JP3940600B2 - Horizontal sealer biting detection device and biting detection method in bag making and filling machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は製袋充填機に係わり、特にその横シーラによる被包装品の噛み込みの有無を検出する噛み込み検出装置および噛み込み検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
横シーラの噛み込み検出に関する技術は、例えば特開平7−187153号公報および特開2001−48130号公報等に記載されている。これら従来技術は、包材筒の横シール時に生じる夾雑物からの反発力を利用して噛み込みの有無を検出するものである。
【0003】
このうち前者の技術は、被包装物が無い状態で横シールしたときの横シーラの位置を記憶しておき、この位置と夾雑物によりシーラ駆動手段に負荷トルクが発生したときの横シーラの位置とを比較して夾雑物の有無を検出する。一方、後者の技術は、夾雑物の反発力により生じるシール駆動手段の遅れからその有無を検出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被包装品である夾雑物には横シーラの噛み込みにより容易に破砕されるものがある。このため横シール時に夾雑物が早々に破砕されてしまえば、もはやその反発力は生じない。あるいは破砕されにくい夾雑物であっても、横シール時に包材は溶融するため、その溶融層に夾雑物が早々に埋もれてしまうと同じくその反発力は生じない。
【0005】
上述した従来技術では夾雑物からの反発力を利用して噛み込みを検出しているため、夾雑物の破砕や包材への埋没によりその反発力が生じない場合は検出ができなくなるという問題がある。このような問題は、特に微小な夾雑物の場合に顕著であり、夾雑物が微小である場合は横シーラへの反発力がほとんど生じないため噛み込み検出が極めて困難となる。
【0006】
そこで本発明は、夾雑物が微小であったり、あるいは横シール時に破砕されたり、包材に埋没したりしやすい場合であっても、確実にその噛み込みの有無を検出することができる製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置およびその噛み込み検出方法の提供を課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の噛み込み検出装置(請求項1)は、横シーラの開閉動作に伴い、その開閉ストローク中における位置情報を検出する位置検出手段と、横シーラのシール圧を時間の経過とともに段階的に変化させるシール圧調整手段と、このシール圧の変化に伴う横シーラの位置情報の変化に基づき、横シーラによる被包装品の噛み込みの有無を検出する噛み込み検出手段とを備えている。
【0008】
シール圧を段階的に変化させることで、夾雑物が有る場合と無い場合とでシール中の横シーラの位置に顕著な変化が現れる。この特性を利用して、噛み込み検出手段は噛み込みの有無を検出することができる。このため、例えば破砕され易い夾雑物や包材の溶融層に埋もれるような夾雑物、あるいは微小な夾雑物であっても、その破砕や埋没等の変化を生じる前の段階で噛み込みの有無を確実に検出することができる。
【0009】
更に、請求項1の場合、シール圧調整手段はシール圧を時間の経過とともに2段階に変化させ、先の第1段階目のシール圧を被包装物の物性に応じて設定される検出用シール圧とし、後の第2段階目のシール圧を溶着用シール圧として横シールを行う。この場合、被包装物の物性に応じて検出用シール圧を適切に設定することで夾雑物の破砕や包材への埋没等を抑えることができる。
【0010】
より具体的には、被包装品の物性がその破砕強度により与えられており、シール圧調整手段は被包装品の破砕強度に応じて検出用シール圧を溶着用シール圧よりも弱く設定したり(請求項2)、あるいは被包装品の破砕強度に応じて検出用シール圧を溶着用シール圧よりも強く設定したりする(請求項3)。例えば、被包装品の破砕強度が比較的低いものである場合、弱い検出用シール圧を与えることで夾雑物の破砕を防止する。一方、被包装品の破砕強度が比較的高い場合、溶融の前に強い検出用シール圧を与えて夾雑物が包材の溶融層に埋もれないようにその噛み込みを検出する。これら噛み込み検出手法は夾雑物が微小である場合に特に有効である。
【0011】
本発明の噛み込み検出装置(請求項4)は、より実用的な構成をとることができる。具体的には、横シーラを開閉作動させる駆動手段は所定の位置指令パルスに基づいて駆動されるサーボモータを含む。また位置検出手段はサーボモータの回転角位置を表す帰還パルスを出力するエンコーダを含み、その帰還パルスに基づいて位置情報を検出する。
【0012】
この場合、横シール中は夾雑物の有無により位置情報に違いが現れるので、噛み込み検出手段は位置情報の違いを利用して噛み込みの有無を検出することができる。
あるいは、噛み込み検出手段は横シーラが閉位置にある間に入力された帰還パルスの総数に基づき噛み込みの有無を検出することもできる(請求項5)。この場合、夾雑物の物性により、瞬間的に位置情報に違いが現れにくいものであっても、シール期間内に噛み込みの有無による位置情報の差が累積されて顕著に現れるため、その累積された差を利用して噛み込みを検出することができる。
【0013】
上述した噛み込み検出装置を用いて実施される噛み込み検出方法(請求項6)は、横シーラの開閉ストローク中における位置情報を検出しながら、横シーラの閉動作時に包材筒に与えるシール圧を時間の経過とともに2段階的に変化させ、先の第1段階目のシール圧を被包装物の物性に応じて設定される検出用シール圧とし、後の第2段階目のシール圧を溶着用シール圧として横シールを行わせることで、このシール圧の変化に伴う位置情報の変化に基づき、横シーラによる被包装品の噛み込みの有無を検出するものとなる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明は例えば、粉粒体やスナック菓子等の食品類を縦ピロー包装する縦型製袋充填機に適用することができる。ただし、本発明の用途が特定の製袋充填機に限定されるものではなく、また、被包装品が粉粒体または食品類に限定されるものでもない。
【0015】
図1は、本発明の一実施形態に係る縦型製袋充填機を概略的に示している。縦型製袋充填機は鉛直に延びる充填チューブ2を備えており、この充填チューブ2の上部にはフォーマ6が設けられている。
被包装品が粉粒体である場合、充填チューブ2内にはオーガスクリューが回転可能に収容されており、充填チューブ2の上端は粉粒体の供給を受けるホッパ(いずれも図示されていない)に接続されている。あるいは、被包装品がスナック菓子等の固形物である場合、充填チューブ2の内部は中空であり、その上端は供給ホッパおよび計量器(いずれも図示されていない)に接続されている。
【0016】
また縦型製袋充填機はフィルムロールFRを備えており、このフィルムロールFRから長尺なフィルム包材Fが引き出されている。フィルム包材FはフィルムロールFRから多数のガイドローラを介して充填チューブ2まで導かれ、そしてフィルム包材Fはフォーマ6に案内されて充填チューブ2の周りに円筒状に成形され、両側縁が互いに重ね合わせられた状態で下方に引き出されている。
【0017】
フィルム包材Fの繰り出しに関して詳述すると、フィルム包材FはそのフィルムロールFRから充填チューブ2に向けて繰り出されている。繰り出し経路の途中にフィードローラ10が配置されており、フィルム包材Fはフィードローラ10の回転に伴い繰り出し経路に沿って繰り出される。
一方、充填チューブ2の両側には一対のフィードユニット12が配置されている。各フィードユニット12は無端状のサクションベルト14を有しており、このサクションベルト14は充填チューブ2に沿って延び、図示しないサーボモータ(図示しない)により一方向に走行可能である。なお図1には、一方のフィードユニット12のみが示されている。
【0018】
一対のフィードユニット12間には縦シーラ16が配置されている。縦シーラ16は一対のヒータブロック18を有し、これらヒータブロック18は充填チューブ2に沿って上下方向に延びている。一対のヒータブロック18の間をフィルム包材Fが通過する際、その両側縁の合わせ目は相互に縦シール、つまり、ヒートシールされて所定の形態(例えば合掌張りの形態)で接着される。これによりフィルム包材Fは充填チューブ2の周りで包材筒Wとなる。
【0019】
