JP7457474B2

JP7457474B2 - Packaging abnormality detection device for bag making and filling machine

Info

Publication number: JP7457474B2
Application number: JP2019166565A
Authority: JP
Inventors: 一生竹内
Original assignee: Tokyo Automatic Machinery Works Ltd
Current assignee: Tokyo Automatic Machinery Works Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: JP2021041981A

Description

本発明は、製袋充填機に設けた横シール装置等において包材のシール異常を検出する包装異常検出装置に関する。 The present invention relates to a packaging abnormality detection device for detecting seal abnormalities of packaging materials in a horizontal sealing device or the like provided in a bag making and filling machine.

従来、内容物を充填した袋を連続して形成する製袋充填機は、筒状に巻いて縦シールしたフィルムを横シーラで横シールすることで袋の底部をシールし、内容物を充填した後で頂部を横シールして切断している。 Conventionally, a bag-making and filling machine that continuously forms bags filled with contents seals the bottom of the bag by sealing the film that has been rolled into a cylindrical shape and sealed vertically with a horizontal sealer, and after filling the bag with the contents, seals the top horizontally and cuts it.

例えば特許文献１に記載された製袋充填機は、噛み込み判定手段によって横シーラの閉じ位置と噛み込み判定しきい値により横シール装置による内容物の噛み込みの有無を判定する。そして、横シーラの閉じ位置に関する変動要因に対応して噛み込み判定しきい値補正手段によって噛み込み判定しきい値を補正している。 For example, the bag making and filling machine described in Patent Document 1 uses a jamming determination means to determine whether the contents are jammed by the horizontal sealing device based on the closed position of the horizontal sealer and a jamming determination threshold.The jamming determination threshold is then corrected by a jamming determination threshold correction means in response to fluctuation factors related to the closed position of the horizontal sealer.

特開２０１９－１１０９１号公報JP 2019-11091 Publication

しかしながら、上述の特許文献１に記載された製袋充填機では、噛み込みの有無の判断は横シール装置の閉じ位置の検出という、１種のパラメータで行っていた。この場合、包材のシール代に内容物の噛み込みの有無を判断する際に噛み込みの検出精度が十分でないことがあった。また、縦シール部の影響による横シール部の厚みの差等の要因によって噛み込みの有無の検出精度に限界があった。 However, in the bag making and filling machine described in Patent Document 1 mentioned above, the presence or absence of jamming is determined based on one type of parameter: detection of the closed position of the lateral sealing device. In this case, when determining whether or not the content is caught in the sealing margin of the packaging material, the detection accuracy of the content may not be sufficient. Furthermore, there is a limit to the accuracy of detecting the presence or absence of jamming due to factors such as the difference in thickness of the horizontal seal portion due to the influence of the vertical seal portion.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、異物の噛み込みの有無をより高精度に検出できるようにした製袋充填機の包装異常検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a packaging abnormality detection device for a bag-forming-filling machine that is capable of detecting the presence or absence of foreign matter trapped with higher precision.

本発明による製袋充填機の包装異常検出装置は、包装異常に影響する２種以上のパラメータの良品の値を予め記憶する記憶手段と、２種以上のパラメータの新たな値を検出するパラメータ取得手段と、２種以上のパラメータの良品の値と２種以上のパラメータの新たな値とに基づいて特徴量を演算する特徴量演算手段と、特徴量が２種以上のパラメータの良品の値に基づいて規定された閾値を外れる場合に異常と判断する包袋異常判断手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、記憶手段に記憶した２種以上のパラメータの良品の値に基づいて閾値を規定でき、パラメータ取得手段で検出した２種以上の新たなパラメータと閾値との関係により包袋異常判断手段で異常の有無を判定できる。 The packaging abnormality detection device for a bag make-fill machine according to the present invention is characterized in comprising a memory means for pre-storing values of two or more non-defective parameters which affect packaging abnormalities, a parameter acquisition means for detecting new values of the two or more parameters, a feature calculation means for calculating feature values based on the non-defective values of the two or more parameters and the new values of the two or more parameters, and a bag abnormality judgment means for judging an abnormality if the feature values deviate from a prescribed threshold value based on the non-defective values of the two or more parameters.
According to the present invention, a threshold value can be defined based on the non-defective values of two or more parameters stored in the memory means, and the presence or absence of an abnormality can be determined by the pouch abnormality judgment means based on the relationship between the threshold value and two or more new parameters detected by the parameter acquisition means.

また、包装異常は横シール装置による包材の横シール時の異物噛み込みであり、包袋異常判断手段は異物の噛み込みを判断する噛み込み判断手段であることが好ましい。
包材の横シール時に異物の噛み込みがあった場合、包袋異常判断手段によって包装異常を判定できる。 Further, it is preferable that the packaging abnormality is a foreign object caught during the horizontal sealing of the packaging material by the horizontal sealing device, and the packaging abnormality determining means is a jamming determining means for determining whether the foreign object is caught.
If a foreign object is caught during horizontal sealing of the packaging material, packaging abnormality can be determined by the packaging abnormality determining means.

また、特徴量演算手段における特徴量は、２種以上のパラメータの良品の値と新たに取得したパラメータの値に基づいて算出されるマハラノビス距離であり、包袋異常判断手段は、マハラノビス距離が２種以上のパラメータの良品の値に基づいて規定した閾値から外れる場合に異常と判定することができる。 The feature in the feature calculation means is the Mahalanobis distance calculated based on the non-defective values of two or more parameters and the newly acquired parameter values, and the filer anomaly determination means can determine an anomaly when the Mahalanobis distance deviates from a threshold value defined based on the non-defective values of two or more parameters.

