブロック(162)を備えている。チューブ状包材(T)の所定部分が、ホーン(161)およびシールブロック(162)によって前後方向から挟圧された状態で、ホーン(161)から超音波振動が発せられると、包材(T)中の熱可塑性樹脂が超音波振動によって溶融することにより、横シールが行われる。
ここで、チューブ状包材(T)には重ね合わせ部(T1)が形成されており、この重ね合わせ部(T1)は他の部分よりも厚みが大きいものとなっている。そこで、チューブ状包材(T)を均一に挟圧するために、シールブロック(162)の挟圧面には、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)を収容するための溝(162a)が縦方向に形成されている。
【０００４】
ところが、チューブ状包材(T)の場合、３６０°連続した曲面で構成されていて、周方向の位置決めを行うことが困難であるため、例えばチューブ成形装置(13)のガイドローラから受けた外力により、横シール装置(160)に対してチューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)が横方向に位置ずれを起こし、これがシール不良の原因となることがある。
【０００５】
より詳しく言うと、図５（ｂ）に示すように、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)がシールブロック(162)の溝(162a)にぴったりと収まる適正位置にあるときは、ホーン(161)およびシールブロック(162)によるチューブ状包材(T)の挟圧が均一となり、横シールが良好に行われる。
これに対して、図５（ａ）および図５（ｃ）に示すように、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)がシールブロック(162)の溝(162a)に対して右方向または左方向にずれていると、チューブ状包材(T)の挟圧が不均一となって、シール不良が生じる虞がある。
このような横シール部のシール不良は、完成した容器(C2)を目視で検査することにより発見できるが、全品を対象とするため効率が良くない。
【０００６】
横シール部のシール不良の問題に関連して、特許文献１には、ウェブ状包材の両縁を検出することによって同包材の幅を検出する第１の紙幅検出処理手段と、横シール部の両縁を検出することによって横シール部の幅を検出する第２の紙幅検出処理手段と、検出したウェブ状包材の幅および横シール部の幅に基づいてオーバーラップ量を算出するオーバーラップ量算出手段とを備えた充填機が開示されている。
しかしながら、この充填機の場合、オーラーラップ量の検出は可能であるが、重ね合わせ部の位置ずれを検出することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１９１９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の目的は、包装機械において、横シール部のシール不良の原因となるチューブ状包材の横方向の位置ずれを正確に検出することができる、チューブ状包材の位置ずれ監視装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、ウェブ状包材の両縁部を重ね合わせて縦シールすることにより成形されたチューブ状包材を、その長さ方向に沿って搬送しながら、内部に内容物を充填するとともに、横シール装置によって容器１つ分に相当する長さ毎に横シールしかつ横シール部の中間で切断することにより、内容物充填容器を成形する包装機械において、チューブ状包材の位置ずれを監視する装置であって、横シール装置の上流側に、チューブ状包材の重ね合わせ部を撮像して得られた画像から重ね合わせ部の横方向の位置ずれ量を検出する画像センサが設けられたものである（請求項１）。
【００１０】
この発明のチューブ状包材の位置ずれ監視装置によれば、画像センサによって、チューブ状包材の重ね合わせ部の位置ずれ量を正確に検出することができる。
【００１１】
この発明によるチューブ状包材の位置ずれ監視装置の好適な態様では、ウェブ状包材の表面の両縁部に、チューブ状包材とされた際に互いに交差してチューブ状包材の表面に表れるようなマークが、容器１つ分に相当する長さ毎に形成されており、チューブ状包材の表面における重ね合わせ部の外端位置に、前記マークどうしの交点によって監視ポイントが形成されており、画像センサにおいて、撮像により認識された監視ポイントと、予め設定した基準位置との間の変位量が、重ね合わせ部の位置ずれ量として検出される（請求項２）。
【００１２】
