包装機
【課題】本発明の課題は、多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する包装機において溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することにある。
【解決手段】本発明に係る包装機３は、（ａ）ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムの溶着強度等の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力（以下「屈曲点対応挟持圧力」という）の情報および（ｂ）超音波の振幅の変化に対する多層フィルムの溶着強度等の変化曲線における屈曲点に対応する超音波の振幅（以下「屈曲点対応振幅」という）の情報の少なくとも一方を記憶し、（ｃ）屈曲点対応挟持圧力を利用した適切挟持圧力の算出および（ｄ）屈曲点対応超音波振幅を利用した適切超音波振幅の算出の少なくとも一方を行い、（ｅ）適切挟持圧力に基づくホーンとアンビルとの挟持圧力の制御および（ｆ）適切超音波振幅に基づく超音波の振幅の制御の少なくとも一方を行う。
【解決手段】本発明に係る包装機３は、（ａ）ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムの溶着強度等の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力（以下「屈曲点対応挟持圧力」という）の情報および（ｂ）超音波の振幅の変化に対する多層フィルムの溶着強度等の変化曲線における屈曲点に対応する超音波の振幅（以下「屈曲点対応振幅」という）の情報の少なくとも一方を記憶し、（ｃ）屈曲点対応挟持圧力を利用した適切挟持圧力の算出および（ｄ）屈曲点対応超音波振幅を利用した適切超音波振幅の算出の少なくとも一方を行い、（ｅ）適切挟持圧力に基づくホーンとアンビルとの挟持圧力の制御および（ｆ）適切超音波振幅に基づく超音波の振幅の制御の少なくとも一方を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「超音波溶着機により包装フィルムを超音波溶着して袋を作製する技術やその技術を応用した包装機」が提案されている（例えば、特開平１０−４５１１４号公報、特開平９−２４３０号公報および特開平９−３２３７０８号公報など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４５１１４号公報
【特許文献２】特開平９−２４３０号公報
【特許文献３】特開平９−３２３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、通常、食品包装用の袋を製造するための包装フィルムは、複数の要求特性を満たすために多層化されている。
【０００５】
本発明の課題は、このような多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する包装機において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１局面に係る包装機は、多層フィルムを用いて商品を包装する包装機であって、超音波溶着機構、情報記憶部、適切制御値算出部および制御部を備える。超音波溶着機構は、ホーンおよびアンビルを有する。アンビルは、ホーンに対向するように設けられる。そして、この超音波溶着機構は、ホーンとアンビルとにより同一表面層同士が接触するように多層フィルムを挟持した状態で多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する。情報記憶部には、（ａ）ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記挟持圧力（以下「屈曲点対応挟持圧力」という）の情報および（ｂ）超音波の振幅の変化に対する多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記超音波の振幅（以下「屈曲点対応超音波振幅」という）の情報の少なくとも一方の情報が記憶される。なお、ここにいう「溶着状態値」とは、多層フィルムの溶着状態を直接的または間接的に示す値であって、例えば、袋に所定圧力を加えたときに袋の溶着箇所にリーク部分があるか否かを示す状態値や、袋に所定圧力を加えたときから起算して所定時間経過後の袋の変形量（袋の溶着箇所にリーク部分があると変化する）などである。適切制御値算出部は、（ｃ）屈曲点対応挟持圧力を利用した適切挟持圧力の算出および（ｄ）屈曲点対応超音波振幅を利用した適切超音波振幅の算出の少なくとも一方を行う。なお、ここで適切挟持圧力や適切超音波振幅は、ある一つの値であってもよいし、一定の幅であってもよい。制御部は、（ｅ）適切挟持圧力に基づくホーンとアンビルとの挟持圧力の制御および（ｆ）適切超音波振幅に基づく超音波の振幅の制御の少なくとも一方の制御を行う。
【０００７】
このため、この包装機では、例えば、屈曲点対応挟持圧力＋アルファを適切挟持圧力とし、屈曲点対応超音波振幅＋アルファを適切超音波振幅とすれば、シーラント層としての表面層同士が溶着されるだけでなくその表面層以外の樹脂層同士も溶着されることになる。したがって、この包装機では、表面層同士のみが溶着される場合に比べて多層フィルムの溶着強度が高くなる。また、屈曲点対応挟持圧力や屈曲点対応超音波振幅に加える値を適度な値とすれば、表面層やそれ以外の層はほとんど流れ出さない。このため、袋などの溶着箇所において見た目の美しさを維持することができる。よって、この包装機では、多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する場合において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することができる。
【０００８】
第２局面に係る包装機は、第１局面に係る包装機であって、制御部は、通常運転モードと情報導出モードとを切換可能である。なお、ここにいう「通常運転モード」とは、包装機が本来有する「商品の包装動作」を実行するモードである。また、ここにいう「情報導出モード」は、屈曲点対応挟持圧力の情報および屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報を導出した後、その情報を情報記憶部に記憶させるモードである。また、通常運転モードと情報導出モードとの切換は、手動切換であってもよいし、自動切換であってもよい。
このため、この包装機では、実際に近い条件下で屈曲点対応挟持圧力の情報や屈曲点対応超音波振幅の情報の導出を行うことができる。
第３局面に係る包装機は、第２局面に係る包装機であって、制御部は、情報導出モードを実行した後に自動的に通常運転モードを実行する。
このため、この包装機では、操作者の手を煩わせることなくモード切換操作を行うことができる。
【０００９】
第４局面に係る包装機は、第１局面に係る包装機であって、制御部は、通常運転モード実行中に、情報導出モードを実行する。情報導出モードでは、屈曲点対応挟持圧力の情報および屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報が導出された後、その情報が情報記憶部に記憶される。
このため、この包装機では、生産性を低下させることなく屈曲点対応挟持圧力の情報や屈曲点対応超音波振幅の情報の導出を行うことができる。
【００１０】
第５局面に係る包装機は、第２局面から第４局面のいずれかに係る包装機であって、溶着強度等導出部をさらに備える。溶着強度等導出部は、袋における多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求める。制御部は、情報導出モードにおいて、ホーンとアンビルとの挟持圧力または超音波の振幅を変化させながら超音波溶着機構により多層フィルムを超音波溶着させて複数の袋を作製させ、溶着強度等導出部に対して多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求めさせる。そして、制御部は、ホーンとアンビルとの挟持圧力または超音波の振幅に対する多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の関係から屈曲点対応挟持圧力の情報または屈曲点対応超音波振幅の情報を導出する。
このため、この包装機では、容易に屈曲点対応挟持圧力の情報または屈曲点対応超音波振幅の情報を導出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る包装機では、多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する場合において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の主要機構の概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の縦シール機構を構成するホーン及びアンビルの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の縦シール機構のII-II断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の横シール機構の動作説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の横シール機構を構成するホーン及びアンビルの斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の制御装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るフィルムの層構造を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態における屈曲点対応挟持圧力の決定に用いられる剥離強度曲線を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における屈曲点対応超音波振幅の決定に用いられる剥離強度曲線を示す図である。