また、２種以上のパラメータ等から算出された特徴量が閾値を逸脱しないと判断された場合に、記憶手段の２種以上のパラメータの値を更新または追加するようにしてもよい。
記憶手段に記憶された２種以上のパラメータの良品の値を、閾値を逸脱しない２種以上の新たなパラメータに置き換えまたは追加することで、正常の範囲が変化した場合でも噛み込みを高精度に検出できる。 Furthermore, when it is determined that the feature quantity calculated from two or more parameters does not deviate from a threshold value, the values of the two or more parameters in the storage means may be updated or added.
By replacing or adding the good values of two or more parameters stored in the storage means with two or more new parameters that do not deviate from the threshold, the bite can be detected with high precision even if the normal range changes. Can be detected.

本発明による製袋充填機の包装異常検出装置によれば、２種以上のパラメータの良品の値と２種以上のパラメータの良品の値とに基づいて特徴量演算手段で特徴量を演算し、特徴量が２種以上のパラメータの良品の値に基づいて規定された閾値を外れる場合に異常と判断することで、従来１種のパラメータでは検出できなかった包装異常を高精度に判別することができる。 According to the packaging abnormality detection device for a bag making and filling machine according to the present invention, the feature amount is calculated by the feature amount calculation means based on the values of the non-defective product of two or more types of parameters and the values of the non-defective product of the two or more types of parameters, By determining an abnormality when the feature value deviates from a predetermined threshold based on the values of two or more parameters for non-defective products, packaging abnormalities that could not be detected using a single parameter can be determined with high accuracy. can.

本発明の実施形態による縦型製袋充填機の要部説明図である。1 is an explanatory diagram of a main portion of a vertical bag making and filling machine according to an embodiment of the present invention. 横シール装置の説明図である。It is an explanatory view of a horizontal sealing device. 包装異常検出装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a packaging abnormality detection device. 閉じ位置データ及び熱流データと確率密度を３次元で表示したグラフである。13 is a graph showing closed position data, heat flow data, and probability density in three dimensions. 閉じ位置データ及び熱流データに基づくマハラノビス距離を等高線状に表示した図である。13 is a diagram showing Mahalanobis distances based on closing position data and heat flow data in the form of contour lines. FIG. 図５に示すマハラノビス距離を真円に補正した図である。FIG. 6 is a diagram in which the Mahalanobis distance shown in FIG. 5 is corrected to a perfect circle. 横シール装置の閉じ位置の時系列データを示すグラフである。It is a graph showing time series data of the closed position of the horizontal sealing device. 図７に示す閉じ位置データの分布図である。8 is a distribution diagram of the closed position data shown in FIG. 7. FIG. 横シール装置の閉じ位置の時系列及び熱流データと閾値との関係を示すグラフである。It is a graph showing the relationship between the time series of the closed position of the lateral sealing device, heat flow data, and threshold values.

以下、本発明の実施形態による製袋充填機１の包装異常検出装置２について添付図面により説明する。
図１に示す実施形態による製袋充填機１は、包材としてのフィルムｆを繰り出すフィルム供給装置３と繰り出されたフィルムｆから袋Ｆを製造する縦型製袋充填機４とを備えている。フィルム供給装置３は、シート状のフィルムｆを繰り出すフィルムロール６と、繰り出されたフィルムｆを縦型製袋充填機４に搬送する複数のローラを配設させたローラ機構７とを備えている。 Hereinafter, a packaging abnormality detection device 2 of a bag making and filling machine 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The bag making and filling machine 1 according to the embodiment shown in FIG. 1 includes a film supplying device 3 that feeds out a film f as a packaging material, and a vertical bag making and filling machine 4 that manufactures bags F from the fed out film f. . The film supply device 3 includes a film roll 6 that feeds out a sheet-like film f, and a roller mechanism 7 equipped with a plurality of rollers that conveys the fed film f to the vertical bag-forming-filling machine 4. .

縦型製袋充填機４は、内容物を投入するホッパ９の下部に製袋チューブ１０が上下方向に設置されている。フィルムロール６のローラ機構７から搬送されるフィルムｆはフォーマ１１でガイドされて製袋チューブ１０に供給されて筒状に成形される。製袋チューブ１０の下端部は袋Ｆの水平断面形状に応じた筒状に形成されている。製造された袋Ｆは縦シール部Ｆ１と底部シール部Ｆ２と頂部シール部Ｆ３を有している。製袋チューブ１０で筒状に成形されたフィルムｆは合掌された周方向両端部が縦シーラ１２で上下方向にシールされる。 In the vertical bag making and filling machine 4, a bag making tube 10 is installed vertically below a hopper 9 into which the contents are fed. The film f conveyed from the roller mechanism 7 of the film roll 6 is guided by a former 11 and fed to the bag making tube 10, where it is formed into a cylindrical shape. The lower end of the bag making tube 10 is formed into a cylindrical shape according to the horizontal cross-sectional shape of the bag F. The manufactured bag F has a vertical seal section F1, a bottom seal section F2, and a top seal section F3. The film f formed into a cylindrical shape by the bag making tube 10 has both folded circumferential ends sealed vertically by a vertical sealer 12.