上記態様の装置によれば、ウェブ状包材の表面の両縁部に上記のようなマークを形成しておくだけで、チューブ状包材の表面における重ね合わせ部の外端位置に監視ポイントが形成されるので、この監視ポイントを画像センサが認識することによって、重ね合わせ部の位置ずれ量を高精度で検出することができる。
【００１３】
また、この発明によるチューブ状包材の位置ずれ監視装置を上記の態様とする場合において、ウェブ状包材の表面の一方の縁部に、同縁部の端に１辺が重なるように縦方向にのびた第１のマークが、容器１つ分に相当する長さ毎に形成されており、ウェブ状包材の表面の他方の縁部に、チューブ状包材とされた際に第１のマークと略Ｌ形または略Ｔ形に交差してチューブ状包材の表面に表れるようにほぼ横方向にのびた第２のマークが、容器１つ分に相当する長さ毎に形成されていることがある（請求項３）。
【００１４】
上記のような第１のマークおよび第２のマークであれば、ウェブ状包材の表面の両縁部に、容器のデザインを損なうことなく容易に形成することができる上、監視ポイントをチューブ状包材の重ね合わせ部の外端位置に確実に形成することができる。
【００１５】
この発明によるチューブ状包材の位置ずれ監視装置において、横シール装置の下流側に、検出された重ね合わせ部の位置ずれ量が設定許容範囲を超えている場合に画像センサから出力されるアラーム信号に基づいて、当該重ね合わせ部を含んだ容器を排出する排出手段が設けられている場合がある（請求項４）。
【００１６】
上記の場合、画像センサから出力されたアラーム信号を受けて作動する排出手段によって、位置ずれ量が設定許容範囲を超えた重ね合わせ部を含んでいる容器、即ち、横シール部にシール不良が生じた容器を、完成容器となる前に、速やかに製造ライン外へ排出することができる。
【００１７】
また、この発明によるチューブ状包材の位置ずれ監視装置において、ウェブ状包材をチューブ状包材に成形するチューブ成形装置に、画像センサから出力される重ね合わせ部の位置ずれ量に応じた信号に基づいて、重ね合わせ部の位置ずれを修正するように位置調整されるサーボ機構付きガイドローラが設けられている場合もある（請求項５）。
【００１８】
上記の場合、画像センサから出力される重ね合わせ部の位置ずれ量に応じた信号に基づいて、チューブ成形装置のガイドローラの位置がサーボ機構によって調整されることにより、重ね合わせ部の位置ずれが自動的に修正されるので、重ね合わせ部の位置ずれに起因する横シール部のシール不良の発生を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施形態に係るチューブ状包材の位置ずれ監視装置の概略を示すものであって、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】同実施形態で使用されるウェブ状包材の表面部分を示す正面図である。
【図３】（ａ）は同ウェブ状包材の両縁部どうしを重ね合わせる途中の状態を示す部分斜視図であり、（ｂ）は同ウェブ状包材の両縁部どうしを重ね合わせて縦シールすることによりチューブ状包材に成形した状態を示す部分斜視図である。
【図４】包装機械の全体概略を示す斜視図である。
【図５】包装機械の横シール装置において、ホーンおよびシールブロックとチューブ状包材との位置関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の実施形態を、図１〜図３を参照して以下に説明する。
なお、以下の説明において、「前」とは図１（ａ）の右側、「後」とは同左側をいい、また、「左右」とは前から見た場合の左右をいうものとする。
【００２１】
図１は、この発明の実施形態に係るチューブ状包材の位置ずれ監視装置の概略を示したものである。
チューブ状包材(T)は、容器成形装置の横シール装置(160)に向かって垂直下方にのびている。
横シール装置(160)は、超音波シール装置よりなり、チューブ状包材(T)を挟んで前後に向かい合うように配置された上下２組のホーン(161)およびシールブロック(162)を備えている。ホーン(161)およびシールブロック(162)の構造は、図５に示したものと同じであるので、詳しい説明は省略する。なお、横シール装置が、上記のような超音波シール装置である場合に限らず、例えば高周波シール装置によって構成されている場合でも、この発明を適用することができる。
横シール装置(160)の上流側（図１の上方側）には、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)を撮像して得られた画像から重ね合わせ部(T1)の横方向の位置ずれ量を検出する画像センサ(18)が設けられている。
