JP2018127238A - シール装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シール不良の防止を容易とするシール装置を提供する。【解決手段】フィルムF同士の重なり部Sをヒートシールするシール装置1において、温度を変化可能に構成されて、重なり部Sをヒートシールするために、又は、ヒートシールされた後の重なり部Sを冷却するために、重なり部Sに当接して重なり部Sの温度を変化させるシールバー31と、赤外線放射表面温度センサ71,72を用いて、シールバー31の温度データと、シールバー31が当接した後の重なり部Sの温度データとを取得して出力する温度検出手段と、シールバー31の温度を制御する温度制御手段と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、主として製袋機や包装機に用いられ、フィルム同士の重なり部をヒートシールするシール装置に関する。
下記特許文献1に記載されたシール包装機は、ヒートシールされた後のシール部(重なり部)の残存熱による温度を、非接触型赤外線温度センサで検出し、検出された温度が予め定められた温度範囲外のとき、シール不良信号を送出して、シール不良の包装体を排除している。
また、包装機や製袋機におけるシール装置では、図13に示すように、ヒータ35を内蔵するヒートブロック32と、ヒートブロック32に取り付けられたシールバー(図13では図示せず)とを備え、設定した温度までヒートブロック32を加熱することによりシールバーを加熱し、そのシールバーをフィルムに当接させてヒートシールを行っている。
ところが、シール装置の運転時、気温やフィルムの偏肉等により、当初設定した温度ではシール部が所望の温度にならずシール不良が発生する場合がある。しかしながら、図13に示すように、シール装置では、ヒートブロック32の中央の1箇所に温度センサ36が取り付けられて、温度を検出するように構成されているため、シールバーの端部等、温度センサ36から離れた部分の温度を把握できているとはいえない。すなわち、シールバーの温度を運転中に把握することが困難であるため、シール不良の発生を防止することが困難であるという問題があった。
本発明は、上述した問題を解決するものであり、シール不良の防止を容易とするシール装置を提供することを目的とする。
本発明のシール装置は、代表的な図符号を括弧内に併記して述べれば、フィルム(F)同士の重なり部(S)をヒートシールするシール装置(1)において、温度を変化可能に構成されて、重なり部をヒートシールするために、又は、ヒートシールされた後の重なり部を冷却するために、重なり部に当接して重なり部の温度を変化させる当接部材(31)と、1又は複数の赤外線放射表面温度センサ(71,72)を用いて、当接部材の温度データと、当接部材が当接した後の重なり部の温度データとを取得して出力する温度検出手段(7)と、当接部材の温度を制御する温度制御手段(11)と、を備えることを特徴とする。
本発明のシール装置によれば、運転中に、温度検出手段により、当接部材の温度を容易に取得可能であるとともに、当接部材の温度と重なり部の温度との関係を把握可能であるため、重なり部の温度がシールに適した温度となるように当接部材の温度を制御することが容易となり、シール不良の防止が容易となる。
また、当接部材が当接した後の重なり部の表面に可視光を照射する表側光源(91,92)、又は、当接部材が当接した後の重なり部の裏面に可視光を照射する裏側光源(93)の少なくとも一方を備えた可視光照射手段(9)と、可視光照射手段で照射されたときの重なり部を、重なり部の表面側から撮像する撮像手段(10)と、撮像手段から出力された画像データに基づいて、重なり部の溶着状態を判定し、当該判定結果を出力する判定手段(12)と、を備えることを特徴とする。
これによれば、運転中に、当接部材の温度と、重なり部の温度と、重なり部の溶着状態との関係を把握可能である。したがって、重なり部の溶着状態からシールに適した重なり部の温度範囲を決定するとともに、そのような重なり部の温度範囲となる当接部材の温度範囲を決定し、そのような温度範囲となるように当接部材の温度を制御することが可能となり、シール不良の発生をよりよく防止可能となる。
また、温度検出手段が、反射鏡(76)で当接部材及び/又は重なり部から放射された赤外線を反射させることにより、同一の赤外線放射表面温度センサ(75)で当接部材の温度データと重なり部の温度データとを取得することを特徴とすることとすれば、赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。
また、当接部材(31,41,42)が重なり部の表面側と裏面側とにそれぞれ設けられ、温度検出手段が、反射鏡(76,78,80,81,82,83,84,85)で表面側の当接部材(31)及び/又は裏面側の当接部材(41,42)から放射された赤外線を反射させることにより、同一の赤外線放射表面温度センサ(75)で表面側の当接部材の温度データと裏面側の当接部材の温度データとを取得することとすれば、赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。
また、当接部材(31)を複数の部分に区分したときの各部分に対応して、当該部分の温度を変化させる温度変化手段(35a,35b,35c)が設けられていることとすれば、当接部材の各部分の温度を別々に変化させられるので、よりよくシール不良を防止可能である。