筒状のフィルムｆは製袋チューブ１０に沿って繰り出しベルト１３で間欠的に下方に搬送される。製袋チューブ１０の下方に搬送される筒状のフィルムｆは、横シール装置１５によって先行する袋Ｆの上端開口である頂部シール部Ｆ３を封止すると共に次の袋Ｆの底部シール部Ｆ２を封止する。底部シール部Ｆ２を封止された袋Ｆはホッパ９から落下する内容物が充填され、その上端開口の頂部シール部Ｆ３と次の袋Ｆの底部シール部Ｆ２が横シール装置１５で同時に封止されてその間が図示しないカッタでカットされる。このようにして、袋Ｆが順次製造される。 The cylindrical film f is intermittently conveyed downward along the bag making tube 10 by a feed belt 13. The cylindrical film f conveyed below the bag-making tube 10 seals the top seal part F3, which is the upper end opening of the preceding bag F, by the horizontal sealing device 15, and also seals the bottom seal part F2 of the next bag F. Seal. The bag F with the bottom seal part F2 sealed is filled with the contents falling from the hopper 9, and the top seal part F3 of the upper end opening and the bottom seal part F2 of the next bag F are simultaneously sealed by the horizontal sealing device 15. Then, the space between them is cut with a cutter (not shown). In this way, the bags F are manufactured one after another.

次に、縦型製袋充填機４の横シール装置１５について図２により説明する。
図２において、横シール装置１５は製袋チューブ１０の下方で、製袋チューブ１０から繰り出される筒状のフィルムｆに直交する水平面内に配設されている。横シール装置１５には、筒状のフィルムｆを挟んで両側に一対のヒータブロック１６ａ、１６ｂが開閉可能に配設されている。ヒータブロック１６ａ、１６ｂは図示しないカッタを挟んで上側部分に袋Ｆの底部シール部Ｆ２をシールする部分、下側部分に袋Ｆの頂部シール部Ｆ３をシールする部分を有している。横シール装置１５には図３に示す包装異常検出装置２が設けられている。 Next, the horizontal sealing device 15 of the vertical bag making and filling machine 4 will be described with reference to FIG.
In Figure 2, the lateral sealing device 15 is disposed below the bag-making tube 10 in a horizontal plane perpendicular to the tubular film f unwound from the bag-making tube 10. A pair of heater blocks 16a, 16b are disposed in the lateral sealing device 15 on either side of the tubular film f so as to be able to open and close. The heater blocks 16a, 16b sandwich a cutter (not shown) and have an upper portion which seals the bottom seal portion F2 of the bag F and a lower portion which seals the top seal portion F3 of the bag F. The lateral sealing device 15 is provided with a packaging abnormality detection device 2 shown in Figure 3.

各ヒータブロック１６ａ、１６ｂには一対の軸部１７、１７がヒータブロック１６ａ、１６ｂに直交する方向に配設されている。軸部１７、１７の両端には横シーラブラケット１８と連結ブラケット１９とが連結されている。横シーラブラケット２０は軸部１７を貫通させてスライド可能に支持されている。軸部１７、１７と横シーラブラケット１８及び連結ブラケット１９は四角形枠状に形成され、図示しない継手に支持されて軸部１７の長手方向に往復移動可能とされている。 Each heater block 16a, 16b has a pair of shaft portions 17, 17 arranged in a direction perpendicular to the heater blocks 16a, 16b. A horizontal sealer bracket 18 and a connecting bracket 19 are connected to both ends of the shaft parts 17, 17. The horizontal sealer bracket 20 is slidably supported through the shaft portion 17. The shaft portions 17, 17, the horizontal sealer bracket 18, and the connecting bracket 19 are formed into a rectangular frame shape, and are supported by a joint (not shown) to be able to reciprocate in the longitudinal direction of the shaft portion 17.

横シーラブラケット１８には一方のヒータブロック１６ａが連結されている。横シーラブラケット２０には他方のヒータブロック１６ｂが連結されている。横シーラブラケット２０と連結ブラケット１９との間にはクランク軸状の第一連係部材２２と第二連係部材２３とが配設されている。第一連係部材２２は第一モータＭ１と、その出力軸に長手方向中央で連結されたクランクレバー２４ａと、クランクレバー２４ａの両端にそれぞれ回動可能に支持されたクランクアーム２５ａとを有している。
一方のクランクアーム２５ａの一端は横シーラブラケット２０に支承され、他方のクランクアーム２５ａの端部は連結ブラケット１９に支承されている。第二連係部材２３も第一連係部材２２と同様な構成を有しており、第二モータＭ２と、クランクレバー２４ｂと、その両側のクランクアーム２５ｂとをそれぞれ有している。 One heater block 16a is connected to the horizontal sealer bracket 18. The other heater block 16b is connected to the horizontal sealer bracket 20. A crankshaft-shaped first linking member 22 and a second linking member 23 are disposed between the horizontal sealer bracket 20 and the connecting bracket 19. The first linking member 22 has a first motor M1, a crank lever 24a connected to the output shaft of the first motor M1 at the center in the longitudinal direction, and crank arms 25a rotatably supported on both ends of the crank lever 24a.
One end of one crank arm 25a is supported by the horizontal seal bracket 20, and the other end of the crank arm 25a is supported by the connecting bracket 19. The second linking member 23 has a similar configuration to the first linking member 22, and includes a second motor M2, a crank lever 24b, and crank arms 25b on both sides thereof.