一方、充填チューブ2の下方には横シーラ20が配置されている。横シーラ20は一対のヒータブロック22を備えており、横シーラ20はその開閉動作に伴い、一対のヒータブロック22を互いに接離させることができる。連続型の製袋充填機の場合、横シーラ20は開閉動作の他に昇降動作をも伴い、それゆえ図中に2点鎖線で示されるように、横シーラ20は開閉および昇降の動作が合わさったボックスモーションを行う。なお間欠型の製袋充填機では、横シーラ20は開閉動作のみを行う。
【0020】
図2は、横シーラ20の駆動機構とその制御システムを概略的に示している。一対のヒータブロック22は一対ずつのリンクロッド24,26を介して揺動レバー28の両端にそれぞれ連結されている。揺動レバー28のレバー軸30はサーボモータ32の出力軸に連結されている。したがって、サーボモータ32はその正逆回転により、揺動レバー28を所定の揺動角域にて揺動させ、この揺動に伴い、リンクロッド24,26を介してヒータブロック22が互いに接離する。つまり、横シーラ20はサーボモータ32の正逆回転により、充填チューブ2の下方へ送出された包材筒Wに対して開閉される。
【0021】
横シーラ20が閉位置にあるとき、その一対のヒータブロック22は包材筒Wを挟み付け、包材筒Wをその横断方向にヒートシール、つまり、横シールする。また、一方のヒータブロック22にはカッタブレード(図示しない)が内蔵されており、このカッタブレードは横シールの完了後、一方のヒータブロック22から突出し、包材筒Wを切断する。なお、突出したカッタブレードは他方のヒータブロック22に形成した逃げ溝内に進入する。
【0022】
横シーラ20による包材筒Wの横シールおよび切断は、充填チューブ2から包材筒W内への被包装品の投入と交互に実施される。これにより、個々に被包装品の充填を受けた包装袋Bが製造されて落下する。被包装品が粉粒体の場合、オーガスクリューの回転により充填チューブ2の下端から一定量の粉粒体が包材筒W内に投入される。被包装品がスナック菓子等の固形物の場合、上述した計量器により一定量の固形物が供給ホッパ内に投下され、さらに被包装品は充填チューブ2を通じて包装筒W内に投入される。
【0023】
この後、包装袋Bはシュートを介して移送コンベア上に供給され、後段の箱詰め機に向けて移送される。
上述したフィードユニット12による包材筒Wの送出や粉粒体の充填動作と連動して、横シーラ20の開閉作動を制御するため、サーボモータ32はサーボアンプ36を介して制御装置38に接続されており、さらにサーボモータ32が内蔵するロータリエンコーダ34もまた制御装置38に接続されている。
【0024】
制御装置38はCPU40をはじめとした各種の電子回路を備えたハードウェアからなり、具体的にはタイミング監視部42や操作部44、計算部46、異常出力部48が内蔵されている。また制御装置38には制御プログラムやデータ保存のためのROM50やRAM52、設定記憶部54等の記憶回路が内蔵されている。その他、制御装置38には演算処理を行う噛み込み判断部56、外部との情報のやりとりをする入力インタフェース58および出力インタフェース60が内蔵されている。
【0025】
制御装置38は出力インタフェース60を通じてサーボアンプ36に指令パルスを送信し、サーボアンプ36は指令パルスに従ってサーボモータ32を作動させる。一方、ロータリエンコーダ34はサーボモータ32の実回転角位置、つまり、揺動レバー28の実揺動角に対応した位置検出信号を制御装置38に供給する。位置検出信号は、例えば帰還パルスの形式で出力され、入力インタフェース58を通じて制御装置38に送信される。
【0026】
また制御装置38は、横シーラ20の原点位置(開位置)を自動設定する機能をも備えている。この機能を達成するため、制御装置38の入力インタフェース58に原点検出器62が接続されている。
上述のハードウェア構成を有した制御装置38は、所定の制御プログラムを実行することにより横シーラ20の開閉作動を具体的に制御することができる。また本制御プログラムにおいては横シーラ20の開閉タイミングだけでなく、その閉位置において包材筒Wに与えるシール圧の調整も達成される。
【0027】
さらに本制御プログラムにおいては、横シーラ20による被包装品の噛み込みの有無を検出する機能をも有しており、以下、その制御プログラムの一例を説明する。
図3から図5は、制御プログラムの一例として挙げられる制御フローを示している。また図6および図7は、本制御プログラムの実行に伴う各種変数(A〜G)の時間的変化を示している。これら図6および図7において、製袋充填機の1包装サイクルをTとすると、1包装サイクル時間T内で各種変数(A〜G)は所定のパターンで変化する。
【0028】
本制御プログラムでは、横シーラ20の開閉動作を二つの制御手法に分けて行うことができる。先ず一つ目が速度制御であり、これは横シーラ20の開閉速度を目標値として指令パルスを演算し、その指令をサーボアンプ36に出力することでサーボモータ32の動作を制御するものである。
二つ目はトルク制御であり、これは横シーラ20が閉位置にあるときに包材筒Wに与えるシール圧を目標値として指令パルスを演算し、その指令をサーボアンプ36に出力することでサーボモータ32の動作を制御するものである。
【0029】
これら二つの制御の切り換えは、横シーラ20が開動作期間T3にあるか否かによって行われる(ステップS1)。このため制御装置38は、タイミング監視部42において横シーラ20の動作を常に監視している。図6および図7中、開動作期間T3は1包装サイクル中に横シーラ20が閉位置から開位置までの移動する期間として規定される。
【0030】
横シーラ20の開閉動作が開動作期間T3内にある場合(ステップS1=Yes)、制御プログラムにおいて速度制御が選択される(ステップS13)。この場合、制御装置38はロータリエンコーダ34からの帰還パルスに基づいて演算処理を行い、横シーラ20の位置を検出する(ステップS14)。また制御装置38は、速度指令値(位置指令パルス)をサーボアンプ36に出力する(ステップS15)。この結果、サーボモータ32の動作は横シーラ20に目標速度を与えるべく制御される。
【0031】
横シーラ20の開閉動作が開動作期間T3内にない場合(ステップS1=No)、制御装置38は横シーラ20の位置を検出しながら(ステップS2)、制御切換タイミングを判定する(ステップS3)。制御切換タイミングは、速度制御からトルク制御への切り換えを行うべきタイミングを意味しており、このタイミングの到来は横シーラ20の位置によって判断される。
【0032】
図6および図7中、横シーラ20が開位置から閉位置に到達する直前に制御切換タイミングTcが設定されている。この制御切換タイミングTcでは、サーボモータ32が速度制御から回転トルク制御に切り換えられる。具体的には、次のいずれかのタイミングをもって制御切換タイミングTcとする。その第1は、図6および図7中、サーボモータ32の回転速度モデルにおいて、回転速度が最大速度の一定割合(例えば20%)以下まで減速した時点を制御切換タイミングTcとするものである。第2は、ロータリエンコーダ34から出力される帰還パルスに基づき、横シーラ20が閉位置の直前に到達した時点をもって制御切換タイミングTcとする。
【0033】
制御切換タイミングTcが到来する前(ステップS3=No)は、制御装置38は速度制御を継続し(ステップS4)、サーボアンプ36に対して速度指令値を出力する(ステップS5)。なお、ステップS4の前に噛み込み検出ルーチンR2が設けられているが、ここでの処理については後述する。
これに対し、制御切換タイミングTcが到来すると(ステップS3=Yes)、制御装置38は制御手法を速度制御から回転トルク制御に切り換える(ステップS6)。
【0034】
図6および図7に示されるように、トルク制御への切り換え後、所定時間内に回転トルクの上昇区間T4が設けられている。この上昇区間T4では、回転トルクの理論値がサーボアンプ36に対して指令される。回転トルクの理論値は横シール位置の変動がないものとして計算されており、具体的には回転トルクを0から上記の理論値まで徐々に立ち上げるためのものである。このような上昇区間T4を設定することにより、サーボモータ32や横シーラ20の駆動機構に与えられる衝撃が緩和される。すなわち、上述の制御切換タイミングTcから直ちに大きな回転トルクをサーボモータ32に作用させた場合、その衝撃は過大なものとなるが、本制御では上昇区間T4を設けて徐々に回転トルクを立ち上げるものとしている。
【0035】
また制御タイミングが上昇区間T4にあるとき(ステップS7=Yes)、制御装置38は回転トルクの理論値を計算する(ステップS8)。回転トルクの理論値は、その目標値を包材筒Wに与えるシール圧とすると、図2に示されるようにレバー軸30の中心と横シーラ20の中心とを結ぶ線と揺動レバー28の軸線とがなす角度θから力学的に求められる。
【0036】
