JP3662598B2 - シール状態監視装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シール状態監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牛乳、清涼飲料等の液体食品を収容する包装容器を製造する場合、可撓（かとう）性の積層材料から成るウェブ状の包材を充填（じゅうてん）機に供給し、該充填機において前記包材をチューブ状とし、該チューブ状の包材内に液体食品を充填しながら各包装容器ごとに切断して、ブリック状の包装容器を形成するようにしている。
【０００３】
すなわち、充填機はウェブ状の包材を長手方向にシールしてチューブ状とし、該チューブ状の包材を連続的に下方に搬送する。その間、液体食品は上方から包材内に充填される。続いて、前記チューブは両側から密封・切断ユニットに挟持され、所定の間隔ごとに横方向にシールされる。
その後、横方向にシールされた部分を切断すると、一定量の液体食品を収容する複数の矩形（くけい）容器が形成され、包装容器が完成させられる。
【０００４】
図２は従来のシール装置の概略図である。図の（ａ）は成形ユニットの概略図、（ｂ）は係合部材の係合状態図、（ｃ）は係合部材の解放状態図である。
図において、１１は可撓性の積層材料から成る包材であり、ウェブ状のものが縦方向にシールされてチューブ状にされる。前記包材１１は例えば、包装容器を形成した時に内側から順にシーラント層としてのポリエチレン層、接着剤層、アルミ箔（はく）層、紙及びポリエチレン層が配列されるように積層される。
【０００５】
前記包材１１は連続的に下方に搬送され、所定の間隔ごとに二つの密封・切断ユニット１４，１５によって挟持され横方向にシールされて帯状のシール部分Ｓが形成される。その間、包材１１内には上方から液体食品１２が充填される。
その後前記シール部分Ｓが切断され、一定量の液体食品１２を収容する矩形容器２３が形成される。そのため、前記密封・切断ユニット１４，１５はいずれもカウンタジョー１４ａ，１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂを有する。
【０００６】
そして、前記カウンタジョー１４ａ，１５ａの先端にはカウンタバー１８が、ヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂの先端にはシールバーとしてのインダクタ１９が設けられ、前記カウンタジョー１４ａ，１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂを前進させ、包材１１を両側から挟持してシーラント層同士を互いに接触させて横方向にシールする。
【０００７】
また、前記カウンタジョー１４ａ，１５ａの中央には、図における奥行方向に延びる扁平（へんぺい）なカッタ２１が進退自在に配設され、前進した時に前記シール部分Ｓの中央を切断する。そのため、前記カッタ２１の後端にシリンダ２２が配設され、該シリンダ２２に対して作動媒体を給排することによってカッタ２１を進退させることができる。
【０００８】
なお、２１ａ，２１ｂはそれぞれカウンタジョー１４ａ，１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂに対し揺動自在に支持され、前記包材１１を包囲して案内する一対の成形フラップであり、包材１１を矩形に成形する。
ところで、前記密封・切断ユニット１４は図において密封・切断開始位置にあり、該密封・切断開始位置において、前記カウンタジョー１４ａ及びヒートシールジョー１４ｂを前進させ、包材１１を両側から挟持してシーラント層同士を互いに接触させる。
【０００９】
そして、前記密封・切断ユニット１４は包材１１を挟持したまま下方に移動し、その間にヒートシールジョー１４ｂの先端に設けられたインダクタ１９及びカウンタジョー１４ａの先端に設けられたカウンタバー１８が前記包材１１を強く押圧し、インダクタ１９が前記包材１１のアルミ箔層にうず電流を流し、該うず電流によって熱を発生させ、包材１１を横方向にシールして前記シール部分Ｓを形成する。なお、この場合、インダクタ１９を使用し誘導加熱によって包材１１をシールしているが、抵抗体を使用しジュール熱を発生させて包材１１をシールすることもできる。
【００１０】
一方、前記密封・切断ユニット１５は図において密封・切断終了位置にあり、この密封・切断終了位置の直前において前記密封・切断ユニット１５の前記カッタ２１が前進し、前記シール部分Ｓの中央を切断して矩形の包装容器２３を分離する。
前記密封・切断ユニット１５のカウンタジョー１５ａ及びヒートシールジョー１５ｂは、前記シール部分Ｓの中央が切断されると後退させられて上昇し、前記密封・切断開始位置に移動するようになっている。そして、前記密封・切断ユニット１５が密封・切断開始位置に移動して前記カウンタジョー１５ａ及びヒートシールジョー１５ｂを前進させ始めた時には、前記密封・切断ユニット１４の前記カッタ２１が前進し、前記シール部分Ｓの中央を切断して矩形容器２３を分離する。
【００１１】
なお、２５，２６は係合部材を形成する一対の係合フックであり、一方の係合フック２５は前記カウンタジョー１４ａ，１５ａに、他方の係合フック２６はヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂに設けられ、前記係合フック２６にシリンダ２７が接続される。
そして、前記係合フック２５，２６を互いに係合させた後に、前記シリンダ２７に作動媒体を供給することによって、カウンタジョー１４ａ，１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂを互いに引き寄せ、シール時の押圧力を大きくすることができる。前記係合フック２５，２６は、前記密封・切断開始位置において図の（ｂ）に示すように係合させられ、密封・切断終了位置において図の（ｃ）に示すように解放される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のシール装置においては、カウンタバー１８と包材１１の間に、又はインダクタ１９と包材１１の間に異物が進入した場合や、シール装置の要素、例えば、カウンタバー１８、インダクタ１９、シリンダ２２，２７、係合フック２５，２６等に不良や不具合などが生じた場合に、シール不良が発生することがあるが、該シール不良をリアルタイムで検出することができない。
