(57)【要約】【課題】エアー駆動装置が設定の圧力で設定時間シール又は冷却を行ったか否かを検知してシール不良や冷却不良を無くすシール又は冷却装置を提供する。【解決手段】包装材にシールを施すシール装置１０のシーラー２８Ａ，２８Ｂの開閉動作を行うエアーシリンダー１９と、前記シーラー２８Ａ，２８Ｂの当接を検知する当接センサー３２と、前記エアーシリンダー１９に供給される空気の圧力が設定値以上であることを検知する圧力センサー３１とを備え、前記当接センサー３２と前記圧力センサー３１との両方が検知状態になると同時にシール時間カウントを開始してシール時間Ｔ１を計測する。圧力センサー３１の圧力が設定の圧力で、当接センサー３２がオンしている時間が設定時間以上であれば正常なシールと判断し、設定時間未満の場合はシール不良と判別する。シール装置のシーラー２８Ａ，２８Ｂの代わりに冷却板を備えた冷却装置であってもよい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装材にシール又は冷却を施す一対の当接体を備えた開閉機構の開閉動作を行うエアー駆動装置と、前記当接体の当接を検知する当接センサーと、前記エアー駆動装置のエアーの圧力を検知する圧力センサーと、を備え、
前記当接センサーと前記圧力センサーにより、当接体が設定の圧力で設定時間以上押圧されていることを判断して、シール又は冷却の適否を判別することを特徴とするシール又は冷却装置。
【請求項２】
シール又は冷却の適否の判別で、否と判別された場合は、警報の出力、装置の停止、不良品の系外排出の少なくともいずれかを行うことを特徴とする請求項１に記載のシール又は冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、シーラーの開閉機構の駆動源にエアーシリンダーを使用したシール又は冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動包装機において、包装材を一対のシーラーで挟持して、加熱、押圧することで包装材をシールするヒートシール方式のシール装置が用いられることが一般的である。
【０００３】
前記一対のシーラーを挟持作動させるための開閉機構の駆動源としては、サーボモーターやエアーシリンダーが多く用いられる。
【０００４】
サーボモーターを前記開閉機構の駆動源にした場合、サーボモーターの優れた制御特性を利用することにより、シーラーの離反状態（当接状態）から当接状態（離反状態）までの時間である開閉動作時間や、シーラーが押圧している時間であるシール時間の管理が可能であり、シーラーの離反・当接の位置の管理やシール圧力の管理も可能で、動作の正確性に利点がある。
【０００５】
しかしながら、サーボモーターを前記開閉機構の駆動源にした場合、サーボモーターの回転運動をシーラーの開閉動作の直線運動に変換する機構が必要になって構成が複雑になると共に、サーボモーターと制御機器とが高価であり、コストが高くなるという欠点がある。
【０００６】
他方、エアーシリンダーを前記開閉機構の駆動源にした場合、エアーシリンダーの直線往復運動をそのままシーラーの開閉運動に利用するため構成が簡単にできる利点があると共に、サーボモーターに比べると安価であるという利点がある。
【０００７】
しかしながら、エアーシリンダーを前記開閉機構の駆動源にした場合、エアーシリンダーに供給される圧縮空気の圧力が一定であるという前提で流量制御弁（スピードコントローラー）を調整することで、エアーシリンダーの動作速度が決定されるので、流量制御弁に供給される圧縮空気の圧力に変動が生じた場合にはエアーシリンダーの動作速度が変化してしまう。また、エアーシリンダーの経年変化によりエアーシリンダーのピストンの摩擦抵抗が変化した場合も動作速度に変化が生じてしまう。以上の理由によりエアーシリンダーは開閉動作時間やシール時間の管理が難しく、動作の正確性に欠けるという欠点がある。
【０００８】