本願発明によれば、当接部材の温度を運転中に監視可能であるとともに、重なり部の温度と当接部材の温度との関係を把握可能であるため、シール不良の防止が容易となる。
[第1実施形態]
図1、2に示す第1実施形態のシール装置1は、製袋機2に備えられ、フィルムF同士の重なり部Sをヒートシールするものである。重なり部Sは複数枚のフィルムFが重なった部分であり、シールされる予定の部分、あるいは、シールされた部分である。製袋機2では、原反14にスリットを入れることにより形成された2枚のフィルムFが重ね合わされて、シール装置1に搬送される。なお、原反14からのフィルムFと他の原反からのフィルムFを重ね合わせることとしてもよい。フィルムFは、ダンサロール15を備えた間欠搬送機構を経ることにより、連続送りから間欠送りに変換されてシール装置1に搬送され、シール装置1でヒートシールされた後、図示しない切断機構で切断されることにより個別の袋とされるが、個別の袋に切断せずにそのまま巻き取り、他の機械により個別の袋に切断することとしてもよい。すなわち、製袋機2を、切断機構を備えないものとしてよい。フィルムFは、軟質であり、ここではプラスチック製とするが、素材は問わず、金属製や紙製であってもよいし、それらの複合材であってもよい。本実施形態では、フィルムFは光透過性を有するものとする。
図1、2に示す第1実施形態のシール装置1は、製袋機2に備えられ、フィルムF同士の重なり部Sをヒートシールするものである。重なり部Sは複数枚のフィルムFが重なった部分であり、シールされる予定の部分、あるいは、シールされた部分である。製袋機2では、原反14にスリットを入れることにより形成された2枚のフィルムFが重ね合わされて、シール装置1に搬送される。なお、原反14からのフィルムFと他の原反からのフィルムFを重ね合わせることとしてもよい。フィルムFは、ダンサロール15を備えた間欠搬送機構を経ることにより、連続送りから間欠送りに変換されてシール装置1に搬送され、シール装置1でヒートシールされた後、図示しない切断機構で切断されることにより個別の袋とされるが、個別の袋に切断せずにそのまま巻き取り、他の機械により個別の袋に切断することとしてもよい。すなわち、製袋機2を、切断機構を備えないものとしてよい。フィルムFは、軟質であり、ここではプラスチック製とするが、素材は問わず、金属製や紙製であってもよいし、それらの複合材であってもよい。本実施形態では、フィルムFは光透過性を有するものとする。
シール装置1は、ヒートシール装置H、冷却装置C、温度検出手段7、撮像手段10、可視光照射手段9、温度制御手段11、及び、判定手段12を備えている。ヒートシール装置H及び冷却装置Cは、温度制御手段11に接続され、温度検出手段7及び撮像手段10は、判定手段12に接続されている。
ヒートシール装置Hは、重なり部Sのヒートシールを行うものであり、ヒートシール用上側部材3とヒートシール用下側部材4とを備えている。ヒートシール用上側部材3は、図3に示すように、シールされる部分の長さに応じた長さの略直方体状のヒートブロック32と、ヒートブロック32の下面に取り付けられ、ヒートブロック32と略同一幅で略同一長さのシールバー(熱板)31とから構成され、その長手方向をフィルムFの幅方向に沿わせて配置されている。ヒートシール用上側部材3は、ヒートブロック32が断熱材33を介して昇降部材34に取り付けられ、図示しない駆動機構によって昇降部材34が昇降することにより、昇降(上下動)可能とされている。
本実施形態では、シールバー31が当接部材に相当し、シールバー31は下方に突出した凸部31bを有して、ヒートシール用上側部材3が下降したとき、凸部31bが重なり部Sに当接する。なお、図3以外の図では、凸部31b等の図示を省略し、ヒートシール用上側部材3及びヒートシール用下側部材4を簡略化して図示している。ヒートブロック32は、図13に示すように、電熱コイル等からなるヒータ35が内蔵され、中央部に温度センサ36が設けられた従来と同様のものであり、シールバー31に熱を伝えて、シールバー31の温度を上昇させる。なお、シールバー31の下面には、フィルムFのシールバー31への溶着を防ぐため、図示しないフッ素樹脂製テープが貼付されている。
ヒートシール用下側部材4は、ヒートシール用上側部材3の下方に、ヒートシール用上側部材3に対向して配置されて、ヒートシール用上側部材3の受け部材となるものであり、ヒートシール用上側部材3の長さと略同一の長さを有する略直方体状に形成されている。ヒートシール用下側部材4は、図3に示すように、ヒートブロック43にラバー台42を介してラバー41が取り付けられたものであり、ラバー41は、図3の二点鎖線で示すように、フィルムFのラバー41への溶着を防ぐためのフッ素樹脂製シート46で覆われている。そして、ヒートブロック43が断熱材44を介して台座45に取り付けられることにより、ヒートシール用下側部材4は固定されている。ヒートブロック43の構成は、ヒートブロック32と同様であり、ラバー台42を介してラバー41の温度を上昇させる。
冷却装置Cは、重なり部Sにおける過度の溶着を防止するとともに外観を良好とするために、ヒートシールされた重なり部Sを冷却するものであり、フィルムFの送り方向(図1の矢印A方向)におけるヒートシール装置Hの下流側に設けられ、冷却用上側部材5と冷却用下側部材6とを備えている。冷却用上側部材5は、内部に冷却水通路が形成された長尺板状の水冷バー(冷却板)51から構成されている。冷却用上側部材5は、図示しない昇降部材に取り付けられ、その昇降部材が図示しない駆動機構によって昇降することにより、昇降可能に構成されている。冷却用下側部材6は、冷却用上側部材5の下方に、冷却用上側部材5に対向して配置されて、冷却用上側部材5の受け部材となるものであり、図示はしないが、ラバー台にラバーが取り付けられて構成され、ラバー台が台座に取り付けられることにより、固定されている。