図２において、第一モータＭ１を時計回りに、第二モータＭ２を反時計回りに回転させると第一連係部材２２と第二連係部材２３が収縮して横シーラブラケット２０及びヒータブロック１６ｂが他方のヒータブロック１６ａから離間する方向に移動する。これに連動して連結ブラケット１９がヒータブロック１６ｂ側に近づくため、ヒータブロック１６ａはヒータブロック１６ｂから離間する方向に移動する。
これとは逆に、第一モータＭ１を反時計回り、第二モータＭ２を時計回りに回転させると第一連係部材２２及び第二連係部材２３が伸張して横シーラブラケット２０及びヒータブロック１６ｂが他方のヒータブロック１６ａに近づく方向に移動する。これに連動して連結ブラケット１９がヒータブロック１６ｂから離間する方向に移動するため、ヒータブロック１６ａはヒータブロック１６ｂに接近する方向に移動する。そして、ヒータブロック１６ａ、１６ｂで筒状のフィルムｆを挟んで押圧して加熱シールする。 In FIG. 2, when the first motor M1 is rotated clockwise and the second motor M2 is rotated counterclockwise, the first linking member 22 and the second linking member 23 contract, and the horizontal sealer bracket 20 and the heater block 16b are moved to the other side. The heater block 16a moves in a direction away from the heater block 16a. In conjunction with this, the connection bracket 19 approaches the heater block 16b, so the heater block 16a moves in a direction away from the heater block 16b.
On the contrary, when the first motor M1 is rotated counterclockwise and the second motor M2 is rotated clockwise, the first linking member 22 and the second linking member 23 are expanded, and the horizontal sealer bracket 20 and the heater block 16b are rotated. It moves in the direction approaching the other heater block 16a. In conjunction with this, the connection bracket 19 moves in a direction away from the heater block 16b, so the heater block 16a moves in a direction toward the heater block 16b. Then, the cylindrical film f is sandwiched and pressed between the heater blocks 16a and 16b for heat sealing.

第一モータＭ１には第一モータＭ１の位置検出手段として例えばエンコーダ２８ａが設置され、第一モータＭ１の回転角度（回転量)を検出する。第二モータＭ２には第二モータＭ２の位置検出手段としてエンコーダ２８ｂが設置され、エンコーダ２８ｂで第二モータＭ２の回転角度（回転量)を検出する。第一モータＭ１の回転角度及び第二モータＭ２の回転角度に基づいて、後述するフィルムｆ（袋Ｆの底部シール部Ｆ２及び頂部シール部Ｆ３）の閉じ位置データに変換可能である。
また、ヒータブロック１６ａ、１６ｂには温度センサ３１ａ、３１ｂが設置され、温度センサ３１ａ、３１ｂによってヒータブロック１６ａ、１６ｂの温度を測定して後述する熱流データに変換可能である。 For example, an encoder 28a is installed in the first motor M1 as a position detection means for the first motor M1, and detects the rotation angle (rotation amount) of the first motor M1. An encoder 28b is installed in the second motor M2 as a position detection means for the second motor M2, and the encoder 28b detects the rotation angle (rotation amount) of the second motor M2. Based on the rotation angle of the first motor M1 and the rotation angle of the second motor M2, it can be converted into closing position data of the film f (bottom seal portion F2 and top seal portion F3 of the bag F), which will be described later.
Further, temperature sensors 31a and 31b are installed in the heater blocks 16a and 16b, and the temperatures of the heater blocks 16a and 16b can be measured by the temperature sensors 31a and 31b and converted into heat flow data to be described later.

次に横シール装置１５の包装異常検出装置２について図３により説明する。包装異常検出装置２は横シール装置１５でフィルムｆ(袋Ｆ)の底部シール部Ｆ２及び頂部シール部Ｆ３を加熱シールする際に内容物等の異物の噛み込みによるシール不良（異常）を検出するものである。
包装異常検出装置２は、第１パラメータ取得手段３０と第２パラメータ取得手段３２とを備えている。第１パラメータ取得手段３０は、エンコーダ２８ａ、２８ｂで検出された第一モータＭ１及び第二モータＭ２の回転角度データをそれぞれ演算してフィルムｆ（袋Ｆ）の閉じ位置データに変換する。
閉じ位置データはフィルムｆ（袋Ｆ）の頂部シール部Ｆ３及び／または底部シール部Ｆ２の加熱シール部分での異物の噛み込みの有無によって値が増減される。また、第一モータＭ１及び第二モータＭ２の回転角度データは第１パラメータ取得手段３０によってフィードバック制御して指示トルク値に基づいて第一モータＭ１と第二モータＭ２を出力制御する。 Next, the packaging abnormality detection device 2 of the horizontal sealing device 15 will be described with reference to Figure 3. The packaging abnormality detection device 2 detects sealing defects (abnormalities) caused by foreign objects such as contents getting caught when the bottom seal portion F2 and the top seal portion F3 of the film f (bag F) are heat-sealed by the horizontal sealing device 15.
The packaging abnormality detection device 2 includes a first parameter acquisition means 30 and a second parameter acquisition means 32. The first parameter acquisition means 30 calculates the rotation angle data of the first motor M1 and the second motor M2 detected by the encoders 28a, 28b, respectively, and converts the data into closing position data of the film f (bag F).
The closing position data value increases or decreases depending on the presence or absence of a foreign object caught in the heat sealed portion of the top sealed portion F3 and/or the bottom sealed portion F2 of the film f (bag F). In addition, the rotation angle data of the first motor M1 and the second motor M2 is feedback-controlled by a first parameter acquisition means 30, and the output of the first motor M1 and the second motor M2 is controlled based on a command torque value.