特許文献１には、エアーシリンダーを前記開閉機構の駆動源にした場合であっても、開閉動作時間の管理が行えることが開示してある。すなわち、エアーシリンダーの閉じ動作許容時間と開き動作許容時間を設定し、エアーシリンダーの作動によるシーラーの閉じ動作時間と開き動作時間を算出し、算出した時間が許容時間内であるかどうか監視し、シール不良が疑われる動作が発生したときには、該包装袋を直ちに系外排除するとともに、点検・調整を促す警告を発する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−００１２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のシール装置の構成では、シーラーの閉じ動作時間と開き動作時間を監視することで、シール時間を管理できるが、エアーシリンダーに供給される圧縮空気の圧力について全く考慮されてはおらず、適正圧力でシールしている時間を計測していないので、シール不良の可能性があるという問題点がある。また、シール装置と略同じ構造の冷却装置においても、包装体のシール部を冷却する際に冷却板の圧力不足と加圧時間不足による冷却不良よって同様な問題が発生する。
【００１１】
本発明は、かかる問題点に鑑み、設定の圧力で設定時間シール又は冷却してシール不良又は冷却不良を無くすシール又は冷却装置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】
【００１２】
本発明のシール又は冷却装置は、包装材にシール又は冷却を施す一対の当接体を備えた開閉機構の開閉動作を行うエアー駆動装置と、前記当接体の当接を検知する当接センサーと、前記エアー駆動装置のエアーの圧力を検知する圧力センサーと、を備え、前記当接センサーと前記圧力センサーにより、当接体が設定の圧力で設定時間以上押圧されていることを判断して、シール又は冷却の適否を判別することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、前記構成により、設定の圧力で設定の時間シール又は冷却してシール不良や冷却不良を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】シール装置の正面図
【図２】シール装置の平面図
【図３】シール装置の配管説明図
【図４】適正シール時のタイムチャート
【図５】動作不良シール時のタイムチャート
【図６】かみ込みシール時のタイムチャート
【図７】エアー漏れシール時のタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の実施例ではシール装置に基づいて説明するが、シール装置のシーラーの代わりに冷却板を取り付ければ、冷却装置に転用することができるので、本発明はシール装置に限定されるものではない。先ず、本発明のシール装置１０を適用する給袋式のロータリー式包装機を簡単に説明する。間欠回転する円盤の周縁に等間隔に複数組のクランプ１１を配置する。前記クランプ１１が給袋セクションに蓄積された包装材である包装袋１２を受け取り、前記包装袋１２の袋口やや下の両側縁を挟持し、前記包装袋１２を吊り下げる。前記円盤を間欠回転させて前記包装袋１２を下流のセクションに移送させ、各停止するセクションで、前記包装袋１２の袋口を開口し、前記包装袋１２に被包装物を充填し、シールセクションの前記シール装置１０で包装体の袋口をシールし、シール後の包装体の袋口を冷却セクションの冷却装置で冷却し、包装製品をロータリー式包装機から外部に搬出する。
【００１６】
次に、図１、図２に示す、前記シール装置１０の構成を説明する。
ロータリー式包装機のシールセクション付近の機台上に立設した柱１３の上端に前記シール装置１０を備える。前記シール装置１０は、上面と右側面とを開放した箱枠１４にカバー体１５が被せられている。
【００１７】
前記箱枠１４の底板１７上に３枚の固定板１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが平行に立設している。中央の前記固定板１６Ａの左寄りに固定された支軸１８の先端にエアーシリンダー１９の末端が軸支されている。前記エアーシリンダー１９のピストンロッドの先端は、中央の前記固定板１６Ａの右寄りに固定された支柱軸２０に回動可能に軸支された略菱形の回動リンク２１の長片の先端に軸支されている。
【００１８】
前記回動リンク２１に、前記支柱軸２０を挟んで、上下一対の水平な上部ロッド２２の一端と下部ロッド２３の一端とが、それぞれ上部中継ロッド２４と下部中継ロッド２５とを介して接続されている。前記上部ロッド２２は、前記固定板１６Ｂに固定されたブロック２６に嵌着されたスリーブ２７にスライド可能に支持されている。前記スリーブ２７の先端は前記箱枠１４に穿設された孔からクランプ１１上部に突出すると共に、前記上部ロッド２２の他端は前記スリーブ２７の先端からさらに突出している。前記下部ロッド２３は、前記ブロック２６にスライド可能に支持され、前記下部ロッド２３の他端は前記箱枠１４に穿設された別の孔からクランプ１１の近くまで突出している。