また、横シール装置(160)の下流側（図１の下方側）には、検出された重ね合わせ部(T1)の位置ずれ量が設定許容範囲を超えている場合に画像センサ(18)から出力されるアラーム信号に基づいて、当該重ね合わせ部(T1)を含んだ容器(C1)を排出する排出手段(19)が設けられている。
【００２２】
図２は、ウェブ状包材(W)の表面部分を示したものである。ここで、ウェブ状包材(W)の「表面」とは、チューブ状包材(T)に成形された際、さらには容器(C1)(C2)に成形された際にこれらの外表面を構成する面を意味している。
ウェブ状包材(W)には、所定パターンの折畳み用スコア線(S)が、容器１つ分の長さ毎に形成されている。
ウェブ状包材(W)の表面の右縁部には、レジストマーク(R)が容器１つ分の長さに相当するピッチで形成されている。レジストマーク(R)は、ウェブ状包材(W)の位置を認識するためのものであって、チューブ成形装置(13)よりも上流側に設置された光電管等のセンサによって検出されるようになっている。図示のレジストマーク(R)は、４本の平行な横長方形状のマークよりなり、ウェブ状包材(W)の表面の所定位置、より具体的には、直方体状の内容物充填容器(C2)の底面を構成する位置に印刷されている。
【００２３】
また、ウェブ状包材(W)の表面の両縁部には、チューブ状包材(T)とされた際に互いに交差してチューブ状包材(T)の表面に表れるようなマーク(M1)(M2)が、容器１つ分に相当する長さ毎に形成されている。より具体的に言うと、ウェブ状包材(W)の表面の右縁部に、同縁部の端に１辺が重なるように縦方向にのびた第１のマーク(M1)が形成されており、ウェブ状包材(W)の表面の左縁部に、チューブ状包材(T)とされた際に第１のマーク(M1)と略Ｌ形に交差してチューブ状包材(T)の表面に表れるようにほぼ横方向にのびた第２のマーク(M2)が形成されている。
第１のマーク(M1)は、レジストマーク(R)に隣接して形成されている。第１のマーク(M1)のサイズは特に限定されないが、例えば、縦方向（ウェブ状包材(W)の搬送方向）の長さが１５ｍｍ程度となされ、横方向（上記搬送方向と直交する方向）の幅が１．５ｍｍ程度となされる。
第２のマーク(M2)は、第１のマーク(M1)の上流側端部（図２の上側の端部）とほぼ同じレベルに位置するように、ウェブ状包材(W)表面の左縁部に形成されている。第２のマーク(M2)のサイズも特に限定されないが、例えば、縦方向（ウェブ状包材(W)の搬送方向）の幅が１.５ｍｍ程度となされ、横方向（上記搬送方向と直交する方向）の長さが１５ｍｍ程度となされる。
なお、この実施形態では、第２のマーク(M2)は、第１のマーク(M1)と直交する方向にのびているが、第１のマーク(M1)と斜めに交差するようにのびていてもよい。また、第１のマーク(M1)および第２のマーク(M2)は、略Ｌ形に交差するように形成される（図１および図３参照）他、略Ｔ形、すなわち、第１のマーク(M1)がその長さ中央付近において第２のマーク(M2)と交差するように形成されてもよい。さらに、第１のマーク(M1)は、図１〜図３ではレジストマーク(R)と分離して形成されているが、レジストマーク(R)と一体化されて全体として略櫛歯状に形成されてもよい。マーク(M1)(M2)の位置についても、容器(C2)のデザインを損なわずかつ所期の機能を発揮しうる範囲において、上記以外の位置に形成してもよい。
【００２４】
ウェブ状包材(W)は、チューブ成形装置(13)において（図４参照）、その両縁部が重ね合わせられて縦シールされることにより、チューブ状包材(T)に成形される。この際、図３（ａ）に示すように、図２のウェブ状包材(W)の右縁部が外側、同左縁部が内側となるように、両縁部が重ね合わせられて、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)が形成される。
図３（ｂ）に示すように、チューブ状包材(T)の表面における重ね合わせ部(T1)の外端位置(T10)に、第１のマーク(M1)および第２のマーク(M2)のうち下流側の直交するエッジどうしの交点によって、監視ポイント(P)が形成されている。なお、監視ポイント(P)は、両マーク(M1) (M2)のうち上流側の直交するエッジどうしの交点によって形成されるようにしてもよい。その場合、画像センサ(18)による認識精度が損なわれないように、第１のマーク(M1)を図示のものより上流側に向かって延長させるか、または、第２のマーク(M2)を図示のものより下流側にずらして第１のマーク(M1)の長さ中央付近と交差させる方が好ましい。
【００２５】
画像センサ(18)は、図１に示すように、横シール装置(160)の上方（上流側）において、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)とほぼ正対するように前側に設置されている。