【図１１】ホーンとアンビルとの挟持圧力が高すぎる場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１２】ホーンとアンビルとの挟持圧力が適度である場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１３】ホーンとアンビルとの挟持圧力が適度である場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１４】ホーンとアンビルとの挟持圧力が適度である場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態における試験片の製造方法を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態における試験片の剥離強度を測定するための剥離試験機の概念図である。
【図１７】変形例（Ｄ）に係る製袋包装システムの簡易側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る製袋包装機３は、帯状のフィルムＦから袋を作製しながら商品を包装する機械であって、図１に示されるように、主に、フィルム供給ユニット６、製袋包装ユニット５および制御装置４０（図２や図７参照）から構成されている。以下、上記ユニット５，６についてそれぞれ詳述する。
【００１４】
なお、本実施形態において、フィルムＦは、３層の積層フィルムであって、図８に示されるように、２０μｍ厚のヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＨ）層Ｌ１（シーラント層）、１３μｍ厚の押出ポリエチレン層Ｌ２（接着層）、２０μｍ厚のアルミ蒸着ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ３（基層，金属酸化物蒸着層）の順に積層されて構成されている。なお、アルミ蒸着層は、押出ポリエチレン層Ｌ２と、基層としてのヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層とに挟まれている。
＜製袋包装機の構成ユニット＞
１．フィルム供給ユニット
【００１５】
フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５の成形基材１３に対して帯状のフィルムＦを供給するユニットである。このフィルム供給ユニット６には、フィルムＦが巻かれたフィルムロール（図示せず）がセットされている。そして、このフィルムロールから、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１が上側を向くようにしてフィルムＦが繰り出される。
【００１６】
このフィルムＦは、フィルムロールを回転させる送出モータ６１（図７参照）の作動により送り出され、後述する製袋包装ユニット５のプルダウンベルト機構１４の作動により製袋包装ユニット５側に引っ張られる。なお、このとき、フィルムＦは、複数のローラ（図示せず）に掛け渡され、テンションローラ（図示せず）によって所定の張力がかかった状態で搬送される。なお、送出モータ６１やプルダウンベルト機構１４の動作は、制御装置４０によって制御される。
２．製袋包装ユニット
【００１７】
製袋包装ユニット５は、図２に示されるように、主に、成形基材１３、プルダウンベルト機構１４、縦シール機構１５および横シール機構１６から構成されている。以下、これらの構成要素１３，１４，１５，１６について詳述する。
（１）成形基材
【００１８】
成形基材１３は、フィルム供給ユニット６から供給されるフィルムＦを筒状に成形するためのものであって、主に、チューブ１３ａ及びフォーマ１３ｂから構成されている。
【００１９】
チューブ１３ａは、上端及び下端のいずれもが開口している円筒形状の部材である。そして、このチューブ１３ａには、図２に示されるように、計量機２（図１参照）で計量された所定量の被包装物Ｐ（例えば、ポテトチップス等）が投入される。なお、投入された被包装物Ｐは、チューブ１３ａ内を通ってチューブ１３ａの下端から、封止前の袋Ｂ内へと排出される。
【００２０】
フォーマ１３ｂは、図２に示されるように、フィルムＦがチューブ１３ａにおいて筒状に成形されるようにフィルムＦをガイドする形状とされており（図２参照）、チューブ１３ａの上端近傍にチューブ１３ａを取り囲むように配置されている。
【００２１】
そして、この成形基材１３により、フィルムＦは、フォーマ１３ｂの上側の表面上を滑りながら、フォーマ１３ｂとチューブ１３ａとの間へと送り込まれ、幅方向の端部においてヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士が対向するように筒状に丸められる。その結果、フィルムＦは、チューブ１３ａの前側で端部同士が重なり合う。なお、以下、フィルムＦの端部同士の重なり部分Ｆ２を「重なり部分」と称する。
なお、チューブ１３ａやフォーマ１３ｂは、製造する袋Ｂの大きさに応じて取り替えることができる。
（２）プルダウンベルト機構
【００２２】
プルダウンベルト機構１４は、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｍという。）を吸着して下方に搬送するための機構であって、図２に示されるように、チューブ１３ａを挟んで左右両側に設けられる。
【００２３】
このプルダウンベルト機構１４は、図２に示されるように、主に、駆動ローラ１４ａ、従動ローラ１４ｂ及び環状ベルト１４ｃから構成されており、チューブ１３ａを取り巻く筒状フィルムＦｍを下側へと搬送する。なお、本実施形態において、駆動ローラ１４ａは上側に配置され、従動ローラ１４ｂは下側に配されている。そして、駆動ローラ１４ａと従動ローラ１４ｂとに跨って環状ベルト１４ｃが架けられている。
【００２４】
そして、このプルダウンベルト機構１４では、吸着機能を有する環状ベルト１４ｃを駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって循環させ、筒状フィルムＦｍを下方に送る。
（３）縦シール機構
【００２５】
縦シール機構１５は、筒状フィルムＦｍの重なり部分Ｆ２を超音波溶着するための機構であって、図３及び図４に示されるように、主に、ホーン１５ａ、アンビル１５ｂ、超音波発生器１５ｃ（図７参照）及びスライド基板（図示せず）から構成される。
ホーン１５ａは、略柱状の金属成形体であって、基端側に超音波発生器１５ｃが取り付けられており、超音波発生器１５ｃにより超音波振動する。
【００２６】
アンビル１５ｂは、円柱状の金属成形体であって、側面がホーン１５ａの先端面に対向するように配置されている。なお、本実施の形態において、このアンビル１５ｂは、スライド基板に回転自在に取り付けられており、スライド基板がスライドすることにより、ホーン１５ａに接触するまで直進移動することができるようになっている。なお、スライド基板は、エアシリンダによりスライドされる。また、アンビル１５ｂの回転軸は、円柱軸に一致する。
【００２７】
なお、この縦シール機構１５では、ホーン１５ａ付与される超音波の振幅や、ホーン１５ａに対するアンビル１５ｂの押し付け圧力などが制御装置４０によって制御される。
（４）横シール機構
【００２８】
横シール機構１６は、筒状フィルムＦｍを横方向にシールして袋Ｂの上下を封止するための機構であって、図２及び図５に示されるように、主に、第１横シール部１６Ａ及び第２横シール部１６Ｂから構成されており、チューブ１３ｂの下端よりも下側に配置されている。
【００２９】
第１横シール部１６Ａは図５に示されるように主に軸１６ｃ、ホーン５１ａ、超音波発生器５２ａ（図７参照）及び連結部１６ｂから構成されており、第２横シール部１６Ｂは図５に示されるように主に軸１６ｃ、アンビル５１ｂ及び連結部１６ｂから構成されている。
軸１６ｃは、柱状の部材であって、駆動機構１６ｄ（図７参照）によって自転および前後移動が可能となっている。
【００３０】
ホーン５１ａは、図６に示されるように、側面から突起する突起部を有する略柱状の金属成形体であって、突起部の裏側に超音波発生器５２ａが取り付けられており、超音波発生器５２ａにより超音波振動する。
アンビル５１ｂは、図６に示されるように、略柱状の金属成形体であって、ホーン５１ａの突起部に嵌合する凹部を側面に有する。
【００３１】
そして、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは、図５及び図６に示されるように、前後に並んで配置されており、図５中の符号ｒ２で示される位置において、縦シール機構１５を通過した筒状フィルムＦｍを前側と後側とから挟み込んで筒状フィルムＦｍを横方向に超音波溶着する。本実施の形態では、このようにして被包装物Ｐが詰め込まれた袋Ｂの上側が封止される。なお、ここで、横方向とは、左側または右側へと向かう方向である。
【００３２】
連結部１６ｂは、第１横シール部１６Ａにおいてホーン５１ａと軸１６ｃとを連結しており、第２横シール部１６Ｂにおいてアンビル５１ｂと軸１６ｃとを連結している。
【００３３】