【００１９】
前記上部ロッド２２の他端に直方体のシーラー２８Ａが取付板２９Ａを介して固定され、前記下部ロッド２３の他端にシーラー２８Ｂが取付板２９Ｂを介して固定されている。前記シーラー２８Ａと前記シーラー２８Ｂ（これらは当接体の一例である。）とが当接したときに、ロータリー式包装機の前記クランプ１１が挟持した前記包装体の袋口をシール可能なように前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂは対向して配設されている。なお、図示していないが、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂには、従来技術のヒーターや温度センサーが備えられ、温度が制御されている。
【００２０】
前記柱１３寄りの前記固定板１６Ｃに電磁弁３０が固定され、前記固定板１６Ｂに圧力センサー３１がブラケットを介して固定されている。また、前記エアーシリンダー１９の内部のピストンの位置を検知する当接センサー３２を前記エアーシリンダー１９は備えている。前記当接センサー３２は、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが当接したときのピストンの位置を検知するようにセットされている。なお、前記当接センサー３２は前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂの当接を検知できればよく、例えば、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂに直接備え付けられたリミットスイッチであったり、前記上部ロッド２２と前記下部ロッド２３との位置関係を検知できるセンサーであったり、前記回動リンク２１の回動位置を検知できるセンサーであってもよい。
【００２１】
図３に示すように、前記シール装置１０の配管は、圧縮空気の供給源３３と前記電磁弁３０の入力側ポート３０Ｃとを接続し、前記電磁弁３０の一方の出力側ポート３０Ａと前記エアーシリンダー１９の後進用ポート１９Ａとを接続している。前記電磁弁３０の他方の出力側ポート３０Ｂと前記エアーシリンダー１９の前進用ポート１９Ｂとを分岐管３４を介して接続し、前記分岐管３４からは前記圧力センサー３１に接続している。なお、前記出力側ポート３０Ａは流量制御弁（スピードコントローラー）の機能を備えており、前記エアーシリンダー１９の動作速度を調整できる。また、前記圧力センサー３１は、前記電磁弁３０の他方の出力側ポート３０Ｂと前記エアーシリンダー１９の前進用ポート１９Ｂとの間の配管の圧力が設定値以上であることを検知する。なお、前記圧力センサー３１は、前記エアーシリンダー１９に供給される圧縮空気の圧力が設定値以上であることを検知できればよいのであって、例えば、前記エアーシリンダー１９の前進用ポート１９Ｂに直接備え付けてもよい。
【００２２】
次に、本発明の前記シール装置１０の作用を説明する。ロータリー式包装機の給袋セクションに蓄積された前記包装袋１２を前記クランプ１１に挟持させて吊り下げ、前記包装袋１２を下流のセクションに移送させ、各停止するセクションで、前記包装袋１２の袋口を開口し、前記包装袋１２に被包装物を充填する。さらに、被包装物が充填された包装体はシールセクションに到達し、前記シーラー２８Ａと前記シーラー２８Ｂとの間に前記包装体の袋口が位置して図１の状態になる。
【００２３】
かかる状態で、ロータリー式包装機の制御器の指令によって、前記電磁弁３０が作動して前記エアーシリンダー１９のピストンロッドが前進することで前記回動リンク２１が時計方向に回動すると共に、前記回動リンク２１に連結した前記上部ロッド２２が図１の右方向にスライドし、前記下部ロッド２３が左方向にスライドする。両ロッド２２，２３の他端にそれぞれ固定された前記シーラー２８Ａとシーラー２８Ｂとが接近し、前記包装袋１２の袋口を押圧してヒートシールを施す。このあと、ロータリー式包装機の制御器の指令によって、前記電磁弁３０が「オン」から「オフ」になり、逆の手順で前記シーラー２８Ａと前記シーラー２８Ｂとが離反して初期状態に戻る。なお、前記電磁弁３０はロータリー式包装機の間歇回転に合わせて一定の間隔で「オン」「オフ」が制御器により制御される。