温度検出手段7は、赤外線放射表面温度センサ71,72から構成されている。赤外線放射表面温度センサ(以下、「センサ」と略す。)71,72は、物体から放射される赤外線の強度を測定して、非接触で物体の温度を検出するものであり、ここでは、温度データとして、撮影面の温度分布を画像データ(熱画像)に変換したものを出力する赤外線カメラあるいは赤外線サーモグラフィと称されるものである。
センサ71は、ヒートシール用上側部材3が所定位置まで上昇したときに、シールバー31の長手方向に沿った側端面31a全体を含んだ領域を撮影できるように配置されている(図1の二点鎖線R1参照)。ここでは、センサ71は、側端面31aを斜め上から撮影し、取得した熱画像を判定手段12に出力する。
センサ72は、ヒートシール装置Hによってヒートシールされた直後の重なり部S全体を含む領域を、フィルムFの表面側から撮影できるように配置されている(図1の二点鎖線R2参照)。ここでは、センサ72は重なり部Sを真上から撮影するように配置されている。なお、フィルムFにおいてシールバー31が当接する側を、フィルムFの表面側とし、図2では上側に相当する。センサ72は、取得した熱画像を判定手段12に出力する。
撮像手段10は、可視光を受光して撮像する可視光カメラであり、フィルムFの送り方向における冷却装置Cの下流側に配置されるとともに、フィルムFの表面側に配置され、フィルムFに対して垂直方向から検査領域を撮像する。なお、検査領域は、重なり部Sを含む領域である。
可視光照射手段9は、フィルムFに対して撮像手段10と同じ側、すなわち、フィルムFの表面側に配置された表側光源91,92と、フィルムFを挟んで撮像手段10と反対側、すなわち、フィルムFの裏面側に配置された裏側光源93とから構成される。
表側光源91,92は、フィルムFの検査領域の表面に対して斜め方向から可視光を照射する。撮像手段10は、表側光源91,92で照射されたときの検査領域からの反射光(散乱光を含む。)を受光することにより、検査領域の暗視野像を取得する。なお、検査領域の明視野像が得られるように、表側光源91,92を配置してもよい。以下、表側光源91,92で照射して撮像手段10で撮像することにより得られた画像を、反射光画像という。
裏側光源93は、フィルムFの検査領域の裏面に対して垂直方向から可視光を照射する。撮像手段10は、裏側光源93で照射されたときの検査領域を透過した透過光を受光することにより、検査領域の裏面及び内部の状態を示す画像を取得する。以下、裏側光源93で照射して撮像手段10で撮像することにより得られた画像を、透過光画像という。撮像手段10は、取得した反射光画像及び透過光画像の画像データを判定手段12に出力する。
判定手段12は、コンピュータであり、センサ71,72及び撮像手段10に接続されて、センサ71,72及び撮像手段10から送信された画像データを受信して画像処理し、その結果を出力する。判定手段12が行う処理については、後に詳述する。なお、例えばフィルムF同士が隙間なく溶着している部分は光を透過し易く、溶着が不十分で隙間があると光を透過し難い、あるいは、皺が発生していると光が散乱し易い等、溶着状態によって光の透過性や散乱状態が変わるので、判定手段12は、反射光画像及び透過光画像を用いて、溶着状態を判定可能である。
温度制御手段11は、制御信号をヒータ35に送信してヒータ35を制御し、ヒートブロック32ひいてはシールバー31の温度を制御するコントローラであり、ヒートブロック43及び水冷バー51の温度も制御可能である。
また、シール装置1は、図示しないタイミング制御手段を備え、タイミング制御手段には、昇降部材34の駆動機構やフィルムFの搬送機構等が接続されて、ヒートシール用上側部材3の昇降タイミングや、フィルムFの間欠停止のタイミング及び送り速度等が入力され、タイミング制御手段は、それらの入力に基づいて、センサ71,72及び撮像手段10の撮像タイミングや、表側光源91,92及び裏側光源93の発光タイミング等を決定し、決定したタイミングでセンサ71,72、撮像手段10、表側光源91,92、及び、裏側光源93に制御信号を送信して動作させる。
シール装置1の動作について次に説明する。重なり部Sがヒートシール用上側部材3とヒートシール用下側部材4との間に配置される直前のヒートシール用上側部材3が所定位置に上昇している時、センサ71はシールバー31の側端面31aを含む撮影領域を撮影する。センサ71はその画像データを判定手段12に出力(送信)する。
判定手段12は、センサ71から送信された画像データから、シールバー31に対応する部分を抽出し、シールバー31の熱画像として記憶する。このとき、その熱画像から判定したシールバー31の各部の温度(例えば、長手方向に沿って複数の部分に区分したときの各部の平均温度)を記憶してもよい。
次に、重なり部Sがヒートシール用上側部材3とヒートシール用下側部材4との間に配置されたとき、ヒートシール用上側部材3が下降してヒートシール用下側部材4との間に重なり部Sを挟み、シールバー31が重なり部Sに当接して重なり部Sの温度を変化(ここでは、上昇)させ、重なり部Sをヒートシールする。なお、この重なり部Sのヒートシール時、フィルムFは停止している。