そして、この横シール機構１６では、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは所定の位置ｒ１から互いに反対側へと円弧軌道Ｔ２を描きながら所定の位置ｒ２まで移動する。なお、所定の位置ｒ２は、チューブ１３ａの下端よりも下側にある。その後、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは、筒状フィルムＦｍを超音波溶着しながら、直線軌道Ｔ１に沿って所定の位置ｒ１まで移動する。このとき、横方向にシールされた筒状フィルムＦｍが下側に移動させられる。そして、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは、所定の位置ｒ１を通過すると、互いに離間して筒状フィルムＦｍを開放する。その後、溶着箇所は、アンビル５１ｂに取り付けられたカッターにより、縦方向中央付近で切断される。この横シール機構１６の一連の動作により、袋Ｂが作製される。
【００３４】
なお、直線軌道Ｔ１は、横シール部１６Ａ，１６Ｂに属する軸１６ｃがそれぞれ自転しながら互いに反対側へ移動することで形成される。また、円弧軌道Ｔ２は、軸１６ｃの自転のみで形成される。
３．制御装置
【００３５】
制御装置４０は、計量機２の制御および製袋包装機３の制御を行うものであって、図７に示されるように、主に、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、ＥＥＰＲＯＭ４４および通信回路（図示せず）から構成されており、フィルム供給ユニット６の送出モータ６１、プルダウンベルト機構１４の駆動ローラ１４ａの駆動モータ１４ｄ、縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃ、縦シール機構１５のアンビル水平移動用のエアシリンダのレギュレータ１５ｄ、横シール機構１６の超音波発生器５２ａ、横シール機構１６の軸１６ｃの駆動機構１６ｄ、計量機２、操作スイッチ類７およびタッチパネル式ディスプレイ８（図１および図７参照）に通信接続されている。そして、これらのデバイス４１，４２，４３，４４は、アドレスバスやデータバス等のバスラインを介して相互に接続されている。
ＲＯＭ４２には、各部１４ｄ，１５ｃ，１５ｄ，１６ｄ，５２ａ，６１を制御するための制御プログラムが格納されている。
【００３６】
ＥＥＰＲＯＭ４４は、一定の電圧を印加することにより書き換え可能になるＲＯＭであって、例えば、後述する屈曲点対応挟持圧力データや屈曲点対応超音波振幅データなどを含む各種制御パラメータのデータなどを格納する。なお、ここにいう「屈曲点対応挟持圧力データ」とは、ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムの溶着強度の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力のデータである。また、ここにいう「屈曲点対応超音波振幅データ」とは、超音波の振幅の変化に対する多層フィルムの溶着強度の変化曲線における屈曲点に対応する超音波の振幅のデータである。
【００３７】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に格納される制御プログラムを実行するとともに必要な制御パラメータのデータをＥＥＰＲＯＭ４４からＲＡＭ４３を介して読み出して、各部１４ｄ，１５ｃ，１５ｄ，１６ｄ，５２ａ，６１の制御を行う。また、このＣＰＵ４１は、屈曲点対応挟持圧力データや屈曲点対応超音波振幅データから適切挟持圧力データや適切超音波振幅データを導出し、その適切挟持圧力データや適切超音波振幅データに基づいて超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅や、レギュレータの開度を制御する。なお、これらの制御の具体的態様については後に詳述する。
【００３８】
また、この制御装置４０は、タッチパネル式ディスプレイ８や操作スイッチ類７において入力された設定値や上下限値などをＲＡＭ４３やＥＥＰＲＯＭ４４に記憶したり、各部１４ｄ，１５ｃ，１５ｄ，１６ｄ，５２ａ，６１から得られる情報をタッチパネル式ディスプレイ８に送信したりする。
＜製袋包装機における超音波発生器の制御＞
【００３９】
この製袋包装機２では、起動時、制御装置４０が、ＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データおよび適切挟持圧力導出用数値データから適切挟持圧力データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データから適切超音波振幅データを導出する。なお、具体的には、適切挟持圧力は屈曲点対応挟持圧力に適切挟持圧力導出用数値を加えて算出し、適切超音波振幅は屈曲点対応超音波振幅に適切超音波振幅導出用数値を加えて算出する。また、ここで、適切挟持圧力は屈曲点対応挟持圧力よりも高く、適切超音波振幅は屈曲点対応超音波振幅よりも高い。また、適切挟持圧力や適切超音波振幅は、フィルムＦを構成する樹脂が流れ出さない程度の値とされる。また、屈曲点対応挟持圧力データ、屈曲点対応超音波振幅データ、適切挟持圧力導出用数値データおよび適切超音波振幅導出用数値データは、タッチパネル式ディスプレイ８や操作スイッチ類７から入力され、ＥＥＰＲＯＭ４４に記憶されるようになっている。
【００４０】
そして、制御装置４０は、縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃの超音波振幅および横シール機構１６の超音波発生器５２ａの超音波振幅が適切超音波振幅となるように超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を制御し、縦シール機構１５におけるホーン１５ａに対するアンビル１５ｂ押し付け圧力、すなわち挟持圧力が適切挟持圧力となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度を制御する。
＜屈曲点対応挟持圧力の決定方法＞
【００４１】
先ず、図１５に示されるように、ホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとにより、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士が互いに対向する状態で２枚のフィルムＦを超音波溶着させて試験片を作製する。なお、このとき、超音波振幅を一定とし、挟持圧力を所定の間隔で逐次変化させて複数の試験片を作製する。なお、本実施の形態では、図１５に示されるように、アンビル１５１ｂが５本歯を有する形状をしている。このため、フィルムＦは、長手方向に５箇所で超音波溶着されることになる。
そして、図１６に示されるように、その複数の試験片それぞれを引張試験機２０にセットして各試験片の剥離強度（溶着強度）を測定する。
【００４２】
なお、引張試験機２０は、図１６に示されるように、主に、クロスヘッド２４、ロードセル２３、カップラー２２、上側チャック２１ｂ及び下側チャック２１ａから構成されている。本実施の形態では、下側チャック２１ａに試験片の下側のフィルムＦを把持させ、上側チャック２１ｂに試験片の上側のフィルムＦを把持させた後、クロスヘッド２４を一定速度で上昇させ、その間に試験片にかかる荷重をロードセル２３で計測する。なお、図１６中の符号ＭＰはフィルムＦの溶着箇所を示している。
【００４３】
そして、試験片作製時のホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとの挟持圧力に対して各試験片の剥離強度（最大ピーク値）をプロットすると、図９のような挟持圧力に対する剥離強度の変化曲線を得ることができる（＜試験条件＞試験片の幅：１５ｍｍ，剥離速度（クロスヘッドの上昇スピード：３００ｍｍ／ｍｉｎ，最大剥離強度５０Ｎ））。そして、この変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力を目視で読み取り、その挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力とする。
【００４４】
なお、挟持圧力が高すぎると、フィルムの溶着箇所は、図１１に示されるように見た目が悪くなる。また、挟持圧力が適度であると、フィルムの溶着箇所は、図１２〜図１４に示されるように見た目の美しさを維持することができる。
＜屈曲点対応超音波振幅の決定方法＞
【００４５】
上記と同様に、ホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとにより、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士が互いに対向する状態で２枚のフィルムＦを超音波溶着させて試験片を作製する。ただし、ここでは、ホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとの挟持圧力を一定とし、超音波振幅を所定の間隔で逐次変化させて複数の試験片を作製する。
また、上記と同様にして、複数の試験片それぞれを引張試験機２０にセットして各試験片の剥離強度（溶着強度）を測定する。
【００４６】
そして、試験片作製時の超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅に対して各試験片の剥離強度（最大ピーク値）をプロットすると、図１０のような超音波振幅に対する剥離強度の変化曲線を得ることができる。そして、この変化曲線における屈曲点に対応する超音波振幅を目視で読み取り、その超音波振幅を屈曲点対応超音波振幅とする。
＜製袋包装機の特徴＞
【００４７】