この画像センサ(18)に組み込まれたカメラにより、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)の撮像が行われる。
撮像は、チューブ状包材(T)の表面に形成された各監視ポイント(P)が到来した時点で行われるように制御されている。具体的には、例えば、画像センサ(18)よりも上流側に設置された光電管等のウェブ状包材位置認識用センサ（図示略）が、そこを通過するウェブ状包材(W)の各レジストマーク(R)を検出した時点で、その検出信号を画像センサ(18)へ出力し、検出信号を受けてから所定時間経過後に画像センサ(18)の位置を通過する監視ポイント(P)が、画像センサ(18)のカメラで撮像されるようになっている。
撮像により得られた画像は、画像処理部において画像処理され、重ね合わせ部(T1)の位置ずれ量が検出される。つまり、撮像により認識された監視ポイント(P)と、予め設定した基準位置との間の変位量が、位置ずれ量として検出される。
検出した位置ずれ量が、設定許容範囲、すなわち、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)がシールブロック(162)の溝(162a)にほぼ収まって横シール部のシール不良を生じさせないような範囲であれば、そのまま容器の製造が行われる。位置ずれ量の設定許容範囲は、例えば右方向の位置ずれ量を＋、左方向の位置ずれ量を−として、±０．５ｍｍ程度となされる。一方、算出した位置ずれ量が設定許容範囲を超えている場合、画像センサ(18)の出力部からアラーム信号が出力され、排出手段(19)に送られる。
【００２６】
排出手段(19)は、例えば、容器完成装置(17)における搬送経路（コンベヤ）の上流側に設けられる。排出手段の構成は特に限定されないが、例えば、プッシャーや圧縮空気等によって不良容器(C1)を搬送経路から押し出す排出装置(19)が用いられる。
排出装置(19)は、画像センサ(18)から出力されたアラーム信号を受けると、同信号を受けてから所定時間経過後に同装置 (19)の位置を通過する容器(C1)を、不良容器、即ち、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)の位置ずれ量が設定許容範囲を超えている部位において横シールが行われ、横シール部にシール不良が生じている容器(C1)であると判別し、これを搬送経路から排出する。
【００２７】
以上の通り、この実施形態によるチューブ状包材の位置ずれ監視装置によれば、ウェブ状包材(W)の表面の両縁部に簡単な２つのマーク(M1)(M2)を形成しておくだけで、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)の位置ずれ量を画像センサ(18)によって正確に検出することができ、また、画像センサ(18)から出力されたアラーム信号に基づいて作動する排出装置(19)により、重ね合わせ部(T1)の位置ずれに起因して横シール部のシール不良が生じた容器(C1)を、製造ラインから速やかに排出することができる。
【００２８】
なお、画像センサ(18)により検出されたチューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)の位置ずれ量は、上述した不良容器(C1)の排出の他、重ね合わせ部(T1)の位置ずれの修正にも利用することができる。
即ち、この発明の他の実施形態として、チューブ成形装置(13)のガイドローラをサーボモータ等のサーボ機構によって位置調整可能に構成しておき、画像センサ(18)で検出した重ね合わせ部(T1)の位置ずれ量を、これに応じたデータ信号として画像センサ(18)からサーボーボモータ等に出力し、その信号に基づいて、ガイドローラの位置を、重ね合わせ部(T1)の位置ずれが修正されるように、自動的に調整してもよい。
以上の実施形態によれば、チューブ状包材(T)の重ね合わせ部(T1)の位置ずれを自動で修正することが可能になり、ひいては、重ね合わせ部(T1)の位置ずれに起因する横シール部のシール不良の発生が効果的に低減される。
【符号の説明】
【００２９】
(10)：包装機械
(160)：横シール装置
(W)：ウェブ状包材
(M1)：第１のマーク
(M2)：第２のマーク
(T)：チューブ状包材
(T1)：重ね合わせ部
(T10)：（重ね合わせ部の）外端位置
(P)：監視ポイント
(18)：画像センサ
(19)：排出手段
【図１】
2015101395.tif 000003
【図２】
2015101395.tif 000004
【図３】
2015101395.tif 000005
【図４】
2015101395.tif 000006
【図５】
2015101395.tif 000007