図6および図7に示されるように、本制御プログラムにおいてはシール期間T2中に適正シール圧(G)の目標値を2段階に変化させている。具体的には、先の第1段階目を検出用シール圧Piとし、後の第2段階目を溶着用シール圧Pmとしており、これら検出用シール圧と溶着用シール圧とで、適正シール圧に強弱が設けられている。
【0037】
制御装置38は、予め設定された適正シール圧(G)のパターンに基づいて回転トルクの理論値を計算し、この求めた理論値に基づき、サーボアンプ36に回転トルク指令値を出力する(ステップS11)。この結果、シール期間T2においてサーボモータ32の動作は横シーラ20に目標とする適正シール圧(G)を与えるべく制御される。なお、トルク制御を行う場合、上昇区間T4では回転速度制限値が合わせて出力される(ステップS12)。すなわち、サーボモータ32制御が速度制御から回転トルク制御に切り換わった後、特に横シーラ20が閉位置に到達するまでの間にサーボモータ32の回転速度が急激に上昇することがある。このような回転速度の急上昇を回避するため、本制御では速度制限制御を実行するものとしている。回転速度制限値は例えば、図6および図7中、回転速度モデル(B)に対応する値に設定される。
【0038】
上昇区間T4が過ぎると(ステップS7=No)、制御装置38は横シーラ20の位置を検出し(ステップS9)、次に噛み込み検出ルーチンR1を実行する。この噛み込み検出ルーチンR1および後述の噛み込み検出ルーチンR2は、横シーラ20の閉動作時に被包装品が噛み込まれているか否かを検出するために実行される。
【0039】
図4に示されるように、噛み込み検出ルーチンR1では検出方法が1または2のいずれに設定されているかが判断される(ステップS101)。なお、検出方法1,2の設定は、縦型製袋充填機の運転開始前に行われる。先ず検出方法1は、所定の判断タイミングが到来したとき(ステップS102=Yes)、横シーラ20の動作位置に関する理論値とその現在位置との比較により噛み込みの有無を判断するものである(ステップS103,S104)。
【0040】
一方、検出方法2は、先ず横シーラ20の現在位置情報の累積値を計算し(ステップS106)、そして図5に示されるように、シール期間T2から開動作期間T3への切換タイミングが到来したとき(ステップS201)、累積値と累積理論値との比較により噛み込みの有無を判断するものである(ステップS202,S203)。
【0041】
噛み込み検出ルーチンR1から復帰すると、制御装置38は横シーラ20の動作区間がタイミングT5にあるかを判断し(ステップS107)、その結果、タイミングT5にあれば検出用シール圧Piによりサーボモータ32の回転トルク制御を行う(ステップS108)。
この後、横シーラ20の動作区間がタイミングT5でなくなれば(ステップS107=No)、制御装置38は溶着用シール圧Pmによりサーボモータ32の回転トルク制御を行う(ステップS109)。
【0042】
なお、全シール期間T2においてトルク制御が実行されている間、制御装置38は実回転トルクの計算を行う(ステップS10)。
以下に、具体的な実施例を挙げて噛み込み検出装置の作動を詳しく説明する。また以下の説明により、噛み込み検出装置を用いた検出方法の内容についても明らかとなる。
【0043】
図1の製袋充填機を用いて、袋幅100mm、袋長200mmの包装袋を生産する。フィルム包材には、厚さ90μm、幅225mmの蒸着アルミフィルムを使用する。1包装サイクルTの包材繰り出し長さは200mmで、生産速度は毎分60袋とする。また、横シール時間は180nsecとする。
図8および図9は、シール期間T2の近傍における横シーラ位置の時間的な変化を示している。これら図中、横シーラ位置は縦軸の上方が開位置であり、下方が閉位置である。なお横シーラ位置は、制御装置38に入力された帰還パルスの形式で表されている。またこれら図中、実線で示される変化は夾雑物(噛み込み)がある場合を示し、これに対し1点鎖線で示される変化は夾雑物がない場合を示している。
【0044】
夾雑物の破砕強度が比較的高い場合(例えば微少量のコーヒー粉)、図6に示されるようにシール期間T2の最初に強いシール圧を与え、その後で弱いシール圧を与える態様が好ましい。この場合、横シーラ20の位置変化は図8に示される傾向を示す。
図8に示されるように、先ず速度制御により横シーラ20が閉動作され、横シーラ20が閉位置に最も近い位置まで到達する。この後、一対のヒータブロック22が互いに反発して横シーラ20が開位置の方向に跳ね返っている。
【0045】
次にトルク制御が実行されて第1段階目の検出用シール圧Piが与えられると、横シーラ20は閉位置に近づいて安定している。このように、検出用シール圧Piが与えられている期間を以下、検出封止期間と称する。
図10は、夾雑物Kの有無の違いによる横シール領域の変化を連続的に示している。夾雑物Kが有る場合の変化(a)〜(d)と無い場合の変化(e)〜(h)とは、それぞれタイミング的に対応関係にある。
【0046】
夾雑物Kが有る場合、図10中(c)に示されるように検出封止期間に強い検出用シール圧Piが与えられても、夾雑物Kはシーラント層Sに埋もれることなくシーラント層Sを介して基材層Mを外側に押し広げている。夾雑物Kが無い場合で同じタイミング(g)の両基材層Mの厚みWsと比較すると、夾雑物Kが有る場合はその分だけ厚みWaが大きい(Wa>Ws)。このため夾雑物Kが有る場合と無い場合とを比較すると、夾雑物Kが有る場合の方が横シーラ20の位置が開位置により近いものとなる。
【0047】
次に図15との比較において、夾雑物Kがシーラント層Sに埋もれない理由について説明する。図15は、従来のようにシール圧Pを常に一定に制御した場合の横シール領域の変化を連続的に示している。なお、図15中(a)〜(d)の変化は、図10中(a)〜(d)の変化とタイミング的に対応関係にある。
シール圧Pを一定に制御すると、夾雑物Kは横シーラ20の閉動作初期において早々にシーラント層Sに埋もれ(図15中(c))、その存在により基材層Mを押し広げることはない。このため両基材層Mの厚みWaは夾雑物Kが無い場合の厚みWsにほぼ近くなり(Wa≒Ws)、これらの差は検出されにくいものとなる。
【0048】
また、図10中(c)に示されるように検出封止期間に強い検出用シール圧Piが与えられると、二つのシーラント層Sが互いに強く圧着されてこれらの層厚はX1に圧縮される。
これに対しシール圧Pを一定に制御すると(図15中(c))、二つのシーラント層Sに与えられる圧着力は図10(c)の場合よりも弱く、その層厚はX2となる。このとき、シーラント層Sはまだ溶けておらず、層厚はシール圧Pi,Pの大きさに依存する。したがって、層厚X1よりも層厚X2の方が厚くなる(X1<X2)。
【0049】
この後、引き続き一定のシール圧Pを与えると、シーラント層Sが溶融する際に夾雑物Kに押し出され、溶けたシーラント材が夾雑物Kと基材層Mとの間から周囲に移動しやすい(図15中(d))。この結果、夾雑物Kは溶融後のシーラント層Sに埋もれ、基材層Mの外面は平坦となる。
これに対し、シーラント層Sが溶融する前に検出用シール圧Piを与えると、シーラント層Sが圧縮され(X1)、その後シーラント層Sが溶融し始めるが、シーラント層Sは層厚がX2の場合と異なり、夾雑物Kの無い方へ移動しない。すなわちシーラント層Sが夾雑物Kと基材層Mとの間にとどまったままとなる。このため、シーラント層Sは溶融後においても夾雑物Kと基材層Mとの間にとどまり、その存在により基材層Mの外面を膨らませる。
【0050】
そこで、ステップS102の判断タイミングを例えば検出封止期間の終期とすると、この時点で横シーラ20の位置に関する理論値(夾雑物K無し)と現在位置とを比較した結果、現在位置の方がより開位置に近いものであれば、ステップS104において異常(噛み込み有り)と判断することができる。
また、ステップS102の判断タイミングを例えば溶着封止期間の終期としても、この時点で横シーラ20の位置に関する理論値(夾雑物K無し)と現在位置とを比較した結果、現在位置の方がより開位置に近いものであれば、ステップS104において異常(噛み込み有り)と判断することができる。
【0051】
したがって、検出用シール圧Piを強く設定した場合、検出封止期間および溶着封止期間の両方で噛み込みの検出が可能となる。
この後、検出封止期間が過ぎると、図6に示されるようにトルク制御においてトルク指令値が変化し、横シーラ20から包材筒Wに与えられる適正シール圧(G)は第2段階目の溶着用シール圧Pmとなる。このように溶着用シール圧Pmが与えられている期間を以下、溶着封止期間と称する。溶着用シール圧Pmは検出用シール圧Piよりも弱く、それゆえ溶着封止期間内にシーラント層Sは過溶着することなく好適に横シールされる(図10中(d)(h))。これにより、夾雑物Kが無い場合の横シール性も充分に確保される。