【００１３】
本発明は、前記従来のシール装置の問題点を解決して、異物の進入やシール装置の要素の不良や不具合などによって発生するシール不良をリアルタイムで検出することができるシール状態監視装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明のシール状態監視装置においては、液体食品が充填される包装容器をシールするために、カウンタジョーの先端に配設されたカウンタバーと、誘導加熱体を備え、ヒートシールジョーの先端に前記カウンタバーと対向して配設され、カウンタバーとの間に包材を挟持して押圧力を加え、前記誘導加熱体によってシールするシールバーと、前記カウンタバーの表面に配設され、シール部分に対応した検出領域を形成し、前記包材に加えられた押圧力を、行電極及び列電極によって形成された各検出点ごとに検出する面状圧力センサと、該面状圧力センサによって検出された押圧力のデータと、良好なシール状態が得られる場合の押圧力に対応させてあらかじめ設定されたマスターデータとを比較するコントローラとを有する。
【００１６】
【作用及び発明の効果】
本発明によれば、前記のようにシール状態監視装置においては、液体食品が充填される包装容器をシールするために、カウンタジョーの先端に配設されたカウンタバーと、誘導加熱体を備え、ヒートシールジョーの先端に前記カウンタバーと対向して配設され、カウンタバーとの間に包材を挟持して押圧力を加え、前記誘導加熱体によってシールするシールバーと、前記カウンタバーの表面に配設され、シール部分に対応した検出領域を形成し、前記包材に加えられた押圧力を、行電極及び列電極によって形成された各検出点ごとに検出する面状圧力センサと、該面状圧力センサによって検出された押圧力のデータと、良好なシール状態が得られる場合の押圧力に対応させてあらかじめ設定されたマスターデータとを比較するコントローラとを有する。
【００１８】
この場合、カウンタバーとシールバーとの間に異物が進入し、押圧力が設定された閾（しきい）値を超えたときに、前記コントローラによってシール装置を停止させることができる。したがって、カウンタバー及びシールバーに損傷を与えてしまうことがない。
【００１９】
また、シール装置の各部が経年変化によって摩耗した場合等には、カウンタバー、シールバー等の駆動機構を調整することができる。したがって、包材に加えられる押圧力を安定させることができるだけでなく、カウンタバー及びシールバーの全体の押圧力を均一にすることができる。
その結果、シール不良が発生することがなく、また、包装容器を均質にシールすることができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示すシール状態監視装置の概念図、図３はインダクタの配設状態を示す図である。
図において、１１は包材であり、例えば、包装容器２３（図２参照）を形成した時に内側から順にシーラント層としてのポリエチレン層、紙基材、接着剤層、アルミ箔層、接着剤層及びポリエチレン層が配列されるように積層される。
【００２１】
また、３０はカウンタジョー１４ａ，１５ａの先端に配設された鋼製のカウンタバー、１９はヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂの先端に前記カウンタバー３０と対向して配設されたシールバーとしてのインダクタである。該インダクタ１９は第１、第２誘導加熱体３１，３２を有し、第１誘導加熱体３１は隣接する包装容器２３の底面を、第２誘導加熱体３２は隣接する別な包装容器２３の頂面をシールする。
【００２２】
前記カウンタジョー１４ａ，１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂは駆動機構３３に接続され、該駆動機構３３によって前記カウンタジョー１４ａ，１５ａ及びヒートシールジョー１４ｂ，１５ｂを相互に進退させ、前進時に包材１１を両側から挟持して押圧力を加えるとともに、シーラント層同士を接触させることができるようになっている。
【００２３】
そして、この時、前記第１、第２誘導加熱体３１，３２に高周波電圧を印加することができるように電源回路３４が配設される。前記第１、第２誘導加熱体３１，３２に高周波電圧が印加されると、誘導作用によって前記包材１１のアルミ箔層にうず電流が流れ、この時のうず電流損によってアルミ箔層が熱を発生する。そして、シール部分Ｓに対応するシーラント層が溶着されてシールされる。なお、本実施例においては、チューブ状の包材１１から矩形の包装容器２３を形成する場合について説明しているが、ゲーブルトップ型の包装容器などの他の形状の包装容器を形成する場合にも適用することができる。
【００２４】
前記電源回路３４はコントローラ３６に接続され、該コントローラ３６は設定されたタイミングで前記第１、第２誘導加熱体３１，３２に高周波電圧を印加するとともに、電圧値を制御する。
また、前記カウンタバー３０の表面に面状圧力センサ３８が配設される。該面状圧力センサ３８は、シール部分Ｓに対応した検出領域Ａにおいて包材１１に加わる押圧力を検出する。しかも、面状圧力センサ３８は、前記検出領域Ａの微小な検出点の座標（ｘ，ｙ）ごとの押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）を独立的に検出する。
【００２５】