【００２４】
次に、図４に示す、適正時のシール時間のタイムチャートを用いて詳細に説明するが、本発明で説明するタイムチャートは一例に過ぎず、これらのタイムチャートに示すものに限定されるものではない。ロータリー式包装機の制御器の指令によって、前記電磁弁３０が「オフ」から「オン」になると同時に、シリンダー圧力が上昇すると共に、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが接近を開始する。ただし、シリンダー圧力の上昇は前記圧力センサー３１が検知するほどではない。
【００２５】
時間が経過し、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが当接すると同時に、前記エアーシリンダー１９の備える前記当接センサー３２が「オフ」から「オン」になり、シリンダー圧力はさらに上昇する。さらに時間が経過し、設定したシリンダー圧力に到達すると、前記圧力センサー３１が圧力を検知して「オフ」から「オン」になる。
【００２６】
前記当接センサー３２が「オン」の状態でかつ、前記圧力センサー３１が設定圧力で「オン」の状態になると同時に、制御器がシール時間カウントを「オフ」から「オン」にしてシール時間Ｔ１の計測を開始する。時間が経過し、ロータリー式包装機の制御器の指令によって、前記電磁弁３０が「オフ」になると、シリンダー圧力が下がるので前記圧力センサー３１が「オフ」になると共に、シール時間カウントが「オフ」になってシール時間Ｔ１の計測を終了する。そのあとに、計測した前記シール時間Ｔ１を確認する。この確認はロータリー式包装機の制御器によるもので、前記電磁弁３０の「オフ」の指令の一定時間後に確認の指令が発せられる。計測した前記シール時間Ｔ１が設定値以上であることを制御器が確認したら、警報等は出力せず、続けて包装作業を行なう。
【００２７】
次に、図５に示す、動作不良時のシール時間のタイムチャートを用いて説明する。ここに言う動作不良とは、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂの離反状態から当接状態までの動作時間の遅延のことであり、前記エアーシリンダー１９の流量制御弁の調整不良、圧縮空気の圧力の低下、前記エアーシリンダー１９の経年変化による摩擦抵抗の増大、砕けやすい性質の異物のシール部分へのかみ込み等で起こることである。
【００２８】
ここからは、先に説明した図４での適正時のシール時間のタイムチャートとの相違を中心に述べることにする。適正時と同様に前記電磁弁３０が「オフ」から「オン」に作動すると同時に、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが接近を開始するが、前記動作不良のため、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが当接するまでの時間Ｔ２が適正時と比べて長くなる。よって、シール時間カウントを「オフ」から「オン」にすることによってシール時間Ｔ３の計測を開始するタイミングが適正時と比べて遅くなる。
【００２９】
このあとは適正時と同様に、ロータリー式包装機の制御器の指令によって、前記電磁弁３０が「オン」から「オフ」になる。そのあとに、計測した前記シール時間Ｔ３を制御器が確認し、前記シール時間Ｔ３が設定値未満なので警報を出力する。なお、警報とは、ロータリー式包装機を停止させたり、ロータリー式包装機の操作画面にアラート表示したり、警告音を発したり、回転灯を作動させたりして作業員にシール異常を知らせる等の全般である。なお、不良品を系外に排除してもよい。
【００３０】
次に、図６に示す、かみ込み時のシール時間のタイムチャートを用いて説明する。ここに言うかみ込みとは、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが当接しないことであり、前記エアーシリンダー１９の経年変化によるピストンロッドの固着、砕けない性質の異物のシール部分へのかみ込み等で起こることである。
【００３１】