【0052】
一方、夾雑物の破砕強度が比較的低い場合(例えば粉粒体)、図7に示されるようにシール期間T2の最初に弱い適正シール圧を与え、その後で強いシール圧を与える態様が好ましい。この場合、横シーラ20の位置変化は図9に示される傾向を示す。
図9に示されるように、先ず速度制御により横シーラ20が閉動作され、横シーラ20が一旦閉位置に近づく。この後、一対のヒータブロック22が互いに反発しあい、横シーラ20が開位置の方向に跳ね返るところは図8の場合と同様である。
【0053】
ここで、トルク制御が実行されて第1段階目の検出用シール圧Piが与えられると、検出封止期間内に横シーラ20が僅かに閉位置に近づいて安定する。
図11は、破砕強度が比較的低い場合の夾雑物Kについて、その有無の違いによる横シール領域の変化を連続的に示している。
夾雑物Kが有っても、最初のシール圧によって夾雑物Kが押しつぶされてしまうと、この後その有無を検出することは難しい。したがって、第1段階目の検出用シール圧Piを弱めに設定し、夾雑物Kの破砕を防止する。
【0054】
このような夾雑物Kが有る場合、図11中(c)に示されるように検出封止期間に弱い検出用シール圧Piが与えられるため、夾雑物Kは押しつぶされることはない。さらにこのとき、横シーラ20は夾雑物Kを挟み込んだ位置で安定している。夾雑物Kが無い場合で同じタイミング(g)の両基材層Mの厚みWsと比較すると、夾雑物Kが有る場合はその分だけ厚みWaが大きい(Wa>Ws)。このため夾雑物Kが有る場合と無い場合とを比較すると、上述した場合と同様に夾雑物Kが有る場合の方が横シーラ20の位置が開位置により近いものとなる。
【0055】
そこで図8の場合と同様に、ステップS102の判断タイミングを例えば検出封止期間の終期とすると、この時点で横シーラ20の位置に関する理論値(夾雑物K無し)と現在位置とを比較した結果、現在位置の方がより開位置に近いものであれば、ステップS104において異常(噛み込み有り)と判断することができる。
【0056】
この後、検出封止期間が過ぎると、図7に示されるようにトルク制御においてトルク指令値が変化し、横シーラ20から包材筒Wに与えられる適正シール圧(G)は第2段階目の溶着用シール圧Pmとなる。溶着用シール圧Pmは検出用シール圧Piよりも強く、それゆえ溶着封止期間内にシーラント層Sは充分に溶着される(図10中(d)(h))。これにより、夾雑物Kが無い場合の横シール性も充分に確保される。
【0057】
以上は検出方法1の実施例である。次に検出方法2の実施例を説明する。
上述の検出方法1では、横シーラ20の位置変化に関して図8と図9とを比較すると、夾雑物Kの破砕強度が比較的弱い場合はその有無による違いが顕著に現れにくいといえる。このため夾雑物Kの物性により、ステップS102において現在位置と理論値との明確な比較が困難となり、ステップS104にて異常であるか否かの判定ができない場合がある。
【0058】
この場合、検出方法2による判断が可能となる。上述のように検出方法2ではシール期間T2から開動作期間T3への切換タイミングTrが到来したとき、検出封止の開始時点(T4とT5の間)からこの切換タイミングTrまでの期間の帰還パルス累積値と累積理論値との比較により噛み込みの有無を判断する。
具体的には、夾雑物Kが有る場合と無い場合とで帰還パルス累積値を比較した場合、個々のスキャンタイム(制御インターバル)における両者間の現在位置の僅かな差が積算して反映されるため、夾雑物Kが無い場合よりも有る場合の方が現在位置累積値は大きいものとなる。
【0059】
そこで、ステップS201において切換タイミングTr(T2→T3)が到来すると、この時点で横シーラ20の位置に関する累積理論値(夾雑物K無し)と現在位置累積値とを比較した結果、現在位置累積値の方がより大きいものであれば、ステップS203において異常(噛み込み有り)と判断することができる。
図12は、検出方法2について現在位置累積値の計測を行った実施例1〜5の結果を示している。一方、図13はシール圧を一定に制御して現在位置累積値の計測を行った比較例1〜5の結果を示している。
【0060】
これら図12および図13中、1〜5の番号は各実施例または各比較例に対応し、それぞれ左半分の5つのサンプルが夾雑物無しの場合の結果であり、右半分の5つのサンプルが夾雑物有りの場合の結果である。
実施例1〜5の結果から明らかなように、夾雑物の有無によって現在位置累積値に顕著な大小差が認められる(図12参照)。
【0061】
一方、比較例1〜5では夾雑物の有無によって現在位置累積値に明確な大小差が認められない(図13参照)。したがってシール期間T2においてシール圧を一定に制御すると、横シーラ20の位置情報に基づいて夾雑物の有無を検出することは難しいといえる。比較例の結果については、さらに以下の説明が加えられる。
【0062】
図14は、比較例に関する横シーラ位置の時間的な変化を示している。図14中、実線で示される変化は夾雑物が有る場合であり、1点鎖線で示される変化は夾雑物が無い場合を示している。
比較例においても横シーラ20が閉位置に近づき、この後、一対のヒータブロック22が互いに反発しあって横シーラ20は僅かに開位置に戻っている。
【0063】
次にシール期間に移行して包材筒Wに一定のシール圧が与えられると、夾雑物の有無にかかわらず横シーラ20の現在位置はほぼ同様の傾向を示している。
図15および図16を追加してこの点をさらに詳しく検証する。比較例のようにシール圧Pを一定に制御すると、夾雑物Kの破砕強度が比較的高い場合、横シール領域の変化は図15に示されるものとなる。すなわち、夾雑物Kは横シーラ20の閉動作初期において早々にシーラント層Sに埋もれ(図15中(c))、その存在により基材層Mを押し広げることはない。このため両基材層Mの厚みWaは夾雑物Kが無い場合の厚みWsにほぼ近くなり(Wa≒Ws)、これらの差は検出されにくいものとなる。
【0064】
一方、夾雑物Kの破砕強度が比較的低い場合、横シール領域の変化は図16に示されるものとなる。この場合、夾雑物Kは横シーラ20の閉動作初期において容易に破砕してしまう(図16中(c))。このため同様に、両基材層Mの厚みWaは夾雑物Kが無い場合の厚みWsにほぼ近くなり(Wa≒Ws)、これらの差はほとんど検出されない。
【0065】
これに対し、各実施例の検出方法1および2を用いた場合、検出封止期間において夾雑物Kがシーラント層Sに埋もれたり、破砕されたりすることがないので僅かな夾雑物Kであっても確実に噛み込みを検出することができる。
本発明は上述の実施形態およびこれを用いた各実施例のみに制約されず、各種の変形を伴うことが可能である。
【0066】
図17および図18は、シール期間T2におけるシール圧の変化パターンの例を示している。図17の例は破砕強度が比較的高い夾雑物の場合に好適であり、図18の例は破砕強度が比較的低い場合に好適である。図17および図18中(a),(b)に示されるように、各例において検出用シール圧Piの立ち上がりをランプ状または曲線状にしたり、図17および図18中(c)に示されるように、各例において検出用シール圧Piから溶着用シール圧Pmへの切り替わりをランプ状にしたりすることもできる。
【0067】
その他、一実施形態として図示した機構上の構成や制御装置のハードウェア構成等はあくまで好ましい例であり、本発明を実施するべき態様に合わせて適宜変形が加えられることは言うまでもない。
【0068】
【発明の効果】
本発明の噛み込み検出装置および噛み込み検出方法(請求項1〜3,6)によれば、微少な夾雑物の噛み込みであってもこれを確実に検出することができる。このため噛み込みを生じた包装袋を確実に排除することができ、包装品の品質向上に寄与することができる。
【0069】
即ち、検出用シール圧の強弱によって被包装品の破砕や包材への埋没等を抑えることができるので、被包装品の物性に応じた適切な検出を行うことができるし、被包装品の破砕強度に合わせてシール圧の強弱を設定することで、より合理的な検出が可能となる。
また横シーラの駆動をサーボモータにより行い、また、その位置情報をエンコーダからの帰還パルスにより検出するものであれば(請求項4,5)、より実用性に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】製袋充填機を概略的に示した斜視図である。
【図2】横シーラの駆動機構およびその制御装置の構成を示した概略図である。
【図3】横シーラの開閉作動を制御するための手順を示したフローチャートである。
【図4】検出方法1による噛み込み検出ルーチンのフローチャートである。
【図5】検出方法2による噛み込み検出ルーチンのフローチャートである。