本発明の実施の形態に係る製袋包装機３では、起動時、制御装置４０が、ＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データおよび適切挟持圧力導出用数値データから適切挟持圧力データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データから適切超音波振幅データを導出する。そして、制御装置４０は、縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃの超音波振幅および横シール機構１６の超音波発生器５２ａの超音波振幅が適切超音波振幅となるように超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を制御し、縦シール機構１５におけるホーン１５ａに対するアンビル１５ｂの押し付け圧力、すなわち挟持圧力が適切挟持圧力となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度を制御する。このため、この製袋包装機３では、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士のみが溶着される場合に比べてフィルムＦの溶着強度が高くなる。
【００４８】
また、適切挟持圧力導出用数値および適切超音波振幅導出用数値は、フィルムＦを構成する樹脂が流れ出さない程度の値とされている。このため、袋などの溶着箇所において見た目の美しさを維持することができる。
【００４９】
よって、この製袋包装機３では、フィルムＦを超音波溶着して袋Ｂを作製する場合において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋Ｂを作製することができる。
＜変形例＞
（Ａ）
【００５０】
先の実施の形態では２０μｍ厚のヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１（シーラント層）、１３μｍ厚の押出ポリエチレン層Ｌ２（接着層）、２０μｍ厚のアルミ蒸着ヒートシーラブル性二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ３（基層，金属酸化物蒸着層）の順に積層されてフィルムＦが構成されていたが、０〜３０μｍ厚の無延伸ポリプロピレン層（シーラント層）、１５μｍ厚の押出ポリエチレン層（接着層）、１２μｍ厚の蒸着ポリエチレンテレフタレート層（基層，金属酸化物蒸着層）、１５μｍ厚の押出ポリエチレン層（接着層）、印刷層、２０〜３０μｍ厚の二軸延伸ポリプロピレン層（保護層）の順に積層されてフィルムが構成されていてもよい。なお、各層の厚みは特に限定されることなく任意に決定することができる。また、層を形成する樹脂としては、例えば、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ，融点：１６５℃）や、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ，融点：１６５℃）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ，融点：１００〜１１０℃）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ，融点：１２０〜１３０℃）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ，融点：２６３℃）、ナイロン（融点：２２０℃）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ，融点：２３０℃）、ポリアセテート（融点：２９０℃）、ポリカーボネート（ＰＣ，融点：２４０℃）、ポリスチレン（ＰＳ，融点：２３０℃）などが挙げられる。
（Ｂ）
【００５１】
先の実施の形態では屈曲点対応挟持圧力の決定方法として、「挟持圧力に対する剥離強度の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力を目視で読み取りその挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力とする方法」が採用されていたが、「コンピュータにより、挟持圧力に対する剥離強度の変化曲線の各測定点における微分値を算出し、その微分値から屈曲点を求め、その屈曲点に対応する挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力とする方法」が採用されてもかまわない。
（Ｃ）
【００５２】
先の実施の形態では屈曲点対応超音波振幅の決定方法として、「超音波振幅に対する剥離強度の変化曲線における屈曲点に対応する超音波振幅を目視で読み取りその超音波振幅を屈曲点対応超音波振幅とする方法」が採用されていたが、「コンピュータにより、超音波振幅に対する剥離強度の変化曲線の各測定点における微分値を算出し、その微分値から屈曲点を求め、その屈曲点に対応する超音波振幅を屈曲点対応超音波振幅とする方法」が採用されてもかまわない。
（Ｄ）
【００５３】
先の実施の形態では屈曲点対応挟持圧力および屈曲点対応超音波振幅が製袋包装機３外で導出されたが、図１７に示されるように、製袋包装機３の商品搬送方向下流側にシールチェッカ９が配置されている場合、屈曲点対応挟持圧力および屈曲点対応超音波振幅が製袋包装機３およびシールチェッカ９により自動的に導出されてもかまわない。かかる場合、通常運転モードとは別に情報導出モードを設け、ユーザがタッチパネル式ディスプレイ８や操作スイッチ類７により通常運転モードと情報導出モードとを切り換えられる仕様にするか、起動時に情報導出モードが自動実行され、情報導出モードが完了した後に通常運転モードに自動切換される仕様にするのが好ましい。なお、情報導出モードは、通常運転モード実行中に実行されてもかまわない。
【００５４】
なお、シールチェッカ９は、袋のシール不良を検査する装置であって、図１７に示されるように、主に、袋Ｂを搬送する搬送ベルト９５、袋Ｂを上から押さえる押え具９２、押え具９２を平行運動させる平行運動機構９３、押え具９２と平行運動機構９３とを移動自在に接合するリンク９４、リンク９４の下端の回転中心に設けられる回転角検出器（例えば、ロータリーエンコーダ等）（図示せず）およびシールチェッカ制御部（図示せず）から構成されている。搬送ベルト９５は、駆動モータ（図示せず）により回転駆動される回転駆動ロータ（図示せず）により駆動される。押え具９２は、リンク９４を介して平行運動機構９３に、所定の角度の範囲内において回転自在に取り付けられており、下部に包装商品Ｂが進入してくると、若干斜め上方に移動し、その後、押え具４２の自重によって、包装商品Ｂの袋を押さえ付ける。シールチェッカ制御部は、駆動モータ、平行運動機構９３および回転角検出器に接続されており、回転角検出器から送信されるリンク９４の回転角を基準回転角と比較し、回転角が基準回転角よりも小さい場合にシール不良信号を制御装置４０に送信し、回転角が基準回転角以上である場合にシール良好信号を制御装置４０に送信する。
なお、情報導出モードにおいて、袋包装機３およびシールチェッカ９による屈曲点対応挟持圧力および屈曲点対応超音波振幅の導出は以下の通りに行われる。
【００５５】
制御装置４０は、先ず、縦シール機構１５においてホーン１５ａとアンビル１５ｂとの挟持圧力を固定し超音波の振幅を所定の間隔で変化させながら縦シール機構１５および横シール機構１６によりフィルムＦを超音波溶着させて複数の袋Ｂを作製する。そして、制御装置４０は、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号の直前に送信されたシール不良信号に対応する超音波の振幅を屈曲点対応超音波振幅としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させる。なお、かかる場合、押え具９２の押え圧は、先の実施の形態で示される屈曲点近傍ではじめてシール性が良好となる程度に設定される。また、かかる場合、押え具９２の移動量を利用して屈曲点を求めてもかまわない。つまり、押え具９２の移動量が一定閾値以下になったときの超音波の振幅を屈曲点対応超音波振幅としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させてもよい。
【００５６】
また、次に、制御装置４０は、超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を固定し縦シール機構１５においてホーン１５ａとアンビル１５ｂとの挟持圧力を所定の間隔で変化させながら縦シール機構１５および横シール機構１６によりフィルムＦを超音波溶着させて複数の袋Ｂを作製する。そして、制御装置４０は、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号の直前に送信されたシール不良信号に対応する挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させる。なお、かかる場合、押え具９２の押え圧は、先の実施の形態で示される屈曲点近傍ではじめてシール性が良好となる程度に設定される。また、かかる場合、押え具９２の移動量を利用して屈曲点を求めてもかまわない。つまり、押え具９２の移動量が一定閾値以下になったときの挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させてもよい。
【００５７】
なお、本変形例では「屈曲点対応挟持圧力データ」とは、ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムのシール性の良否の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力のデータである。また、本変形例では「屈曲点対応超音波振幅データ」とは、超音波の振幅の変化に対する多層フィルムのシール性の良否の変化曲線における屈曲点に対応する超音波の振幅のデータである。
また、他の態様としては以下のようなことが考えられる。