この場合、検出された押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）のデータは前記コントローラ３６に送信される。該コントローラ３６には、良好なシール状態が得られる場合の押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）に対応させてあらかじめ設定されたマスターデータがマスターパターンとして記憶されていて、受信した押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）のデータと前記マスターデータとを比較する。そして、両者間の相違が著しい場合にアラームを鳴らしたり、シール装置を停止させたりする。なお、前記押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）のデータのパターン及びマスターパターンは、常にディスプレイ３９に表示され、モニターすることができる。
【００２６】
また、面状圧力センサ３８が検出した押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）のデータをコントローラ３６に送ることによって、充填機における他のモジュール、例えば、駆動ユニット、パンチユニット、プルタブシーリング装置、折曲げローラ、充填装置等の監視を併せて行い、充填機全体の制御を行うことができる。
なお、他のモジュールごとに同様な監視装置を配設した場合には、各モジュールごとの状態を監視するためのパターン、及び各モジュールが正常に作動する場合のマスタパターンをディスプレイ３９に表示することができる。さらに、充填機の監視を行うことができるだけでなく、充填機を長期間運転した後の保守・管理を行うことができる。
【００２７】
図４は本発明の実施例におけるシール状態監視装置のマスターパターンを示す図、図５は本発明の実施例におけるシール状態監視装置の第１の表示例を示す図、図６は本発明の実施例におけるシール状態監視装置の第２の表示例を示す図である。
図に示すように、ディスプレイ３９（図１）においては、押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）が検出点の座標（ｘ，ｙ）ごとに三次元で表示される。図４は包材１１に加えられる押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）が一様なマスターパターンを示す。また、図５は前記カウンタバー３０とインダクタ１９の間に異物が進入した場合の例を示す。この場合、異物が存在する領域Ｂの座標を（ｘ，ｙ1 ）とすると押圧力Ｐ（ｘ，ｙ1 ）が高くなり、隣接する領域Ｃの座標を（ｘ，ｙ2 ）とすると押圧力Ｐ（ｘ，ｙ2 ）が低くなる。
【００２８】
さらに、図６はシール装置の各部が経年変化によって摩耗し、カウンタバー３０又はインダクタ１９が平行度を失った場合の例を示す。この場合、前記包材１１に加えられる押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）がシール動作を行うたびに変化したり、カウンタバー３０及びインダクタ１９の全体の押圧力Ｐ（ｘ，ｙ）を均一にすることができない。したがって、包材１１を均質にシールすることができない。
【００２９】
次に、前記面状圧力センサ３８の構造について説明する。
図７は本発明の実施例における面状圧力センサの要部斜視図、図８は本発明の実施例における面状圧力センサの要部断面図である。
図において、３８は面状圧力センサ、５１は例えばポリエステルフィルムから成る行電極側パッキングシートであり、該行電極側パッキングシート５１の上に幅の狭い複数の行電極５２が並列に形成される。各行電極５２は前記検出領域Ａ（図３）のｙ軸上において設定された間隔ごとに配設され、圧力検出インキ５３によって被覆される。
【００３０】
一方、５５は例えばポリエステルフィルムから成る列電極側パッキングシートであり、該列電極側パッキングシート５５の上に幅の狭い複数の列電極５６が並列に形成される。各列電極５６は前記検出領域Ａのｘ軸上において設定された間隔ごとに配設され、圧力検出インキ５３によって被覆される。
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形することが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すシール状態監視装置の概念図である。
【図２】従来のシール装置の概略図である。
【図３】インダクタの配設状態を示す図である。
【図４】本発明の実施例におけるシール状態監視装置のマスターパターンを示す図である。
【図５】本発明の実施例におけるシール状態監視装置の第１の表示例を示す図である。
【図６】本発明の実施例におけるシール状態監視装置の第２の表示例を示す図である。
【図７】本発明の実施例における面状圧力センサの要部斜視図である。
【図８】本発明の実施例における面状圧力センサの要部断面図である。
【符号の説明】
１１ 包材
１９ インダクタ
３０ カウンタバー
３８ 面状圧力センサ

Claims (1)

  1. （ａ）液体食品が充填される包装容器をシールするために、カウンタジョーの先端に配設されたカウンタバーと、
    （ｂ）誘導加熱体を備え、ヒートシールジョーの先端に前記カウンタバーと対向して配設され、カウンタバーとの間に包材を挟持して押圧力を加え、前記誘導加熱体によってシールするシールバーと、
    （ｃ）前記カウンタバーの表面に配設され、シール部分に対応した検出領域を形成し、前記包材に加えられた押圧力を、行電極及び列電極によって形成された各検出点ごとに検出する面状圧力センサと、
    （ｄ）該面状圧力センサによって検出された押圧力のデータと、良好なシール状態が得られる場合の押圧力に対応させてあらかじめ設定されたマスターデータとを比較するコントローラとを有することを特徴とするシール状態監視装置。
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