そして、ヒートシール用上側部材3が上昇すると、フィルムFの送りが再開され、重なり部Sがセンサ72の撮影可能領域に至ると、センサ72が重なり部S(図1の網掛け部分)を撮影し、その画像データを判定手段12に出力する。センサ72は、フィルムFが送られているときに撮影を行うが、撮影時間をフィルムFの送り速度に比して十分に短い時間とすれば、センサ72で重なり部Sの静止画像が得られる。
判定手段12は、センサ72から送信された画像データから重なり部Sに対応する部分を抽出し、その画像データに基づいて、重なり部Sの温度が適正な範囲内にあるか否かを判定する。この判定方法としては、種々の方法があるが、例えば、重なり部Sの画像データを、画素単位で、その色と、予め撮像された良品のマスタ画像データの色とを比較して、色の差が予め定めた範囲を超える画素が、所定数以下であれば良、所定数を超えれば不良と判定する方法がある。判定手段12は、不良と判定すると、その重なり部Sをヒートシールしたときのシールバー31の熱画像(あるいは各部の温度)と、重なり部Sの温度の判定結果が不良である旨を示す警告とを、例えばモニタに表示すること等により外部に出力する。また、その不良と判定された重なり部Sの熱画像、あるいは、その熱画像から判定した重なり部Sの各部の温度を出力してもよい。
オペレータは、シールバー31の熱画像(あるいは各部の温度)を見て、例えば、シールバー31の両端部が所望の温度より低いことから、重なり部Sの温度が適正範囲を外れた等の判断をすることができ、温度制御手段11に操作により入力を行って、ヒートブロック32の温度を調節することによりシールバー31の温度を調節することができる。
次に、重なり部Sが冷却用上側部材5と冷却用下側部材6との間に配置されたとき、冷却用上側部材5が下降して冷却用下側部材6との間に重なり部Sを挟み、水冷バー51が重なり部Sに当接して重なり部Sの温度を変化(ここでは、下降)させる。なお、ヒートシール用上側部材3と冷却用上側部材5は同期して上下動し、重なり部Sの冷却時、フィルムFは停止している。
そして、冷却用上側部材5が上昇すると、フィルムFの送りが再開され、重なり部Sが撮像手段10の撮像可能領域(ここでは、撮像手段10の真下の領域)に至ると、まず、表側光源91,92が発光して(この間、裏側光源93は発光しない。)撮像手段10が重なり部Sを含む検査領域を撮像し、次に、裏側光源93が発光して(この間、表側光源91,92は発光しない。)撮像手段10が検査領域を撮像する。なお、表側光源91,92と裏側光源93の発光順序は逆でもよい。また、ここでは、フィルムFが停止している間に撮像手段10による撮像を行うこととする(図4(b)参照)。これにより、検査領域の反射光画像及び透過光画像が得られ、これらの画像データは判定手段12に出力(送信)される。
判定手段12は、受信した反射光画像及び透過光画像から、それぞれ重なり部Sに相当する部分を抽出し、それらの画像データに基づいて重なり部Sの溶着状態を判定する。この判定方法としては、種々の方法があるが、例えば、重なり部Sの画像データを多階調画像データとして、画素単位で、その濃度レベル(階調レベル)と、予め撮像された良品のマスタ画像データにおける基準濃度レベルとを比較して、基準濃度レベルとの差が予め定めた範囲を超える画素が、所定数以下であれば良、所定数を超えれば不良と判定する方法がある。判定手段12は、不良と判定すると、その重なり部Sをヒートシールしたときのシールバー31の熱画像(あるいは各部の温度)と、溶着状態の判定結果が不良である旨を示す警告とを、例えばモニタに表示すること等により外部に出力する。このとき、判定手段12が、溶着が不足なのか過度なのか等、その不良の種類を判定して、出力することとしてもよいし、重なり部Sのどの部分が不良なのか、不良箇所を判定して出力することとしてもよい。また、その不良と判定された重なり部Sの反射光画像、透過光画像、又は、熱画像、若しくは、その熱画像から判定した重なり部Sの各部の温度を出力してもよい。
オペレータは、この警告と、シールバー31の熱画像(あるいは各部の温度)とを見て、温度制御手段11に操作により入力を行って、ヒートブロック32の温度を調節することによりシールバー31の温度を調節することができる。
このように、第1実施形態によれば、運転中に、センサ71により非接触でシールバー31の温度(特に、シールバー31の長手方向にわたる全域の温度)を取得可能であるとともに、ヒートシール直後の重なり部Sの温度とシールバー31の温度との関係を把握できるため、重なり部Sの温度がシールに適した温度となるようにシールバー31の温度を制御することが容易となり、シールバー31の温度が目標とする温度になっているかを運転中に監視することも容易となる。したがって、シール不良の防止が容易となる。
また、第1実施形態によれば、撮像手段10により重なり部Sの溶着状態を取得可能であり、すなわち、運転中に、シールバー31の温度と、重なり部Sの温度と、重なり部Sの溶着状態との関係を把握可能である。したがって、重なり部Sの溶着状態から適正な重なり部Sの温度範囲を決定するとともに、そのような適正な重なり部Sの温度範囲となるシールバー31の温度範囲を決定することが可能となり、さらに、そのようなシールバー31の温度範囲になっているかを運転中に監視できるので、シール不良の発生をよりよく防止可能となる。