【００５８】
制御装置４０が、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号に対応する挟持圧力、または、その最初のシール良好信号に対応する挟持圧力とその直前のシール不良信号に対応する挟持圧力との中間値などを適切挟持圧力としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させ、その適切挟持圧力の数値データに基づいてレギュレータの開度を制御する。
【００５９】
また、超音波振幅制御については、制御装置４０が、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号に対応する超音波振幅、または、その最初のシール良好信号に対応する超音波振幅とその直前のシール不良信号に対応する超音波振幅との中間値などを適切超音波振幅としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させ、その適切超音波振幅の数値データに基づいて超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を制御する。
なお、かかる場合、適切挟持圧力や適切超音波振幅の算出は不要となる。
（Ｅ）
【００６０】
先の実施の形態に係る製袋包装機２では、起動時、制御装置４０がＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データおよび適切挟持圧力導出用数値データから適切挟持圧力データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データから適切超音波振幅データを導出したが、制御装置４０がＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力の下限値導出用数値データ、適切挟持圧力の上限値導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データ、適切超音波振幅の下限値導出用数値データおよび適切超音波振幅の上限値導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力の下限値導出用数値データおよび適切挟持圧力の上限値導出用数値データから適切挟持圧力の下限値データおよび上限値データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データ、適切超音波振幅の下限値導出用数値データおよび適切超音波振幅の上限値導出用数値データから適切超音波振幅の下限値データおよび上限値データを導出してもかまわない。なお、具体的には、適切挟持圧力の下限値は屈曲点対応挟持圧力に適切挟持圧力の下限値導出用数値を加えて算出し、適切挟持圧力の上限値は屈曲点対応挟持圧力に適切挟持圧力の上限値導出用数値を加えて算出し、適切超音波振幅の下限値は屈曲点対応超音波振幅に適切超音波振幅の下限値導出用数値を加えて算出し、適切超音波振幅の上限値は屈曲点対応超音波振幅に適切超音波振幅の上限値導出用数値を加えて算出する。また、ここで、適切挟持圧力の下限値および上限値はいずれも屈曲点対応挟持圧力よりも高く、適切超音波振幅の下限値および上限値はいずれも屈曲点対応超音波振幅よりも高い。また、適切挟持圧力の下限値導出用数値、適切挟持圧力の上限値導出用数値、適切超音波振幅の下限値導出用数値および適切超音波振幅の上限値導出用数値は、フィルムＦを構成する樹脂が流れ出さない程度の値とされる。
【００６１】
なお、かかる場合、実際の挟持圧力が適切挟持圧力の下限値以上、上限値以下となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度が制御され、実際の超音波振幅が適切超音波振幅の下限値以上、上限値以下となるように縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃおよび横シール機構１６の超音波発生器５２ａが制御される。
（Ｆ）
【００６２】
先の実施の形態に係る製袋包装機２では、縦シール機構１５におけるホーン１５ａに対するアンビル１５ｂの押し付け圧力が適切挟持圧力となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度が制御されたが、横シール機構１６においてホーン５１ａに対するアンビル５１ｂの押し付け圧力が制御可能である場合、横シール機構１６におけるホーン５１ａに対するアンビル５１ｂの押し付け圧力も適切挟持圧力となるように横シール機構１６の圧力調整部が制御されてもかまわない。
（Ｇ）
【００６３】
先の実施の形態では特に言及しなかったが、適切挟持圧力導出用数値は、試験片作成時の挟持圧力の変化間隔とされてもよいし、試験片作成時の挟持圧力の変化間隔の半分の値とされてもよい。また、適切超音波振幅導出用数値は、試験片作成時の超音波振幅の変化間隔とされてもよいし、試験片作成時の挟持圧力の変化間隔の半分の値とされてもよい。
（Ｈ）
【００６４】
先の実施の形態では特に言及しなかったが、屈曲点と認定されたプロットの直後のプロット（図９において向かって右側のプロット）に対応する挟持圧力を適切挟持圧力としてもよいし、屈曲点と認定されたプロットとその直後のプロットとの中間点に対応する挟持圧力を適切挟持圧力としてもよい。
【００６５】
また、屈曲点と認定されたプロットの直後のプロット（図１０において向かって右側のプロット）に対応する超音波振幅を適切超音波振幅としてもよいし、屈曲点と認定されたプロットとその直後のプロットとの中間点に対応する超音波振幅を適切超音波振幅としてもよい。
【００６６】
なお、かかる場合、ＥＥＰＲＯＭ４４に適切挟持圧力や適切超音波振幅の数値データが記憶されていればよく、適切挟持圧力や適切超音波振幅の算出は不要となる。そして、制御装置４０は、その適切挟持圧力や適切超音波振幅の数値データに基づいて超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅や、レギュレータの開度を制御することになる。
【符号の説明】
【００６７】
２ 計量機
３ 製袋包装機（包装機）
５ 製袋包装ユニット
６ フィルム供給ユニット
７ 操作スイッチ類
８ タッチパネル式ディスプレイ
９ シールチェッカ（溶着強度測定部）
１３ 成形基材
１３ａ チューブ
１３ｂ フォーマ
１４ プルダウンベルト機構
１４ａ 駆動ローラ
１４ｂ 従動ローラ
１４ｃ 環状ベルト
１５ 縦シール機構（超音波溶着機構）
１５ａ ホーン
１５ｂ アンビル
１６ 横シール機構（超音波溶着機構）
１６Ａ 第１横シール部
１６Ｂ 第２横シール部
１６ｂ 連結部
１６ｃ 軸
４０ 制御装置（制御部）
４１ ＣＰＵ（適切制御値算出部）
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ
４４ ＥＥＰＲＯＭ（情報記憶部）
５１ａ ホーン
５１ｂ アンビル
Ｂ 袋
Ｆ フィルム（多層フィルム）
Ｆ２ 重なり部分
Ｆｍ 筒状フィルム
Ｐ 被包装物
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る包装機は、多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する場合において溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することができるという特徴を有し、例えば、多層フィルムがよく用いられる食品包装用の包装機として有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去に「超音波溶着機により包装フィルムを超音波溶着して袋を作製する技術やその技術を応用した包装機」が提案されている（例えば、特開平１０−４５１１４号公報、特開平９−２４３０号公報および特開平９−３２３７０８号公報など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４５１１４号公報
【特許文献２】特開平９−２４３０号公報
【特許文献３】特開平９−３２３７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、通常、食品包装用の袋を製造するための包装フィルムは、複数の要求特性を満たすために多層化されている。
【０００５】
本発明の課題は、このような多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する包装機において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１局面に係る包装機は、多層フィルムを用いて商品を包装する包装機であって、超音波溶着機構、情報記憶部、適切制御値算出部および制御部を備える。超音波溶着機構は、ホーンおよびアンビルを有する。アンビルは、ホーンに対向するように設けられる。そして、この超音波溶着機構は、ホーンとアンビルとにより同一表面層同士が接触するように多層フィルムを挟持した状態で多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する。情報記憶部には、（ａ）ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記挟持圧力（以下「屈曲点対応挟持圧力」という）の情報および（ｂ）超音波の振幅の変化に対する多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記超音波の振幅（以下「屈曲点対応超音波振幅」という）の情報の少なくとも一方の情報が記憶される。なお、ここにいう「溶着状態値」とは、多層フィルムの溶着状態を直接的または間接的に示す値であって、例えば、袋に所定圧力を加えたときに袋の溶着箇所にリーク部分があるか否かを示す状態値や、袋に所定圧力を加えたときから起算して所定時間経過後の袋の変形量（袋の溶着箇所にリーク部分があると変化する）などである。適切制御値算出部は、（ｃ）屈曲点対応挟持圧力を利用した適切挟持圧力の算出および（ｄ）屈曲点対応超音波振幅を利用した適切超音波振幅の算出の少なくとも一方を行う。なお、ここで適切挟持圧力や適切超音波振幅は、ある一つの値であってもよいし、一定の幅であってもよい。制御部は、（ｅ）適切挟持圧力に基づくホーンとアンビルとの挟持圧力の制御および（ｆ）適切超音波振幅に基づく超音波の振幅の制御の少なくとも一方の制御を行う。