また、第２パラメータ取得手段３２は、温度センサ３１ａ、３１ｂで測定されたヒータブロック１６ａ、１６ｂの温度を熱流のデータに変換する。熱流は熱の時間当たりの移動量と方向を示すものである。熱量は、フィルムｆを挟むヒータブロック１６ａ、１６ｂ間を流れるエネルギー（J＝ジュール）であり、フィルムｆの加熱シールに関係するデータである。フィルムｆの新たに取得した閉じ位置データと熱流データはそれぞれ特徴量演算手段３７へ送信される。
図４は取得した閉じ位置データ及び熱流データの分布を確率密度関数で表したものである。 Further, the second parameter acquisition means 32 converts the temperatures of the heater blocks 16a, 16b measured by the temperature sensors 31a, 31b into heat flow data. Heat flow indicates the amount and direction of heat movement per unit of time. The amount of heat is the energy (J=joule) flowing between the heater blocks 16a and 16b sandwiching the film f, and is data related to heat sealing of the film f. The newly acquired closing position data and heat flow data of the film f are each transmitted to the feature calculation means 37.
FIG. 4 shows the distribution of the acquired closed position data and heat flow data using a probability density function.

包装異常検出装置２では、記憶手段３４において、書き換え可能な第一記憶手段３５と第二記憶手段３６を有している。第一記憶手段３５は、予め測定されたフィルム閉じ位置データの正常値(パラメータの良品の値)データ群を第１パラメータとして記憶している。また、第二記憶手段３６は、予め測定されたフィルムｆの熱流データの正常値データ群(パラメータの良品の値)を第２パラメータとして記憶している。
正常値データ群(パラメータの良品の値)とは、袋Ｆ(フィルムｆ)の底部シール部Ｆ２と頂部シール部Ｆ３の加熱シール部分において異物の噛み込みが認められない、または許容範囲内である複数の閉じ位置データ群と熱流データ群を示すものである。
そして、第一記憶手段３５と第二記憶手段３６に記憶されたデータ群の個々のパラメータは互いに対応している。 In the packaging abnormality detection device 2, the storage means 34 includes a rewritable first storage means 35 and a second storage means 36. The first storage means 35 stores a data group of normal values (parameter values of non-defective products) of film closing position data measured in advance as a first parameter. Further, the second storage means 36 stores a group of normal value data (parameter values of non-defective products) of heat flow data of the film f measured in advance as a second parameter.
The normal value data group (parameter values of non-defective products) means that no foreign matter is found in the heat-sealed parts of the bottom seal part F2 and the top seal part F3 of the bag F (film f), or it is within the allowable range. It shows a plurality of closed position data groups and heat flow data groups.
The individual parameters of the data groups stored in the first storage means 35 and the second storage means 36 correspond to each other.

包装異常検出装置２では、第１パラメータ取得手段３０、第２パラメータ取得手段３２、第一記憶手段３５、第二記憶手段３６にそれぞれ電気的に接続された特徴量演算手段３７が設けられている。特徴量演算手段３７では、第一記憶手段３５からフィルムｆの閉じ位置データの正常値データ群が入力され、第二記憶手段３６から熱流データの正常値データ群が入力される。
これらの正常値データ群によって、特徴量演算手段３７では、図５に示すように、閉じ位置データ及び熱流データの２種のパラメータを縦軸及び横軸としてマハラノビス距離、即ち複数の等高線状の多重楕円からなる等マハラノビス距離線を表示することができる。等マハラノビス距離線は相関係数によって長径と短径の比が規定された楕円である。 The packaging abnormality detection device 2 is provided with a feature amount calculation means 37 electrically connected to the first parameter acquisition means 30, the second parameter acquisition means 32, the first storage means 35, and the second storage means 36. The feature amount calculation means 37 receives an input of a set of normal value data for the closing position data of the film f from the first storage means 35, and an input of a set of normal value data for the heat flow data from the second storage means 36.
Using these normal value data groups, the feature amount calculation means 37 can display the Mahalanobis distance, i.e., an equal Mahalanobis distance line consisting of multiple contour-like ellipses, with two types of parameters, the closing position data and the heat flow data, on the vertical and horizontal axes, as shown in Fig. 5. The equal Mahalanobis distance line is an ellipse whose major axis/minor axis ratio is determined by the correlation coefficient.

ここで、２種のパラメータ（閉じ位置データ、熱流データ）を２変量とし、それぞれが正規化されたデータの場合、そのマハラノビス距離Ｄは公知の次式で表すことができる。正規化は第一記憶手段３５、第二記憶手段３６に記憶された正常値データ群によりそれぞれ行う。 Here, when the two types of parameters (closed position data and heat flow data) are bivariate and each is normalized data, the Mahalanobis distance D can be expressed by the following well-known formula. Normalization is performed using the normal value data groups stored in the first storage means 35 and the second storage means 36, respectively.

なお、Ｘは閉じ位置データ
Ｙは熱流データ、
ｋはパラメータの種類の数であり、この場合は２である。
ｒはＸ，Ｙの相関係数で、次式で表すことができる。

In addition, X is closed position data, Y is heat flow data,
k is the number of parameter types, which is 2 in this case.
r is a correlation coefficient between X and Y, which can be expressed by the following equation.