なお、図1に二点鎖線で示すように赤外線放射表面温度センサ73,74を設け、水冷バー51と水冷バー51で冷却された直後の重なり部Sとを、センサ73,74で撮影し、それぞれの温度データ(熱画像)を取得し、判定手段12に出力するように構成してもよい。運転中に、冷却直後の重なり部Sの温度と水冷バー51の温度との関係を把握できるため、重なり部Sの温度が適正な温度となるように水冷バー51の温度を制御することが容易となり、水冷バー51の温度を運転中に監視することも容易となって、シール不良の防止がさらに容易となるからである。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して、その説明を適宜省略する。図4に示すように、第2実施形態のシール装置1Bでは、温度検出手段7が、シールバー31から放射された赤外線を反射鏡76で反射させることにより、赤外線放射表面温度センサ75に入射させ、そのセンサ75でヒートシール直後の重なり部Sも撮影することにより、同一のセンサ75でシールバー31の温度データと重なり部Sの温度データとを取得する。なお、図4において、フィルムFは矢印A方向に送られるものとし、また、重なり部Sには、先行するものから順にS1,S2,…と番号を付している。
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して、その説明を適宜省略する。図4に示すように、第2実施形態のシール装置1Bでは、温度検出手段7が、シールバー31から放射された赤外線を反射鏡76で反射させることにより、赤外線放射表面温度センサ75に入射させ、そのセンサ75でヒートシール直後の重なり部Sも撮影することにより、同一のセンサ75でシールバー31の温度データと重なり部Sの温度データとを取得する。なお、図4において、フィルムFは矢印A方向に送られるものとし、また、重なり部Sには、先行するものから順にS1,S2,…と番号を付している。
詳しくは、第2実施形態の温度検出手段7は、フィルムFの表面側に配置されてフィルムFに対して垂直となる方向から撮影を行うセンサ75と、フィルムFの表面側であってセンサ75の下方に配置された反射鏡76とを備えている。反射鏡76は、反射面76aが赤外線を吸収し難い素材で形成され、シールバー31の長手方向に沿った揺動軸76bを備えて、図示しない揺動機構で揺動されることにより、揺動軸76bを中心に揺動し、図4(a)に示すように、反射面76aがフィルムFに対して垂直となる方向から所定の角度θ(ここでは、約45°)傾斜した第1の姿勢と、図4(c)に示すように、フィルムFに対して垂直となる方向に沿った第2の姿勢とを取るように構成されている。反射鏡76の揺動機構は、前述したタイミング制御手段に接続されて、所定のタイミングで反射鏡76の姿勢を変更するように構成されている。
そして、反射鏡76は、第1の姿勢を取ったときに、シールバー31から放射された赤外線を反射してセンサ75に入射させる位置に配置されるとともに、第2の姿勢を取ったとき、センサ75による重なり部Sの撮影の妨げとならない位置に配置されている。また、シールバー31を撮影するときのワーキングディスタンス、すなわち、シールバー31の側端面31aから反射鏡76の反射面を経てセンサ75に至るまでの距離(図4(a)の二点鎖線矢印参照)と、重なり部S3を撮影するときのワーキングディスタンス、すなわち、重なり部S3からセンサ75までの距離(図4(b)の二点鎖線矢印参照)とは、等しくされている。
そして、第2実施形態では、第1実施形態と同様に、図4(a)に示すように、重なり部S3がヒートシール用上側部材3とヒートシール用下側部材4との間に配置される直前のヒートシール用上側部材3が所定位置に上昇した時、シールバー31をセンサ75で撮影するが、このとき、反射鏡76は第1の姿勢を取り、シールバー31から放射された赤外線は、反射鏡76で反射されてセンサ75に導かれる。センサ75で取得されたシールバー31の熱画像は、判定手段12に出力される。
次に、図4(b)に示すように、重なり部S3は、下降したヒートシール用上側部材3と、ヒートシール用下側部材4との間に挟まれて、シールバー31が当接することによりヒートシールされる。また、冷却用上側部材5も同時に下降し、先行する重なり部S2に水冷バー51が当接して重なり部S2を冷却する。このときフィルムFは停止しており、撮像手段10は、さらに先行する重なり部S1を、第1実施形態と同様に撮像して、反射光画像と透過光画像とを取得し、判定手段12に出力する。なお、図4(b)では反射鏡76が第2の姿勢を取っているが、このときの反射鏡76の姿勢は問わない。
そして、図4(c)に示すように、ヒートシール用上側部材3が上昇すると、同時に冷却用上側部材5も上昇し、第1実施形態と同様に、フィルムFの送りが再開されて重なり部S3がセンサ75の真下の撮影領域に至った時、センサ75は重なり部S3を撮影する。この時、反射鏡76は、センサ75による撮影を妨げないように、第2の姿勢を取る。センサ75で撮影された重なり部S3の熱画像は、判定手段12に出力される。
以上のように構成された第2実施形態のシール装置1Bによれば、同一のセンサ75でシールバー31の熱画像と重なり部Sの熱画像とを取得できるので、赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。
なお、シール装置1Bでは、温度検出手段7が、反射鏡76で当接部材(ここでは、シールバー31)から放射された赤外線を反射させ、重なり部Sから放射された赤外線は反射させないことにより、同一のセンサ75で当接部材の温度データと重なり部Sの温度データとを取得したが、フィルムFとセンサ75との位置関係等によっては、重なり部Sから放射された赤外線も、反射鏡76あるいは反射鏡76とは別の反射鏡で反射させて、センサ75に入射させることとしてもよい。
次に、第2実施形態の変形例について説明する。