【０００７】
このため、この包装機では、例えば、屈曲点対応挟持圧力＋アルファを適切挟持圧力とし、屈曲点対応超音波振幅＋アルファを適切超音波振幅とすれば、シーラント層としての表面層同士が溶着されるだけでなくその表面層以外の樹脂層同士も溶着されることになる。したがって、この包装機では、表面層同士のみが溶着される場合に比べて多層フィルムの溶着強度が高くなる。また、屈曲点対応挟持圧力や屈曲点対応超音波振幅に加える値を適度な値とすれば、表面層やそれ以外の層はほとんど流れ出さない。このため、袋などの溶着箇所において見た目の美しさを維持することができる。よって、この包装機では、多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する場合において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することができる。
【０００８】
第２局面に係る包装機は、第１局面に係る包装機であって、制御部は、通常運転モードと情報導出モードとを切換可能である。なお、ここにいう「通常運転モード」とは、包装機が本来有する「商品の包装動作」を実行するモードである。また、ここにいう「情報導出モード」は、屈曲点対応挟持圧力の情報および屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報を導出した後、その情報を情報記憶部に記憶させるモードである。また、通常運転モードと情報導出モードとの切換は、手動切換であってもよいし、自動切換であってもよい。
このため、この包装機では、実際に近い条件下で屈曲点対応挟持圧力の情報や屈曲点対応超音波振幅の情報の導出を行うことができる。
第３局面に係る包装機は、第２局面に係る包装機であって、制御部は、情報導出モードを実行した後に自動的に通常運転モードを実行する。
このため、この包装機では、操作者の手を煩わせることなくモード切換操作を行うことができる。
【０００９】
第４局面に係る包装機は、第１局面に係る包装機であって、制御部は、通常運転モード実行中に、情報導出モードを実行する。情報導出モードでは、屈曲点対応挟持圧力の情報および屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報が導出された後、その情報が情報記憶部に記憶される。
このため、この包装機では、生産性を低下させることなく屈曲点対応挟持圧力の情報や屈曲点対応超音波振幅の情報の導出を行うことができる。
【００１０】
第５局面に係る包装機は、第２局面から第４局面のいずれかに係る包装機であって、溶着強度等導出部をさらに備える。溶着強度等導出部は、袋における多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求める。制御部は、情報導出モードにおいて、ホーンとアンビルとの挟持圧力または超音波の振幅を変化させながら超音波溶着機構により多層フィルムを超音波溶着させて複数の袋を作製させ、溶着強度等導出部に対して多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求めさせる。そして、制御部は、ホーンとアンビルとの挟持圧力または超音波の振幅に対する多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の関係から屈曲点対応挟持圧力の情報または屈曲点対応超音波振幅の情報を導出する。
このため、この包装機では、容易に屈曲点対応挟持圧力の情報または屈曲点対応超音波振幅の情報を導出することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る包装機では、多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する場合において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の主要機構の概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の縦シール機構を構成するホーン及びアンビルの斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の縦シール機構のII-II断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の横シール機構の動作説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の横シール機構を構成するホーン及びアンビルの斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の制御装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態に係るフィルムの層構造を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態における屈曲点対応挟持圧力の決定に用いられる剥離強度曲線を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態における屈曲点対応超音波振幅の決定に用いられる剥離強度曲線を示す図である。
【図１１】ホーンとアンビルとの挟持圧力が高すぎる場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１２】ホーンとアンビルとの挟持圧力が適度である場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１３】ホーンとアンビルとの挟持圧力が適度である場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１４】ホーンとアンビルとの挟持圧力が適度である場合のフィルムの溶着箇所の断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態における試験片の製造方法を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態における試験片の剥離強度を測定するための剥離試験機の概念図である。
【図１７】変形例（Ｄ）に係る製袋包装システムの簡易側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る製袋包装機３は、帯状のフィルムＦから袋を作製しながら商品を包装する機械であって、図１に示されるように、主に、フィルム供給ユニット６、製袋包装ユニット５および制御装置４０（図２や図７参照）から構成されている。以下、上記ユニット５，６についてそれぞれ詳述する。
【００１４】
なお、本実施形態において、フィルムＦは、３層の積層フィルムであって、図８に示されるように、２０μｍ厚のヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＨ）層Ｌ１（シーラント層）、１３μｍ厚の押出ポリエチレン層Ｌ２（接着層）、２０μｍ厚のアルミ蒸着ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ３（基層，金属酸化物蒸着層）の順に積層されて構成されている。なお、アルミ蒸着層は、押出ポリエチレン層Ｌ２と、基層としてのヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層とに挟まれている。
＜製袋包装機の構成ユニット＞
１．フィルム供給ユニット
【００１５】
フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５の成形基材１３に対して帯状のフィルムＦを供給するユニットである。このフィルム供給ユニット６には、フィルムＦが巻かれたフィルムロール（図示せず）がセットされている。そして、このフィルムロールから、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１が上側を向くようにしてフィルムＦが繰り出される。
【００１６】
このフィルムＦは、フィルムロールを回転させる送出モータ６１（図７参照）の作動により送り出され、後述する製袋包装ユニット５のプルダウンベルト機構１４の作動により製袋包装ユニット５側に引っ張られる。なお、このとき、フィルムＦは、複数のローラ（図示せず）に掛け渡され、テンションローラ（図示せず）によって所定の張力がかかった状態で搬送される。なお、送出モータ６１やプルダウンベルト機構１４の動作は、制御装置４０によって制御される。
２．製袋包装ユニット
【００１７】
製袋包装ユニット５は、図２に示されるように、主に、成形基材１３、プルダウンベルト機構１４、縦シール機構１５および横シール機構１６から構成されている。以下、これらの構成要素１３，１４，１５，１６について詳述する。
（１）成形基材
【００１８】
成形基材１３は、フィルム供給ユニット６から供給されるフィルムＦを筒状に成形するためのものであって、主に、チューブ１３ａ及びフォーマ１３ｂから構成されている。