また、第１パラメータ取得手段３０と第２パラメータ取得手段３２から入力される新たに取得した閉じ位置データ及び熱流データ(パラメータの新たな値)の相関データを、図５に示す等マハラノビス距離線を示す閾値Ｓに重ねて、マハラノビス距離即ち特徴量としてプロットすることができる。
特徴量演算手段３７には、等マハラノビス距離線と新たに取得した閉じ位置データ及び熱流データの相関データのマハラノビス距離との関係から異物の噛み込みの有無を判断する噛み込み判断手段３９が接続されている。噛み込み判断手段３９にはマハラノビス距離の閾値Ｓを決定する閾値設定手段４０が接続されている。 Furthermore, the correlation data of the newly acquired closing position data and heat flow data (new parameter values) input from the first parameter acquisition means 30 and the second parameter acquisition means 32 can be plotted as the Mahalanobis distance, i.e., feature, superimposed on the threshold value S indicating the equal Mahalanobis distance line shown in Figure 5.
A jamming determination means 39 for determining whether or not a foreign object is jammed based on the relationship between the equal Mahalanobis distance line and the Mahalanobis distance of the correlation data of the newly acquired closing position data and heat flow data is connected to the feature calculation means 37. A threshold setting means 40 for determining a threshold value S of the Mahalanobis distance is connected to the jamming determination means 39.

閾値設定手段４０では、第１パラメータ取得手段３０と第２パラメータ取得手段３２から入力される新たに取得した閉じ位置データと熱流データとの関係でその分散の度合いから、例えば標準偏差が３σの距離にある最も外側の等マハラノビス距離線を選択して閾値Ｓを設定する。そして、噛み込み判断手段３９によって、プロットした全ての新たな閉じ位置データ及び熱流データの相関データについて閾値Ｓの範囲内であれば正常値と判断し、範囲外であれば異常値と判断する。図５によれば、ｑ１、ｑ２の閉じ位置データ及び熱流データが閾値Ｓの範囲を外れた異常値と認定される。
なお、閉じ位置データ及び熱流データの相関のない真円のものが図６に示されている。この場合、中心(平均値)からの距離がマハラノビス距離である。 The threshold value setting means 40 determines, for example, a distance with a standard deviation of 3σ based on the degree of dispersion between the newly acquired closed position data input from the first parameter acquisition means 30 and the second parameter acquisition means 32 and the heat flow data. The outermost equi-Mahalanobis distance line in is selected and the threshold value S is set. Then, the jamming determining means 39 determines that all of the plotted correlation data of the new closing position data and heat flow data is a normal value if it is within the range of the threshold value S, and is determined to be an abnormal value if it is outside the range. According to FIG. 5, the closed position data and heat flow data of q1 and q2 are recognized as abnormal values outside the range of the threshold value S.
Note that FIG. 6 shows a perfect circle in which the closed position data and heat flow data have no correlation. In this case, the distance from the center (average value) is the Mahalanobis distance.

なお、第１パラメータ取得手段３０と第２パラメータ取得手段３２から入力される新たな閉じ位置データと熱流データが全て正常値(良品の値)と認定された場合、これらの閉じ位置データと熱流データの正常値データ群を第一記憶手段３５及び第二記憶手段３６に書き換えて記憶する。これによって、第一記憶手段３５及び第二記憶手段３６の正常値データ群を随時書き換えて更新できるため、正常値の範囲が時間等の経過と共に変化する場合でも噛み込みを高精度に検出できる。
特徴量演算手段３７のマハラノビス距離によって製造される袋Ｆの底部シール部Ｆ２や頂部シール部Ｆ３の横シール部分が噛み込みによって異常と判断された場合、縦型製袋充填機４の作動を停止させて外筒する袋Ｆを取り除く。或いは、縦型製袋充填機４を停止させることなく袋Ｆを順次製造して、異常と判断された袋Ｆを製造ラインから外すことができる。 Note that if all new closed position data and heat flow data input from the first parameter acquisition means 30 and the second parameter acquisition means 32 are certified as normal values (values of good products), these closed position data and heat flow data The normal value data group is rewritten and stored in the first storage means 35 and the second storage means 36. As a result, the normal value data group in the first storage means 35 and the second storage means 36 can be rewritten and updated at any time, so that even if the range of normal values changes over time, it is possible to detect a bite with high accuracy.
If the horizontal seal portions of the bottom seal portion F2 and top seal portion F3 of the bag F manufactured by the Mahalanobis distance of the feature calculation means 37 are judged to be abnormal due to biting, the operation of the vertical bag making and filling machine 4 is stopped. Then remove the outer bag F. Alternatively, bags F can be manufactured one after another without stopping the vertical bag making and filling machine 4, and bags F determined to be abnormal can be removed from the manufacturing line.

次に、比較例として、エンコーダ２８ａ、２８ｂで測定した新たな閉じ位置データを１種のパラメータとして取得した場合における縦型製袋充填機４の包装異常検出方法について説明する。
図７において、走行するフィルムｆを横シール装置１５で加熱シールしてフィルムｆから袋Ｆを順次製造する場合、閉じ位置データを順次取得してプロットしたグラフである。図において、縦軸が閉じ位置データ、横軸が測定回数である。図８は、このグラフを正規分布図に表示したものである。この場合、標準偏差をσとして±３σの範囲内に９９．７％の閉じ位置データが含まれ、これらを正常値として判断することができる。 Next, as a comparative example, a packaging abnormality detection method of the vertical bag-forming-filling machine 4 will be described in the case where new closing position data measured by the encoders 28a and 28b is acquired as one type of parameter.
In FIG. 7, when the running film f is heated and sealed by the horizontal sealing device 15 to sequentially manufacture bags F from the film f, it is a graph in which closing position data is sequentially acquired and plotted. In the figure, the vertical axis is the closed position data, and the horizontal axis is the number of measurements. FIG. 8 shows this graph as a normal distribution diagram. In this case, 99.7% of the closed position data is included within the range of ±3σ, where the standard deviation is σ, and these can be determined as normal values.