〈図5、6に示す変形例〉反射鏡76は、反射面76aを複数有するものとしてもよい。図5、6に示す変形例では、反射鏡76を、各側面が各々矩形状の反射面76aとされた正多角柱状(ここでは、正三角柱状)とし、その正多角柱の軸76cを中心に回転可能としている。すなわち、反射鏡76は、軸76cに直交する断面形状が正多角形(ここでは、正三角形)をなして、反射面76aを3つ有している。そして、図5、6において実線で示す反射鏡76のように、反射鏡76が所定の第1の回転角度であるときには、シールバー31から放射された赤外線が反射面76aで反射されてセンサ75に入射するとともに、重なり部Sから放射された赤外線は反射鏡76で妨げられてセンサ75に入射せず、図5、6において二点鎖線で示す反射鏡76のように、反射鏡76が第1の回転角度とは異なる所定の第2の回転角度であるときには、重なり部Sから放射された赤外線が、反射鏡76で妨げられずにセンサ75に入射するとともに、シールバー31から放射された赤外線は、反射面76aで反射されるもののセンサ75には入射しないように構成されている。
図5、6に示す変形例によれば、軸76cを一方向に回転させればよいため、機構が簡単となり、また、軸76cに対して反射鏡76の重量がバランスよく掛かるため、故障の虞が低減される。さらに、複数の反射面76aを利用可能であるため、高速処理が可能となる。
〈図7に示す変形例〉図7に示す変形例では、ヒートシール用下側部材4が有する当接部材(ここでは、図3に示すラバー台42及びラバー41)の温度を、赤外線放射表面温度センサ77と反射鏡78とにより検出している。センサ77及び反射鏡78は、フィルムFの裏面側に配置され、ここでは、フィルムFを挟んで、センサ75及び反射鏡76に対して対称的に配置されているが、必ずしも対称的としなくてもよい。また、反射鏡76は揺動軸76bを軸として揺動するように構成され、センサ77は重なり部Sの温度を検出するように構成されているが、反射鏡78は揺動せず、ラバー台42及びラバー41の側面を含む撮影領域からの赤外線を反射してセンサ77に入射可能な位置及び角度で固定とする。なお、反射鏡78を揺動可能として、重なり部Sの温度をセンサ77で検出するようにしてもよい。
図7に示す変形例によれば、ヒートシール用下側部材4の当接部材の温度データをも取得可能であるため、より細かい温度管理が可能となり、シール不良の発生をよりよく防止可能となる。
〈図8に示す変形例〉図8に示す変形例は、1台のセンサ75で、ヒートシール用上側部材3の当接部材(ここでは、シールバー31)と、ヒートシール用下側部材4の当接部材(ここでは、ラバー台42及びラバー41)の両方の温度データを取得するものである。この変形例では、反射鏡76,78は上述した図7に示す変形例と同様に配置されている。また、フィルムFの表面側には、反射鏡76が反射した赤外線を順に反射してセンサ75に入射させる反射鏡80,81,82が配置され、フィルムFの裏面側には、反射鏡78が反射した赤外線を順に反射してセンサ75に入射させる反射鏡83,84,85が配置されている。反射鏡76は揺動軸76bを中心に揺動可能であり、フィルムFの重なり部Sから放射された赤外線を遮らない姿勢(ここでは、図4(b)に示すように、フィルムFに対して垂直な方向に沿った姿勢)を取ることができ、かかる姿勢を取ったときに、センサ75は重なり部Sの温度を検出可能である。
図8に示す変形例は、当接部材が重なり部Sの表面側と裏面側とにそれぞれ設けられている場合において、温度検出手段7が、反射鏡76,78,80,81,82,83,84,85で、重なり部Sの表面側の当接部材(ここでは、シールバー31)及び重なり部Sの裏面側の当接部材(ここでは、ラバー台42及びラバー41)から放射された赤外線を反射させることにより、同一のセンサ75で、重なり部Sの表面側の当接部材の温度データと重なり部Sの裏面側の当接部材の温度データとを取得するものである。また、ここでは、センサ75で重なり部Sの温度データも取得することとしているが、センサ75とは異なる赤外線放射表面温度センサで、重なり部Sの温度データを取得することとしてもよい。
図8に示す変形例によれば、重なり部Sの表面側の当接部材と裏面側の当接部材の両方の温度を検出する場合の赤外線放射表面温度センサの数を削減できる。
なお、重なり部Sの表面側及び裏面側の当接部材とセンサとの位置関係等によっては、一方の当接部材からの赤外線のみ反射鏡で反射させることとしてもよい。
[第3実施形態]
次に、図9、10に基づいて、第3実施形態のシール装置1Cについて説明するが、第1実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して、その説明を適宜省略する。シール装置1Cは、フィルムFの長さ方向に沿ったシールを行うものであり、図9に示すように、ヒートシール用上側部材3及びヒートシール用下側部材4が、それらの長手方向がフィルムFの長さ方向(図9の矢印A方向)に沿うように、配置されている。
次に、図9、10に基づいて、第3実施形態のシール装置1Cについて説明するが、第1実施形態の構成要素と共通する構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付して、その説明を適宜省略する。シール装置1Cは、フィルムFの長さ方向に沿ったシールを行うものであり、図9に示すように、ヒートシール用上側部材3及びヒートシール用下側部材4が、それらの長手方向がフィルムFの長さ方向(図9の矢印A方向)に沿うように、配置されている。