【００１９】
チューブ１３ａは、上端及び下端のいずれもが開口している円筒形状の部材である。そして、このチューブ１３ａには、図２に示されるように、計量機２（図１参照）で計量された所定量の被包装物Ｐ（例えば、ポテトチップス等）が投入される。なお、投入された被包装物Ｐは、チューブ１３ａ内を通ってチューブ１３ａの下端から、封止前の袋Ｂ内へと排出される。
【００２０】
フォーマ１３ｂは、図２に示されるように、フィルムＦがチューブ１３ａにおいて筒状に成形されるようにフィルムＦをガイドする形状とされており（図２参照）、チューブ１３ａの上端近傍にチューブ１３ａを取り囲むように配置されている。
【００２１】
そして、この成形基材１３により、フィルムＦは、フォーマ１３ｂの上側の表面上を滑りながら、フォーマ１３ｂとチューブ１３ａとの間へと送り込まれ、幅方向の端部においてヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士が対向するように筒状に丸められる。その結果、フィルムＦは、チューブ１３ａの前側で端部同士が重なり合う。なお、以下、フィルムＦの端部同士の重なり部分Ｆ２を「重なり部分」と称する。
なお、チューブ１３ａやフォーマ１３ｂは、製造する袋Ｂの大きさに応じて取り替えることができる。
（２）プルダウンベルト機構
【００２２】
プルダウンベルト機構１４は、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｍという。）を吸着して下方に搬送するための機構であって、図２に示されるように、チューブ１３ａを挟んで左右両側に設けられる。
【００２３】
このプルダウンベルト機構１４は、図２に示されるように、主に、駆動ローラ１４ａ、従動ローラ１４ｂ及び環状ベルト１４ｃから構成されており、チューブ１３ａを取り巻く筒状フィルムＦｍを下側へと搬送する。なお、本実施形態において、駆動ローラ１４ａは上側に配置され、従動ローラ１４ｂは下側に配されている。そして、駆動ローラ１４ａと従動ローラ１４ｂとに跨って環状ベルト１４ｃが架けられている。
【００２４】
そして、このプルダウンベルト機構１４では、吸着機能を有する環状ベルト１４ｃを駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって循環させ、筒状フィルムＦｍを下方に送る。
（３）縦シール機構
【００２５】
縦シール機構１５は、筒状フィルムＦｍの重なり部分Ｆ２を超音波溶着するための機構であって、図３及び図４に示されるように、主に、ホーン１５ａ、アンビル１５ｂ、超音波発生器１５ｃ（図７参照）及びスライド基板（図示せず）から構成される。
ホーン１５ａは、略柱状の金属成形体であって、基端側に超音波発生器１５ｃが取り付けられており、超音波発生器１５ｃにより超音波振動する。
【００２６】
アンビル１５ｂは、円柱状の金属成形体であって、側面がホーン１５ａの先端面に対向するように配置されている。なお、本実施の形態において、このアンビル１５ｂは、スライド基板に回転自在に取り付けられており、スライド基板がスライドすることにより、ホーン１５ａに接触するまで直進移動することができるようになっている。なお、スライド基板は、エアシリンダによりスライドされる。また、アンビル１５ｂの回転軸は、円柱軸に一致する。
【００２７】
なお、この縦シール機構１５では、ホーン１５ａ付与される超音波の振幅や、ホーン１５ａに対するアンビル１５ｂの押し付け圧力などが制御装置４０によって制御される。
（４）横シール機構
【００２８】
横シール機構１６は、筒状フィルムＦｍを横方向にシールして袋Ｂの上下を封止するための機構であって、図２及び図５に示されるように、主に、第１横シール部１６Ａ及び第２横シール部１６Ｂから構成されており、チューブ１３ｂの下端よりも下側に配置されている。
【００２９】
第１横シール部１６Ａは図５に示されるように主に軸１６ｃ、ホーン５１ａ、超音波発生器５２ａ（図７参照）及び連結部１６ｂから構成されており、第２横シール部１６Ｂは図５に示されるように主に軸１６ｃ、アンビル５１ｂ及び連結部１６ｂから構成されている。
軸１６ｃは、柱状の部材であって、駆動機構１６ｄ（図７参照）によって自転および前後移動が可能となっている。
【００３０】
ホーン５１ａは、図６に示されるように、側面から突起する突起部を有する略柱状の金属成形体であって、突起部の裏側に超音波発生器５２ａが取り付けられており、超音波発生器５２ａにより超音波振動する。
アンビル５１ｂは、図６に示されるように、略柱状の金属成形体であって、ホーン５１ａの突起部に嵌合する凹部を側面に有する。
【００３１】
そして、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは、図５及び図６に示されるように、前後に並んで配置されており、図５中の符号ｒ２で示される位置において、縦シール機構１５を通過した筒状フィルムＦｍを前側と後側とから挟み込んで筒状フィルムＦｍを横方向に超音波溶着する。本実施の形態では、このようにして被包装物Ｐが詰め込まれた袋Ｂの上側が封止される。なお、ここで、横方向とは、左側または右側へと向かう方向である。
【００３２】
連結部１６ｂは、第１横シール部１６Ａにおいてホーン５１ａと軸１６ｃとを連結しており、第２横シール部１６Ｂにおいてアンビル５１ｂと軸１６ｃとを連結している。
【００３３】
そして、この横シール機構１６では、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは所定の位置ｒ１から互いに反対側へと円弧軌道Ｔ２を描きながら所定の位置ｒ２まで移動する。なお、所定の位置ｒ２は、チューブ１３ａの下端よりも下側にある。その後、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは、筒状フィルムＦｍを超音波溶着しながら、直線軌道Ｔ１に沿って所定の位置ｒ１まで移動する。このとき、横方向にシールされた筒状フィルムＦｍが下側に移動させられる。そして、ホーン５１ａ及びアンビル５１ｂは、所定の位置ｒ１を通過すると、互いに離間して筒状フィルムＦｍを開放する。その後、溶着箇所は、アンビル５１ｂに取り付けられたカッターにより、縦方向中央付近で切断される。この横シール機構１６の一連の動作により、袋Ｂが作製される。
【００３４】
なお、直線軌道Ｔ１は、横シール部１６Ａ，１６Ｂに属する軸１６ｃがそれぞれ自転しながら互いに反対側へ移動することで形成される。また、円弧軌道Ｔ２は、軸１６ｃの自転のみで形成される。
３．制御装置
【００３５】
制御装置４０は、計量機２の制御および製袋包装機３の制御を行うものであって、図７に示されるように、主に、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、ＥＥＰＲＯＭ４４および通信回路（図示せず）から構成されており、フィルム供給ユニット６の送出モータ６１、プルダウンベルト機構１４の駆動ローラ１４ａの駆動モータ１４ｄ、縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃ、縦シール機構１５のアンビル水平移動用のエアシリンダのレギュレータ１５ｄ、横シール機構１６の超音波発生器５２ａ、横シール機構１６の軸１６ｃの駆動機構１６ｄ、計量機２、操作スイッチ類７およびタッチパネル式ディスプレイ８（図１および図７参照）に通信接続されている。そして、これらのデバイス４１，４２，４３，４４は、アドレスバスやデータバス等のバスラインを介して相互に接続されている。
ＲＯＭ４２には、各部１４ｄ，１５ｃ，１５ｄ，１６ｄ，５２ａ，６１を制御するための制御プログラムが格納されている。
【００３６】
ＥＥＰＲＯＭ４４は、一定の電圧を印加することにより書き換え可能になるＲＯＭであって、例えば、後述する屈曲点対応挟持圧力データや屈曲点対応超音波振幅データなどを含む各種制御パラメータのデータなどを格納する。なお、ここにいう「屈曲点対応挟持圧力データ」とは、ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムの溶着強度の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力のデータである。また、ここにいう「屈曲点対応超音波振幅データ」とは、超音波の振幅の変化に対する多層フィルムの溶着強度の変化曲線における屈曲点に対応する超音波の振幅のデータである。
【００３７】
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に格納される制御プログラムを実行するとともに必要な制御パラメータのデータをＥＥＰＲＯＭ４４からＲＡＭ４３を介して読み出して、各部１４ｄ，１５ｃ，１５ｄ，１６ｄ，５２ａ，６１の制御を行う。また、このＣＰＵ４１は、屈曲点対応挟持圧力データや屈曲点対応超音波振幅データから適切挟持圧力データや適切超音波振幅データを導出し、その適切挟持圧力データや適切超音波振幅データに基づいて超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅や、レギュレータの開度を制御する。なお、これらの制御の具体的態様については後に詳述する。
【００３８】
また、この制御装置４０は、タッチパネル式ディスプレイ８や操作スイッチ類７において入力された設定値や上下限値などをＲＡＭ４３やＥＥＰＲＯＭ４４に記憶したり、各部１４ｄ，１５ｃ，１５ｄ，１６ｄ，５２ａ，６１から得られる情報をタッチパネル式ディスプレイ８に送信したりする。
＜製袋包装機における超音波発生器の制御＞
【００３９】