【図6】包装サイクル中の各種変数の変化を示したタイミング図である。
【図7】包装サイクル中の各種変数の変化を示したタイミング図である。
【図8】シール期間における横シーラ位置の時間的変化を示した図である。
【図9】シール期間における横シーラ位置の時間的変化を示した図である。
【図10】横シール領域の変化を夾雑物の有無の違いにより対比して示した連続図である。
【図11】横シール領域の変化を夾雑物の有無の違いにより対比して示した連続図である。
【図12】検出方法2について行った各実施例の結果を示した棒グラフである。
【図13】図12の各実施例と対比される比較例の結果を示した棒グラフである。
【図14】シール圧を一定に制御した場合の横シーラ位置の変化を示した図である。
【図15】シール圧を一定に制御した場合の横シール領域の変化を示した連続図である。
【図16】シール圧を一定に制御した場合の横シール領域の変化を示した連続図である。
【図17】シール圧の変化パターンについての各種変形例を示した図である。
【図18】シール圧の変化パターンについての各種変形例を示した図である。
【符号の説明】
2 充填チューブ
10 フィードローラ
16 縦シーラ
20 横シーラ
32 サーボモータ
34 ロータリエンコーダ(位置検出手段)
36 サーボアンプ
38 制御装置(噛み込み検出手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bag making and filling machine, and more particularly, to a biting detection device and a biting detection method for detecting whether or not a packaged product is bitten by a lateral sealer.
[0002]
[Prior art]
Techniques relating to detection of biting of the horizontal sealer are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-187153 and 2001-48130. In these conventional techniques, the presence or absence of biting is detected by utilizing the repulsive force from foreign substances generated when the packaging cylinder is laterally sealed.
[0003]
Among these, the former technique stores the position of the horizontal sealer when the side seal is carried out in the absence of an article to be packaged, and the position of the horizontal sealer when load torque is generated in the sealer driving means due to this position and impurities. And the presence or absence of impurities is detected. On the other hand, the latter technique detects the presence or absence of the seal drive means caused by the repulsive force of impurities.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, some contaminants that are packaged products are easily crushed by the biting of the horizontal sealer. For this reason, if the foreign matter is crushed quickly at the time of horizontal sealing, the repulsive force no longer occurs. Or even if it is a foreign material which is hard to be crushed, since a packaging material will fuse | melt at the time of a horizontal seal, if the foreign material is buried in the melted layer early, the repulsive force will not arise.
[0005]
In the above-described prior art, since the biting is detected by utilizing the repulsive force from the foreign matter, there is a problem that the detection cannot be performed if the repulsive force does not occur due to the crushing of the foreign matter or the embedding in the packaging material. is there. Such a problem is particularly noticeable in the case of minute contaminants, and when the contaminants are minute, the repulsive force to the lateral sealer hardly occurs, so that it is very difficult to detect the bite.
[0006]
Therefore, the present invention provides a bag-making device that can reliably detect the presence or absence of biting even if the foreign matter is minute, or is easily crushed at the time of horizontal sealing or is easily buried in a packaging material. It is an object of the present invention to provide a lateral sealer biting detection device and a biting detection method thereof in a filling machine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The biting detection device according to the present invention (Claim 1) includes a position detection means for detecting position information during the opening / closing stroke in accordance with the opening / closing operation of the horizontal sealer, and the seal pressure of the horizontal sealer in a stepwise manner over time. A seal pressure adjusting means for changing and a biting detection means for detecting whether or not the packaged product is bitten by the horizontal sealer based on a change in position information of the horizontal sealer accompanying the change in the seal pressure.