図９は、この閉じ位置データを熱流データとの相関関係で横軸と縦軸にプロットしたものである。図９において、閉じ位置データだけでなく熱流データの標準偏差もσとして±３σの範囲内に９９．７％の熱流データが含まれる。比較例で判断した閉じ位置データと熱流データをそれぞれ±３σの範囲を閾値として仕切ると、上限の+３σを外れる閉じ位置データｐ１と下限－３σを外れる閉じ位置データｐ２が噛み込みの異常値であり、不良品と認定される。
しかしながら、閉じ位置データ及び熱流データの±３σの範囲内であっても、正常値の多数の閉じ位置データ群、熱流データ群から離れたデータｑ１とｑ２は異常値の可能性が高い。しかし、１種のパラメータによる包装異常検出方法では、これらのデータｑ１、ｑ２は閉じ位置データ及び熱流データのいずれであっても正常値の範囲内と判定されてしまう。
この点を考慮して、上述した本発明の実施形態のように、２種のパラメータを用いてマハラノビス距離によって正常値と異常値を判別することで、より高精度な判断を行うことができる。 In FIG. 9, this closed position data is plotted on the horizontal and vertical axes in correlation with heat flow data. In FIG. 9, not only the closed position data but also the standard deviation of the heat flow data is defined as σ, and 99.7% of the heat flow data is included within the range of ±3σ. If the closed position data and heat flow data determined in the comparative example are each divided into ±3σ ranges as threshold values, the closed position data p1 that is outside the upper limit of +3σ and the closed position data p2 that is outside of the lower limit of -3σ are abnormal values for biting. Yes, it is recognized as a defective product.
However, even within the range of ±3σ of the closed position data and heat flow data, data q1 and q2 that are far from the normal closed position data group and heat flow data group are highly likely to be abnormal values. However, in the packaging abnormality detection method using one type of parameter, these data q1 and q2 are determined to be within the normal value range, regardless of whether they are the closed position data or the heat flow data.
In consideration of this point, as in the embodiment of the present invention described above, more accurate judgment can be made by distinguishing between normal values and abnormal values based on the Mahalanobis distance using two types of parameters.

上述したように本実施形態による製袋充填機１の包装異常検出装置２によれば、２種のパラメータに基づいてマハラノビス距離により横シール装置１５の異物の噛み込みの有無によるシール異常の有無を判断できる。そのため、製造される袋Ｆについて横シール部分の包装異常の有無を高精度に検出できる。
しかも、第一記憶手段３５及び第二記憶手段３６の正常値データ群が随時更新可能であるので、正常値の範囲が経時的に変化する場合でもこれに応じて噛み込みによる包装異常の検出精度を高精度に維持できる。 As described above, according to the packaging abnormality detection device 2 of the bag making and filling machine 1 according to the present embodiment, the presence or absence of a seal abnormality due to the presence or absence of foreign matter caught in the horizontal sealing device 15 is determined by the Mahalanobis distance based on two types of parameters. I can judge. Therefore, it is possible to detect with high precision whether or not there is any packaging abnormality in the horizontal seal portion of the manufactured bag F.
Moreover, since the normal value data group in the first storage means 35 and the second storage means 36 can be updated at any time, even if the range of normal values changes over time, the detection accuracy of packaging abnormalities due to biting can be adjusted accordingly. can be maintained with high precision.

以上、本発明の実施形態による製袋充填機１の包装異常検出装置２について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。 Although the packaging abnormality detection device 2 of the bag making and filling machine 1 according to the embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and within the scope of the gist of the present invention. Appropriate changes and substitutions are possible, and all of these are included in the present invention. Modifications of the present invention will be described below, but portions and members that are the same or similar to those of the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals and descriptions thereof will be omitted.

上述した実施形態による包装異常検出装置２では、パラメータとして閉じ位置データ及び熱流データからなる２種のデータ（２次元のデータ）を用いて横シール装置１５の噛み込みの有無による包装異常を判断している。しかし、本発明では、選択するパラメータは上記の２種類のパラメータに限定されるものではなく、種々のパラメータを採用できる。例えば、横シーラの速度、加速度、熱流積分値、熱流微分値、駆動用モータの電流値、力、力積、力微分値等、各種のパラメータを適宜採用することができる。 The packaging abnormality detection device 2 according to the embodiment described above uses two types of data (two-dimensional data) consisting of closed position data and heat flow data as parameters to determine a packaging abnormality based on the presence or absence of jamming of the horizontal sealing device 15. ing. However, in the present invention, the parameters to be selected are not limited to the above two types of parameters, and various parameters can be adopted. For example, various parameters such as the speed, acceleration, heat flow integral value, heat flow differential value, current value of the drive motor, force, impulse, force differential value, etc. of the lateral sealer can be appropriately employed.