シール装置1Cは、ヒートシール用上側部材3及びセンサ71に対して角度が固定された(すなわち、揺動しない)反射鏡86を備え、反射鏡86により、シールバー31から放射された赤外線を反射してセンサ71に入射させ、センサ71でシールバー31の温度データを取得する。また、シール装置1Cは、ヒートシールされた直後の重なり部Sを、センサ71とは別のセンサ72で撮影し、重なり部Sの温度データを取得する。
また、2面取りの場合、図10に示すように、シール装置1Cは、フィルムFの幅方向に並んだ3つのヒートシール用上側部材3及びヒートシール用下側部材4を備えて、3箇所を同時にヒートシールするように構成されている。そして、3つのヒートシール用上側部材3のそれぞれに対して、反射鏡86及びセンサ71が設けられている。なお、図10では図示しないが、センサ72も同様にフィルムFの幅方向に並んで3つ設けられている。
シール装置1Cのように、反射鏡86を用いてシールバー31から放射される赤外線を反射させ、センサ71に入射させれば、センサ71の配置スペースの問題等から、センサ71で直接シールバー31を撮影できない場合であっても、シールバー31の温度データを取得可能である。
[その他の変形例・適用例]
以下、その他の変形例・適用例について説明する。
以下、その他の変形例・適用例について説明する。
(1)図11に示すように、ヒートシール用下側部材4を、ヒートシール用上側部材3と同様に、ヒートブロック43にシールバー(熱板)47が取り付けられたものとしてもよい。かかる場合、ヒートシール用下側部材4における当接部材であるシールバー47の温度データを、例えば、図7に示すように、反射鏡78を用いてセンサ77で取得することが考えられる。
(2)図12に示すように、ヒートブロック32を複数の部分に区分(特に長手方向に沿って複数の部分に区分)したときの各部分に、それぞれ温度変化手段を設けることとしてもよい。ここでは、温度変化手段として、ヒートブロック32の左側部32aにヒータ35a、中央部32bにヒータ35b、右側部32cにヒータ35cを設けている。なお、温度センサ36a,36b,36cも、各部分に設けている。ヒートブロック32の左側部32a、中央部32b、右側部32cは、シールバー31の左側部、中央部、右側部にそれぞれ対応している。すなわち、図12に示す変形例では、当接部材(ここでは、シールバー31)を複数の部分に区分(ここでは、長手方向に沿って左側部と中央部と右側部とに区分)したときの各部分に対応して、当該部分の温度を変化させる温度変化手段が設けられている。これによれば、当接部材の各部分の温度を別々に変化させられるので、よりよくシール不良を防止可能である。
(3)第1実施形態においては、フィルムFが送られているとき(流れているとき)にセンサ72で重なり部Sを撮影することとしたが、フィルムFの間欠停止時に重なり部Sを撮影することとしてもよい。かかる場合には、重なり部Sを撮影するセンサ72をフィルムFの送り方向に沿って移動可能とすることが好ましい。製造する袋によって重なり部SのピッチP(図4(b)参照)が異なり、重なり部Sの停止位置が異なるからである。
(4)第1,2実施形態では、撮像手段10としてエリアセンサである可視光カメラを用いたが、フィルムFを全幅にわたって撮像可能なラインセンサを用いてもよい。そして、撮像手段10による撮像を、フィルムFが送られているときに行ってもよい。また、撮像手段10として複数の可視光カメラを設け、1の可視光カメラで反射光画像を、他の可視光カメラで透過光画像を取得するように構成してもよい。かかる場合、反射光画像を得るときと透過光画像を得るときとで撮像位置を異ならせることができる。
(5)可視光照射手段9における表側光源及び裏側光源の数は問わない。また、フィルムFが光透過性を有しない場合等には、裏側光源を設けなくてもよく、透過光画像のみで溶着状態を判定する場合等には、表側光源を設けなくてもよい。すなわち、可視光照射手段9は、表側光源又は裏側光源の少なくとも一方を有していればよい。
(6)センサ71による撮影領域は、ここでは、シールバー31の側端面31aを含む領域としたが、シールバー31の下端面(すなわち、凸部31bの下面)を含む領域としてもよいし、シールバー31の側端面31aの一部の領域や下端面の一部の領域としてもよい。要するに、当接部材における温度を監視したい領域が含まれていればよい。また、センサ71による撮影領域を、ヒートブロック32の側面を含む領域としてもよい。シールバー31の撮影が困難な場合等には、シールバー31の温度データの代わりに、ヒートブロック32の温度データを用いればよいからである。かかる場合、当接部材に相当するものは、ヒートブロック32とシールバー31とからなる部分であり、当接部材の温度データとしてヒートブロック32の温度データを用いる。すなわち、当接部材とは、重なり部Sに当接する部分を含む部材であればよく、その範囲は変更可能であり、複数の部材からなるものでもよく、1つの部材の一部であってもよい。
(7)温度制御手段11が、温度検出手段7から出力された温度データに基づいて、(オペレータの操作によらずに自動的に)当接部材の温度を制御するように構成してもよい。例えば、図12に示すようにヒートブロック32に、ヒータ35a,35b,35cを設け、判定手段12が、温度検出手段7から出力されたシールバー31の温度データと重なり部Sの温度データとに基づいて、シールバー31の左側部の温度が低いために、重なり部Sの左側部の温度が適正範囲よりも低いと判定すると、温度制御手段11に制御信号を送信し(図2の矢印B参照)、温度制御手段11が、シールバー31の左側部の温度が上昇するように、ヒータ35aによってヒートブロック32の左側部32aの温度を上昇させる等である。なお、温度制御手段11と判定手段12とを同一の機器(例えばコンピュータ)が兼ねることとしてもよい。