[0008]
By changing the seal pressure stepwise, a noticeable change appears in the position of the horizontal sealer in the seal depending on whether or not there is a contaminant. Using this characteristic, the biting detection means can detect the presence or absence of biting. For this reason, for example, even if it is a contaminant that is easily crushed, a contaminant that is buried in the molten layer of the packaging material, or a minute impurity, whether or not biting has occurred before the change such as crushing or embedding occurs. It can be detected reliably.
[0009]
Furthermore, in the case of
[0010]
More specifically, the physical property of the packaged product is given by its crushing strength, and the seal pressure adjusting means sets the detection seal pressure to be lower than the welding seal pressure according to the crushing strength of the packaged product. (
[0011]
Biting detection device of the present invention (claim) 4 ) Can take a more practical configuration. Specifically, the drive means for opening and closing the horizontal sealer includes a servo motor that is driven based on a predetermined position command pulse. The position detecting means includes an encoder that outputs a feedback pulse representing the rotation angle position of the servo motor, and detects position information based on the feedback pulse.
[0012]
In this case, a difference appears in the position information depending on the presence or absence of contaminants during the horizontal seal, so the biting detection means can detect the presence or absence of biting using the difference in position information.
Alternatively, the biting detection means can detect the presence or absence of biting based on the total number of feedback pulses input while the horizontal sealer is in the closed position. 5 ). In this case, even if it is difficult for a difference in position information to appear instantaneously due to the physical properties of the contaminants, the difference in position information due to the presence or absence of biting is accumulated during the seal period, so that the difference appears. Biting can be detected using the difference.
[0013]
Biting detection method implemented using the biting detection device described above (claim) 6 ) Indicates the seal pressure applied to the packaging cylinder during the closing operation of the horizontal sealer while detecting the position information during the opening / closing stroke of the horizontal sealer. It is changed in two steps as time passes, and the first first stage seal pressure is set as the detection seal pressure that is set according to the physical properties of the package, and the second second stage seal pressure is welded. By letting horizontal sealing as the sealing pressure, Based on the change in the positional information accompanying the change in the seal pressure, it is detected whether or not the packaged product is caught by the horizontal sealer.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention can be applied, for example, to a vertical bag making and filling machine that performs vertical pillow packaging of foods such as powder and snacks. However, the application of the present invention is not limited to a specific bag making and filling machine, and the packaged product is not limited to a granular material or food.
[0015]
FIG. 1 schematically shows a vertical bag making and filling machine according to an embodiment of the present invention. The vertical bag making and filling machine includes a
When the article to be packaged is a granular material, an auger screw is rotatably accommodated in the
[0016]
The vertical bag making and filling machine includes a film roll FR, and a long film packaging material F is drawn out from the film roll FR. The film wrapping material F is guided from the film roll FR to the filling
[0017]
The film wrapping material F is fed out toward the filling
On the other hand, a pair of
[0018]
A
[0019]
On the other hand, a
[0020]
FIG. 2 schematically shows the drive mechanism of the
[0021]
When the
[0022]
The horizontal sealing and cutting of the packaging cylinder W by the
[0023]
Thereafter, the packaging bag B is supplied onto the transfer conveyor via the chute and transferred toward the subsequent boxing machine.
The
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
The
[0027]
Further, this control program has a function of detecting whether or not the packaged product is bitten by the
3 to 5 show a control flow that can be cited as an example of a control program. 6 and 7 show temporal changes of various variables (A to G) accompanying the execution of this control program. 6 and 7, if one packaging cycle of the bag making and filling machine is T, various variables (A to G) change in a predetermined pattern within one packaging cycle time T.
[0028]
In this control program, the opening / closing operation of the
The second is torque control, which calculates a command pulse with the seal pressure applied to the packaging cylinder W when the
[0029]
These two controls are switched by the
[0030]
Opening and closing operation of the
[0031]
Opening and closing operation of the
[0032]
6 and 7, the control switching timing Tc is set immediately before the
[0033]
Before the control switching timing Tc arrives (step S3 = No), the
On the other hand, when the control switching timing Tc comes (step S3 = Yes), the
[0034]
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, after the switching to the torque control, the rotation torque increasing section T within a predetermined time. Four Is provided. This rising section T Four Then, the theoretical value of the rotational torque is commanded to the
[0035]
Also, the control timing is the rising section T Four (Step S7 = Yes), the
[0036]
As shown in FIG. 6 and FIG. Period T 2 The target value of the appropriate seal pressure (G) is changed in two stages. Specifically, the first stage is the detection seal pressure Pi and the second stage is the welding seal pressure Pm. The detection seal pressure and the welding seal pressure , The strength of the appropriate seal pressure is provided.
[0037]
The
[0038]
Rising section T Four When the time has passed (step S7 = No), the
[0039]
As shown in FIG. 4, in the biting detection routine R1, it is determined whether the detection method is set to 1 or 2 (step S101). The
[0040]
On the other hand, in the
[0041]
When returning from the biting detection routine R1, the
Thereafter, the operation interval of the
[0042]
The total sealing period T 2 While the torque control is being executed, the
Hereinafter, the operation of the biting detection device will be described in detail with specific examples. The contents of the detection method using the biting detection device will also be clarified from the following description.
[0043]
Using the bag making and filling machine of FIG. 1, a packaging bag having a bag width of 100 mm and a bag length of 200 mm is produced. For the film packaging material, a vapor-deposited aluminum film having a thickness of 90 μm and a width of 225 mm is used. The packaging material feed length in one packaging cycle T is 200 mm, and the production rate is 60 bags per minute. The horizontal sealing time is 180 nsec.
8 and 9 show the sealing period T 2 The temporal change of the horizontal sealer position in the vicinity of is shown. In these drawings, the horizontal sealer position is an open position above the vertical axis and a closed position below. The lateral sealer position is expressed in the form of a feedback pulse input to the
[0044]
When the crushing strength of the foreign matter is relatively high (for example, a small amount of coffee powder), as shown in FIG. 2 An embodiment in which a strong sealing pressure is applied at the beginning and a weak sealing pressure is applied thereafter is preferable. In this case, the position change of the
As shown in FIG. 8, first, the
[0045]
Next, when torque control is executed and the first-stage detection seal pressure Pi is applied, the
FIG. 10 continuously shows the change in the lateral seal area due to the presence or absence of the contaminant K. The changes (a) to (d) in the case where the contaminant K is present and the changes (e) to (h) in the case where there is no contaminant K are in correspondence with each other in terms of timing.
[0046]
When there is a contaminant K, as shown in FIG. 10C, even if a strong detection seal pressure Pi is applied during the detection sealing period, the contaminant K does not bury the sealant layer S in the sealant layer S. The base material layer M is spread outward. Compared with the thickness Ws of the two base material layers M at the same timing (g) when there is no contaminant K, when there is the contaminant K, the thickness Wa is larger (Wa> Ws). For this reason, when the case where the contaminant K is present is compared with the case where the contaminant K is present, the position of the
[0047]
Next, the reason why the contaminant K is not buried in the sealant layer S in comparison with FIG. FIG. 15 continuously shows changes in the lateral seal area when the seal pressure P is always controlled to be constant as in the prior art. Note that the changes in (a) to (d) in FIG. 15 correspond to the changes in (a) to (d) in FIG. 10 in terms of timing.
When the sealing pressure P is controlled to be constant, the foreign matter K is immediately buried in the sealant layer S at the beginning of the closing operation of the lateral sealer 20 ((c) in FIG. 15), and does not spread the base material layer M due to its presence. . For this reason, the thickness Wa of both the base material layers M is almost close to the thickness Ws when there is no contaminant K (Wa≈Ws), and the difference between them is difficult to detect.