また、採用するパラメータは２種に限定されるものではなく、製袋充填機１で用いる３種以上のパラメータを採用して、各パラメータの正常値データ群からマハラノビス距離またはパラメータの関係性の式を予め求めて、新たに取得するパラメータとの関係を噛み込みの有無による包装異常として判断してもよい。そのため、特徴量演算手段３７はマハラノビス距離に限定されるものではなく、主成分分析やニューラルネットワークを利用して算出することもできる。 In addition, the parameters to be adopted are not limited to two types, but three or more types of parameters used in the bag making and filling machine 1 are adopted, and the Mahalanobis distance or the relationship between the parameters is calculated from the normal value data group of each parameter. may be determined in advance and the relationship with the newly acquired parameter may be determined as a packaging abnormality based on the presence or absence of biting. Therefore, the feature calculation means 37 is not limited to the Mahalanobis distance, but can also be calculated using principal component analysis or a neural network.

なお、第１パラメータ取得手段３０と第２パラメータ取得手段３２はパラメータ取得手段に含まれる。
また、上述した実施形態では、縦型製袋充填機４の横シール装置１５について説明したが、本発明は製袋充填機１として横型製袋充填機に横シール装置や縦シール装置等のシール装置を取り付ける場合にも適用することができる。 The first parameter acquiring means 30 and the second parameter acquiring means 32 are included in the parameter acquiring means.
In addition, in the above-mentioned embodiment, a horizontal sealing device 15 of a vertical bag making and filling machine 4 is described, but the present invention can also be applied to a horizontal bag making and filling machine 1 that is equipped with a sealing device such as a horizontal sealing device or a vertical sealing device.

１製袋充填機
２包装異常判断装置
４縦型製袋充填機
１５横シール装置
１６ａ、１６ｂヒータブロック
２８ａ、２８ｂエンコーダ
３０第１パラメータ取得手段
３１ａ、３１ｂ温度センサ
３２第２パラメータ取得手段
３４記憶手段
３５第一記憶手段
３６第二記憶手段
３７特徴量演算手段
３９噛み込み判断手段
４０閾値設定手段
Ｍ１第一モータ
Ｍ２第二モータ
ｆフィルム
Ｆ袋 1 Bag making and filling machine 2 Packaging abnormality judgment device 4 Vertical bag making and filling machine 15 Horizontal sealing devices 16a, 16b Heater blocks 28a, 28b Encoder 30 First parameter acquisition means 31a, 31b Temperature sensor 32 Second parameter acquisition means 34 Storage means 35 First storage means 36 Second storage means 37 Feature amount calculation means 39 Biting determination means 40 Threshold value setting means M1 First motor M2 Second motor f Film F Bag

Claims

包装異常に影響する２種以上のパラメータの良品の値を予め記憶する記憶手段と、
前記２種以上のパラメータの新たな値を検出するパラメータ取得手段と、
前記２種以上のパラメータの良品の値と前記２種以上のパラメータの新たな値とに基づいて特徴量を演算する特徴量演算手段と、
前記特徴量が２種以上のパラメータの良品の値に基づいて規定された閾値を外れる場合に異常と判断する異常判断手段と、
を備え、
前記包装異常は横シール装置による包材の横シール時の異物噛み込みであり、
前記異常判断手段は異物の噛み込みを判断する噛み込み判断手段であり、
前記２種以上のパラメータのうち、１種のパラメータは、前記包材の横シール時に前記包材を挟むヒータブロック間を流れる熱の時間当たりの移動量と方向を示す熱流データである、
ことを特徴とする製袋充填機の包装異常検出装置。 a storage means for storing in advance values of good products for two or more parameters that affect packaging abnormalities;
parameter acquisition means for detecting new values of the two or more types of parameters;
feature amount calculation means for calculating a feature amount based on the values of non-defective products of the two or more types of parameters and new values of the two or more types of parameters;
Abnormality determining means for determining an abnormality when the feature value deviates from a threshold value defined based on values of non-defective products of two or more parameters;
Equipped with
The above-mentioned packaging abnormality is a foreign object caught during the horizontal sealing of the packaging material by the horizontal sealing device,
The abnormality determining means is a biting determining means for determining whether a foreign object is bitten,
Among the two or more types of parameters, one type of parameter is heat flow data indicating the amount and direction of movement per time of heat flowing between heater blocks sandwiching the packaging material during lateral sealing of the packaging material.
A packaging abnormality detection device for a bag making and filling machine, characterized in that:

前記特徴量演算手段における特徴量は、前記２種以上のパラメータの良品の値と新たに取得したパラメータの値に基づいて算出されるマハラノビス距離であり、
前記異常判断手段は、前記マハラノビス距離が前記２種以上のパラメータの良品の値に基づいて規定した前記閾値から外れる場合に異常と判定する請求項１に記載された製袋充填機の包装異常検出装置。 the feature amount in the feature amount calculation means is a Mahalanobis distance calculated based on the non-defective product values of the two or more types of parameters and the newly acquired parameter values;
2. A packaging abnormality detection device for a bag making and filling machine as described in claim 1, wherein the abnormality judgment means judges an abnormality to exist when the Mahalanobis distance deviates from the threshold value defined based on the values of the two or more parameters for non-defective products.

前記２種以上のパラメータの良品の値と前記２種以上のパラメータの新たな値から算出された特徴量が前記閾値を逸脱しないと判断された場合に、前記記憶手段の２種以上のパラメータの良品を更新または追加するようにした請求項１または２に記載された製袋充填機の包装異常検出装置。 When it is determined that the feature quantity calculated from the non-defective values of the two or more parameters and the new values of the two or more parameters does not deviate from the threshold, the values of the two or more parameters in the storage means are The packaging abnormality detection device for a bag making and filling machine according to claim 1 or 2, wherein a non-defective product is updated or added.