(8)判定手段12が、重なり部Sの溶着状態を示すデータと温度検出手段7から出力された温度データとに基づいて、温度制御手段11に制御信号を送信し、温度制御手段11が(オペレータの操作によらずに自動的に)当接部材の温度を制御するように構成してもよい。すなわち、温度制御手段11が、重なり部Sの溶着状態を示すデータと温度検出手段7から出力された温度データとに基づいて、当接部材の温度を制御するように構成してもよい。例えば、図12に示すようにヒートブロック32に、ヒータ35a,35b,35cを設け、判定手段12が、重なり部Sの左側部の温度が高いために、重なり部Sの左側部に過度の溶着が生じていると判定すると、温度制御手段11に制御信号を送信し、温度制御手段11が、シールバー31の左側部の温度が下降するように、ヒータ35aを制御する等である。
(9)温度検出手段7が取得した温度データ(熱画像)を必ずしも判定手段12に出力しなくてもよく、例えば、温度検出手段7が取得した熱画像をそのままモニタ(画像表示装置)に出力(表示)して、オペレータがその熱画像を見て、良好な状態のときに取得しておいたマスタ画像と比較して温度が低過ぎる等を判断し、温度制御手段11に対し操作を行って、当接部材の温度を調節することとしてもよい。
(10)当接部材において赤外線放射表面温度センサにより撮影される面に、赤外線放射率を高めるための黒体塗料を塗布する等、赤外線放射率を高めるための層を設けてもよい。
(11)本願発明は、図3や図11に示す形態のヒートシール装置Hを備えたシール装置に限らず、例えば、図3に示す形態とは逆に、シールバーがフィルムの下方に配置され、ラバー台に取り付けられたラバーがフィルムの上方に配置された形態のヒートシール装置や、ヒートシール用下側部材4として、複数のヒートシール用上側部材3の共通の受け部材としても使用可能な定盤と称されるものを用いるヒートシール装置を備えたシール装置にも適用可能なものである。
(12)本願発明は、製袋機のシール装置に限らず、包装機等のシール装置にも適用可能なものである。また、フィルムFを間欠送りとせず、連続送りしつつシールするシール装置にも適用可能なものである。上述したように、撮影時間をフィルムFの送り速度に比して十分に短い時間とすればよいからである。
1,1B,1C…シール装置
7…温度検出手段
9…可視光照射手段
10…撮像手段
11…温度制御手段
12…判定手段
31…シールバー(当接部材)
35,35a,35b,35c…ヒータ(温度変化手段)
41…ラバー(当接部材)
42…ラバー台(当接部材)
71,72,75,77…赤外線放射表面温度センサ
76,78,80,81,82,83,84,85…反射鏡
91,92…表側光源
93…裏側光源
F…フィルム
S…重なり部
7…温度検出手段
9…可視光照射手段
10…撮像手段
11…温度制御手段
12…判定手段
31…シールバー(当接部材)
35,35a,35b,35c…ヒータ(温度変化手段)
41…ラバー(当接部材)
42…ラバー台(当接部材)
71,72,75,77…赤外線放射表面温度センサ
76,78,80,81,82,83,84,85…反射鏡
91,92…表側光源
93…裏側光源
F…フィルム
S…重なり部
Claims (5)
- フィルム同士の重なり部をヒートシールするシール装置において、
温度を変化可能に構成されて、前記重なり部をヒートシールするために、又は、ヒートシールされた後の前記重なり部を冷却するために、前記重なり部に当接して前記重なり部の温度を変化させる当接部材と、
1又は複数の赤外線放射表面温度センサを用いて、前記当接部材の温度データと、前記当接部材が当接した後の前記重なり部の温度データとを取得して出力する温度検出手段と、
前記当接部材の温度を制御する温度制御手段と、
を備えることを特徴とするシール装置。 - 前記当接部材が当接した後の前記重なり部の表面に可視光を照射する表側光源、又は、前記当接部材が当接した後の前記重なり部の裏面に可視光を照射する裏側光源の少なくとも一方を備えた可視光照射手段と、
前記可視光照射手段で照射されたときの前記重なり部を、前記重なり部の表面側から撮像する撮像手段と、
前記撮像手段から出力された画像データに基づいて、前記重なり部の溶着状態を判定し、当該判定結果を出力する判定手段と、
を備えることを特徴とする請求項1記載のシール装置。 - 前記温度検出手段が、反射鏡で前記当接部材及び/又は前記重なり部から放射された赤外線を反射させることにより、同一の前記赤外線放射表面温度センサで前記当接部材の温度データと前記重なり部の温度データとを取得することを特徴とする請求項1又は2記載のシール装置。
- 前記当接部材が前記重なり部の表面側と裏面側とにそれぞれ設けられ、
前記温度検出手段が、反射鏡で前記表面側の前記当接部材及び/又は前記裏面側の前記当接部材から放射された赤外線を反射させることにより、同一の前記赤外線放射表面温度センサで前記表面側の前記当接部材の温度データと前記裏面側の前記当接部材の温度データとを取得することを特徴とする請求項1又は2記載のシール装置。 - 前記当接部材を複数の部分に区分したときの各部分に対応して、当該部分の温度を変化させる温度変化手段が設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のシール装置。
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