[0048]
Further, as shown in FIG. 10 (c), when a strong detection seal pressure Pi is applied during the detection sealing period, the two sealant layers S are strongly pressed against each other, and the thickness of these layers is compressed to X1. .
On the other hand, when the sealing pressure P is controlled to be constant ((c) in FIG. 15), the pressure force applied to the two sealant layers S is weaker than that in the case of FIG. 10 (c), and the layer thickness is X2. At this time, the sealant layer S is not yet melted, and the layer thickness depends on the seal pressures Pi and P. Therefore, the layer thickness X2 is thicker than the layer thickness X1 (X1 <X2).
[0049]
Thereafter, when a constant sealing pressure P is continuously applied, the sealant layer S is pushed out by the contaminants K when it melts, and the melted sealant material easily moves from between the contaminants K and the base material layer M to the surroundings. ((D) in FIG. 15). As a result, the contaminants K are buried in the melted sealant layer S, and the outer surface of the base material layer M becomes flat.
On the other hand, when the seal pressure Pi for detection is applied before the sealant layer S melts, the sealant layer S is compressed (X1), and then the sealant layer S starts to melt, but the sealant layer S has a layer thickness of X2. Unlike the case, it does not move to the direction without the contaminant K. That is, the sealant layer S remains between the contaminant K and the base material layer M. For this reason, the sealant layer S remains between the contaminants K and the base material layer M even after melting, and the presence of the sealant layer S causes the outer surface of the base material layer M to expand.
[0050]
Therefore, if the determination timing in step S102 is, for example, the end of the detection sealing period, the current position is more determined as a result of comparing the theoretical value (no impurities K) regarding the position of the
Further, even when the determination timing of step S102 is, for example, the end of the welding sealing period, the
[0051]
Therefore, when the detection seal pressure Pi is set to be strong, it is possible to detect the biting in both the detection sealing period and the welding sealing period.
Thereafter, when the detection sealing period has passed, the torque command value changes in the torque control as shown in FIG. 6, and the appropriate seal pressure (G) applied from the
[0052]
On the other hand, when the crushing strength of the impurities is relatively low (for example, a granular material), as shown in FIG. 2 A mode in which a weak proper sealing pressure is applied at the beginning and a strong sealing pressure is applied thereafter is preferable. In this case, the position change of the
As shown in FIG. 9, first, the
[0053]
here, When torque control is executed and the first-stage detection seal pressure Pi is applied, the
FIG. 11 continuously shows the change in the lateral seal region depending on the presence or absence of the foreign matter K when the crushing strength is relatively low.
Even if there is a foreign matter K, if the foreign matter K is crushed by the initial sealing pressure, it is difficult to detect the presence or absence thereafter. Accordingly, the first-stage detection seal pressure Pi is set to be weak, and the contamination K is prevented from being crushed.
[0054]
When there is such a contaminant K, since the weak detection seal pressure Pi is applied during the detection sealing period as shown in FIG. 11C, the contaminant K is not crushed. Further, at this time, the
[0055]
Therefore, as in the case of FIG. 8, if the determination timing in step S102 is, for example, the end of the detection sealing period, the theoretical value related to the position of the horizontal sealer 20 (no impurities K) is compared with the current position at this time. If the current position is closer to the open position, it can be determined in step S104 that there is an abnormality (with biting).
[0056]
Thereafter, when the detection sealing period has passed, the torque command value changes in the torque control as shown in FIG. 7, and the appropriate seal pressure (G) applied from the
[0057]
The above is an example of the
In the
[0058]
In this case, determination by the
Specifically, when the feedback pulse accumulated value is compared between the case where the contaminant K is present and the case where the contaminant K is not present, a slight difference in the current position between the two in each scan time (control interval) is integrated and reflected. Therefore, the current position cumulative value is larger when there is no contaminant K than when there is no contaminant K.
[0059]
Therefore, in step S201, the switching timing Tr (T 2 → T Three ) Has arrived, at this point in time, if the cumulative current value (there is no contaminant K) and the current position cumulative value are compared, the current position cumulative value is larger. It can be determined that there is an abnormality (with biting).
FIG. 12 shows the results of Examples 1 to 5 in which the current position accumulated value was measured for the
[0060]
In FIG. 12 and FIG. 13, the
As is clear from the results of Examples 1 to 5, there is a significant difference in the current position accumulated value depending on the presence or absence of impurities (see FIG. 12).
[0061]
On the other hand, in Comparative Examples 1-5, a clear magnitude difference is not recognized by the present position accumulated value by the presence or absence of a contaminant (refer FIG. 13). Therefore, the sealing period T 2 If the sealing pressure is controlled to be constant, it can be said that it is difficult to detect the presence or absence of impurities based on the position information of the
[0062]
FIG. 14 shows temporal changes in the horizontal sealer position for the comparative example. In FIG. 14, the change indicated by the solid line is when there is a contaminant, and the change indicated by the alternate long and short dash line indicates that there is no contaminant.
Also in the comparative example, the
[0063]
Next, when a certain sealing pressure is applied to the packaging cylinder W after the transition to the sealing period, the current position of the
This point will be examined in more detail with the addition of FIGS. When the sealing pressure P is controlled to be constant as in the comparative example, when the crushing strength of the contaminants K is relatively high, the change in the lateral seal region is as shown in FIG. That is, the contaminant K is immediately buried in the sealant layer S at the beginning of the closing operation of the horizontal sealer 20 ((c) in FIG. 15) and does not spread the base material layer M due to its presence. For this reason, the thickness Wa of both the base material layers M is almost close to the thickness Ws when there is no contaminant K (Wa≈Ws), and the difference between them is difficult to detect.
[0064]
On the other hand, when the crushing strength of the contaminants K is relatively low, the change in the lateral seal region is as shown in FIG. In this case, the foreign matter K is easily crushed in the initial closing operation of the horizontal sealer 20 ((c) in FIG. 16). For this reason, similarly, the thickness Wa of both the base material layers M is almost close to the thickness Ws when there is no contaminant K (Wa≈Ws), and these differences are hardly detected.
[0065]
On the other hand, when the
The present invention is not limited only to the above-described embodiment and each example using the same, and various modifications can be involved.
[0066]
17 and 18 show the sealing period T 2 The example of the change pattern of the sealing pressure in is shown. The example of FIG. 17 is suitable for a contaminant having a relatively high crushing strength, and the example of FIG. 18 is suitable for a case where the crushing strength is relatively low. As shown in FIGS. 17 and 18 (a) and (b), the rising of the detection seal pressure Pi is ramped or curved in each example, or is shown in FIG. 17 and FIG. 18 (c). As described above, in each example, the switching from the detection seal pressure Pi to the welding seal pressure Pm can be changed to a ramp shape.
[0067]
In addition, the configuration on the mechanism illustrated in the embodiment, the hardware configuration of the control device, and the like are merely preferred examples, and it is needless to say that modifications are appropriately added according to the mode in which the present invention is to be implemented.
[0068]
【The invention's effect】
Biting detection device and biting detection method according to the present invention (claims) 1-3,6 ), It is possible to reliably detect even a minute bite of a foreign object. For this reason, the packaging bag which has bite can be surely eliminated, and the quality of the packaged product can be improved.
[0069]
That is, The strength of the seal pressure for detection can suppress crushing of the packaged goods and burying in the packaging material. so, Appropriate detection can be performed according to the physical properties of the packaged product, and the strength of the sealing pressure is set according to the crushing strength of the packaged product. by doing , More rational detection becomes possible.