適正時と同様に前記電磁弁３０が「オフ」から「オン」に作動すると同時に、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが接近を開始するが、かみ込みによって前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが当接できない。よって、前記当接センサー３２が「オフ」のままで作動せず、前記圧力センサー３１のみが圧力を検知して「オフ」から「オン」になる。前記当接センサー３２が「オフ」の状態かつ、前記圧力センサー３１が「オン」の状態では、シール時間カウントが「オフ」のままでシール時間の計測を開始しない。このあとは適正時と同様に、ロータリー式包装機の制御器の指令によって、前記電磁弁３０が「オン」から「オフ」になる。そのあとに、制御器は計測した前記シール時間を確認し、前記シール時間が設定値未満なので警報を出力する。
【００３２】
次に、図７に示す、エアー漏れ時のシール時間のタイムチャートを用いて説明する。ここに言うエアー漏れとは、設定した圧力に到達しないことであり、前記エアーシリンダー１９の前進用ポート１９Ｂと前記分岐管３４との間の配管からのエアー漏れ、前記分岐管３４と前記圧力センサー３１との間の配管からのエアー漏れやその他の配管からのエアー漏れ、前記エアーシリンダー１９の経年変化によるエアー漏れ、圧縮空気の圧力の低下等で起こることである。
【００３３】
適正時と同様に前記電磁弁３０が「オフ」から「オン」に作動すると同時に、前記両シーラー２８Ａ，２８Ｂが接近を開始し、当接すると同時に、前記エアーシリンダー１９の備える前記当接センサー３２が「オフ」から「オン」に作動する。しかし、設定したシリンダー圧力に到達しないので、前記圧力センサー３１が「オフ」のままで作動しない。前記当接センサー３２が「オン」の状態であるが、前記圧力センサー３１が「オフ」の状態では、シール時間カウントが「オフ」のままでシール時間の計測を開始しない。このあとは適正時と同様に、ロータリー式包装機の制御器の指令によって、前記電磁弁３０が「オン」から「オフ」になる。そのあとに、計測した前記シール時間を制御器が確認し、前記シール時間が設定値未満なので警報を出力する。
【００３４】
これまで、本発明のシール装置１０を適用する給袋式のロータリー式包装機を説明したが、本発明の前記シール装置１０は、給袋型、製袋型、縦型、横型、包装材の連続送り、包装材の間欠送り等の形態を問わない。また、縦シール、横シールに関係なく包装材を挟持して、加熱、押圧することで包装材をシールするヒートシールであれば適用できる。さらに、帯状の包装材を筒状に成形し、該筒状に成形した包装材の幅方向の両端部を縦シーラーにより挟持して縦シールを施し、被包装物を充填し、被包装物と被包装物との間の位置で、筒状に成形された包装材を横切る方向に横シーラーにより挟持して横シールを施し、該横シールの中間で切断することにより、被包装物が包装袋内に包まれた包装製品を製造する自動包装機の各シール装置に用いられるシール装置であってもよい。また、前記実施例では、ヒートシールについて説明したが、ヒートシール以外にインパルスシール装置にも適用できる。
【００３５】
さらに、前記実施例はシール装置について説明したが、冷却装置であってもよい。冷却装置として用いる場合は、図１のシーラー２８Ａ，２８Ｂの代わりに、冷却板を取り付け、この冷却板に冷却用気体か冷却用液体を供給する。冷却装置の場合も冷却板で包装袋の袋口を設定の圧力で設定の時間冷却することにより、シール後の冷却を確実なものにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、シール装置や冷却装置の開閉機構の駆動源にエアーシリンダー等のエアー駆動装置を使用したシール装置や冷却装置に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１０・・シール装置
１２・・包装袋
１９・・エアーシリンダー（エアー駆動装置）
２８Ａ・・シーラー（当接体）
２８Ｂ・・シーラー（当接体）
３０・・電磁弁
３１・・圧力センサー
３２・・当接センサー
Ｔ１・・シール時間
Ｔ３・・シール時間
【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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