If the lateral sealer is driven by a servo motor and its position information is detected by a feedback pulse from an encoder (claim) 4,5 ), More practical.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a bag making and filling machine.
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of a drive mechanism of a horizontal sealer and a control device thereof.
FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for controlling the opening and closing operation of the horizontal sealer.
FIG. 4 is a flowchart of a biting detection routine according to a
FIG. 5 is a flowchart of a biting detection routine according to a
FIG. 6 is a timing diagram showing changes in various variables during a packaging cycle.
FIG. 7 is a timing diagram showing changes in various variables during a packaging cycle.
FIG. 8 is a diagram showing a temporal change in the horizontal sealer position during the sealing period.
FIG. 9 is a diagram showing a temporal change in the horizontal sealer position during the sealing period.
FIG. 10 is a continuous diagram showing the change in the horizontal seal area in comparison with the presence or absence of impurities.
FIG. 11 is a continuous diagram showing the change in the lateral seal area in comparison with the presence or absence of impurities.
FIG. 12 is a bar graph showing the results of each example performed for
13 is a bar graph showing the results of a comparative example compared with each of the examples in FIG.
FIG. 14 is a diagram showing a change in the lateral sealer position when the seal pressure is controlled to be constant.
FIG. 15 is a continuous diagram showing changes in the lateral seal region when the seal pressure is controlled to be constant.
FIG. 16 is a continuous diagram showing changes in the lateral seal region when the seal pressure is controlled to be constant.
FIG. 17 is a view showing various modifications of the seal pressure change pattern.
FIG. 18 is a view showing various modified examples of a change pattern of the seal pressure.
[Explanation of symbols]
2 Filling tube
10 Feed roller
16 Vertical sealer
20 horizontal sealer
32 Servo motor
34 Rotary encoder (position detection means)
36 Servo amplifier
38 Control device (biting detection means)
Claims (6)
前記横シーラを開閉させる駆動手段と、
前記横シーラの開閉動作に伴い、その開閉ストローク中における位置情報を検出する位置検出手段と、
前記駆動手段により前記横シーラを閉じさせるとき、前記包材筒に与えるシール圧を時間の経過とともに2段階に変化させ、先の第1段階目のシール圧を被包装物の物性に応じて設定される検出用シール圧とし、後の第2段階目のシール圧を溶着用シール圧として横シールを行わせるシール圧調整手段と、
前記シール圧の変化に伴う前記位置情報の変化に基づき、前記横シーラによる被包装品の噛み込みの有無を検出する噛み込み検出手段と
を具備したことを特徴とする製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置。While forming a long packaging material around the filling tube in the longitudinal direction, it is fed out in the longitudinal direction, and in this feeding process, the seam of the packaging material is vertically sealed to form a packaging cylinder, and the filling tube In the bag making and filling machine that alternately performs the horizontal seal of the packaging cylinder and the cutting thereof and the filling of the packaging product from the filling tube into the packaging cylinder by the opening and closing operation of the lateral sealer at the bottom,
Drive means for opening and closing the horizontal sealer;
In accordance with the opening / closing operation of the horizontal sealer, position detecting means for detecting position information during the opening / closing stroke;
When the lateral sealer is closed by the driving means, the sealing pressure applied to the packaging cylinder is changed in two stages with the passage of time , and the first stage sealing pressure is set according to the physical properties of the package. A seal pressure adjusting means for performing a lateral seal with a sealing pressure for detection to be performed, and a sealing pressure at the second stage later as a sealing pressure for welding ;
A lateral sealer in a bag making and filling machine, comprising: a biting detection means for detecting whether or not a packaged product is bitten by the horizontal sealer based on a change in the positional information accompanying a change in the seal pressure. Bite detection device.
前記シール圧調整手段は被包装品の破砕強度に応じて前記検出用シール圧を前記溶着用シール圧よりも弱く設定することを特徴とする請求項1に記載の製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置。The physical properties are given by the crushing strength of the packaged product,
The sealing pressure adjusting means of the transverse sealer in the bag-making filling machine according to claim 1, characterized in that the set weaker than the welding sealing pressure of the detection sealing pressure in accordance with the crush strength of the packaged article Biting detection device.
前記シール圧調整手段は被包装品の破砕強度に応じて前記検出用シール圧を前記溶着用シール圧よりも強く設定することを特徴とする請求項1に記載の製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置。The physical properties are given by the crushing strength of the packaged product,
2. The horizontal sealer of the bag making and filling machine according to claim 1 , wherein the sealing pressure adjusting means sets the detection sealing pressure stronger than the welding sealing pressure according to the crushing strength of the packaged product. Biting detection device.
前記位置検出手段は前記サーボモータの回転角位置を表す帰還パルスを出力するエンコーダを含み、かつ、前記帰還パルスに基づいて前記位置情報を検出することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置。The drive means includes a servo motor driven based on a predetermined position command pulse,
It said position detecting means includes an encoder that outputs a feedback pulse which represents the rotational angle position of the servo motor, and any one of claims 1 to 3, characterized by detecting the positional information based on the feedback pulse A lateral sealer biting detection device in the bag making and filling machine according to claim 1.
前記位置検出手段は前記サーボモータの回転角位置を表す帰還パルスを出力するエンコーダを含み、かつ、前記帰還パルスに基づいて前記位置情報を検出し、
前記噛み込み検出手段は、前記横シーラが閉位置にある間に入力された前記帰還パルスの総数に基づき前記噛み込みの有無を検出することを特徴とする請求項1に記載の製袋充填機における横シーラの噛み込み検出装置。The drive means includes a servo motor driven based on a predetermined position command pulse,
The position detection means includes an encoder that outputs a feedback pulse representing a rotation angle position of the servo motor, and detects the position information based on the feedback pulse,
2. The bag making and filling machine according to claim 1 , wherein the biting detection unit detects the presence or absence of the biting based on a total number of the feedback pulses input while the horizontal sealer is in a closed position. Intrusion detection device for horizontal sealer.
前記横シーラの開閉ストローク中における位置情報を検出しながら、前記横シーラの閉動作時に前記包材筒に与えるシール圧を時間の経過とともに2段階的に変化させ、先の第1段階目のシール圧を被包装物の物性に応じて設定される検出用シール圧とし、後の第2段階目のシール圧を溶着用シール圧として横シールを行わせることで、このシール圧の変化に伴う前記位置情報の変化に基づき、前記横シーラによる被包装品の噛み込みの有無を検出することを特徴とする製袋充填機における横シーラの噛み込み検出方法。While forming a long packaging material around the filling tube in the longitudinal direction, it is fed out in the longitudinal direction, and in this feeding process, the seam of the packaging material is vertically sealed to form a packaging cylinder, and the filling tube In the bag making and filling machine that alternately performs the horizontal seal of the packaging cylinder and the cutting thereof and the filling of the packaging product from the filling tube into the packaging cylinder by the opening and closing operation of the lateral sealer at the bottom,
While detecting the position information during the opening / closing stroke of the horizontal sealer, the sealing pressure applied to the packaging cylinder during the closing operation of the horizontal sealer is changed in two stages over time, and the first stage seal The pressure is set as a seal pressure for detection that is set according to the physical properties of the package, and the seal pressure in the second stage is used as the seal pressure for welding to cause a lateral seal, so that the change in the seal pressure is accompanied by the above-mentioned A method for detecting biting of a horizontal sealer in a bag making and filling machine, wherein the presence or absence of biting of an article to be packaged by the horizontal sealer is detected based on a change in position information.
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