この製袋包装機２では、起動時、制御装置４０が、ＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データおよび適切挟持圧力導出用数値データから適切挟持圧力データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データから適切超音波振幅データを導出する。なお、具体的には、適切挟持圧力は屈曲点対応挟持圧力に適切挟持圧力導出用数値を加えて算出し、適切超音波振幅は屈曲点対応超音波振幅に適切超音波振幅導出用数値を加えて算出する。また、ここで、適切挟持圧力は屈曲点対応挟持圧力よりも高く、適切超音波振幅は屈曲点対応超音波振幅よりも高い。また、適切挟持圧力や適切超音波振幅は、フィルムＦを構成する樹脂が流れ出さない程度の値とされる。また、屈曲点対応挟持圧力データ、屈曲点対応超音波振幅データ、適切挟持圧力導出用数値データおよび適切超音波振幅導出用数値データは、タッチパネル式ディスプレイ８や操作スイッチ類７から入力され、ＥＥＰＲＯＭ４４に記憶されるようになっている。
【００４０】
そして、制御装置４０は、縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃの超音波振幅および横シール機構１６の超音波発生器５２ａの超音波振幅が適切超音波振幅となるように超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を制御し、縦シール機構１５におけるホーン１５ａに対するアンビル１５ｂ押し付け圧力、すなわち挟持圧力が適切挟持圧力となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度を制御する。
＜屈曲点対応挟持圧力の決定方法＞
【００４１】
先ず、図１５に示されるように、ホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとにより、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士が互いに対向する状態で２枚のフィルムＦを超音波溶着させて試験片を作製する。なお、このとき、超音波振幅を一定とし、挟持圧力を所定の間隔で逐次変化させて複数の試験片を作製する。なお、本実施の形態では、図１５に示されるように、アンビル１５１ｂが５本歯を有する形状をしている。このため、フィルムＦは、長手方向に５箇所で超音波溶着されることになる。
そして、図１６に示されるように、その複数の試験片それぞれを引張試験機２０にセットして各試験片の剥離強度（溶着強度）を測定する。
【００４２】
なお、引張試験機２０は、図１６に示されるように、主に、クロスヘッド２４、ロードセル２３、カップラー２２、上側チャック２１ｂ及び下側チャック２１ａから構成されている。本実施の形態では、下側チャック２１ａに試験片の下側のフィルムＦを把持させ、上側チャック２１ｂに試験片の上側のフィルムＦを把持させた後、クロスヘッド２４を一定速度で上昇させ、その間に試験片にかかる荷重をロードセル２３で計測する。なお、図１６中の符号ＭＰはフィルムＦの溶着箇所を示している。
【００４３】
そして、試験片作製時のホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとの挟持圧力に対して各試験片の剥離強度（最大ピーク値）をプロットすると、図９のような挟持圧力に対する剥離強度の変化曲線を得ることができる（＜試験条件＞試験片の幅：１５ｍｍ，剥離速度（クロスヘッドの上昇スピード：３００ｍｍ／ｍｉｎ，最大剥離強度５０Ｎ））。そして、この変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力を目視で読み取り、その挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力とする。
【００４４】
なお、挟持圧力が高すぎると、フィルムの溶着箇所は、図１１に示されるように見た目が悪くなる。また、挟持圧力が適度であると、フィルムの溶着箇所は、図１２〜図１４に示されるように見た目の美しさを維持することができる。
＜屈曲点対応超音波振幅の決定方法＞
【００４５】
上記と同様に、ホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとにより、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士が互いに対向する状態で２枚のフィルムＦを超音波溶着させて試験片を作製する。ただし、ここでは、ホーン１５１ａとアンビル１５１ｂとの挟持圧力を一定とし、超音波振幅を所定の間隔で逐次変化させて複数の試験片を作製する。
また、上記と同様にして、複数の試験片それぞれを引張試験機２０にセットして各試験片の剥離強度（溶着強度）を測定する。
【００４６】
そして、試験片作製時の超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅に対して各試験片の剥離強度（最大ピーク値）をプロットすると、図１０のような超音波振幅に対する剥離強度の変化曲線を得ることができる。そして、この変化曲線における屈曲点に対応する超音波振幅を目視で読み取り、その超音波振幅を屈曲点対応超音波振幅とする。
＜製袋包装機の特徴＞
【００４７】
本発明の実施の形態に係る製袋包装機３では、起動時、制御装置４０が、ＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データおよび適切挟持圧力導出用数値データから適切挟持圧力データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データから適切超音波振幅データを導出する。そして、制御装置４０は、縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃの超音波振幅および横シール機構１６の超音波発生器５２ａの超音波振幅が適切超音波振幅となるように超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を制御し、縦シール機構１５におけるホーン１５ａに対するアンビル１５ｂの押し付け圧力、すなわち挟持圧力が適切挟持圧力となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度を制御する。このため、この製袋包装機３では、ヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１同士のみが溶着される場合に比べてフィルムＦの溶着強度が高くなる。
【００４８】
また、適切挟持圧力導出用数値および適切超音波振幅導出用数値は、フィルムＦを構成する樹脂が流れ出さない程度の値とされている。このため、袋などの溶着箇所において見た目の美しさを維持することができる。
【００４９】
よって、この製袋包装機３では、フィルムＦを超音波溶着して袋Ｂを作製する場合において、溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋Ｂを作製することができる。
＜変形例＞
（Ａ）
【００５０】
先の実施の形態では２０μｍ厚のヒートシーラブル二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ１（シーラント層）、１３μｍ厚の押出ポリエチレン層Ｌ２（接着層）、２０μｍ厚のアルミ蒸着ヒートシーラブル性二軸延伸ポリプロピレン層Ｌ３（基層，金属酸化物蒸着層）の順に積層されてフィルムＦが構成されていたが、０〜３０μｍ厚の無延伸ポリプロピレン層（シーラント層）、１５μｍ厚の押出ポリエチレン層（接着層）、１２μｍ厚の蒸着ポリエチレンテレフタレート層（基層，金属酸化物蒸着層）、１５μｍ厚の押出ポリエチレン層（接着層）、印刷層、２０〜３０μｍ厚の二軸延伸ポリプロピレン層（保護層）の順に積層されてフィルムが構成されていてもよい。なお、各層の厚みは特に限定されることなく任意に決定することができる。また、層を形成する樹脂としては、例えば、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ，融点：１６５℃）や、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ，融点：１６５℃）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ，融点：１００〜１１０℃）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ，融点：１２０〜１３０℃）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ，融点：２６３℃）、ナイロン（融点：２２０℃）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ，融点：２３０℃）、ポリアセテート（融点：２９０℃）、ポリカーボネート（ＰＣ，融点：２４０℃）、ポリスチレン（ＰＳ，融点：２３０℃）などが挙げられる。
（Ｂ）
【００５１】
先の実施の形態では屈曲点対応挟持圧力の決定方法として、「挟持圧力に対する剥離強度の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力を目視で読み取りその挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力とする方法」が採用されていたが、「コンピュータにより、挟持圧力に対する剥離強度の変化曲線の各測定点における微分値を算出し、その微分値から屈曲点を求め、その屈曲点に対応する挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力とする方法」が採用されてもかまわない。
（Ｃ）
【００５２】
先の実施の形態では屈曲点対応超音波振幅の決定方法として、「超音波振幅に対する剥離強度の変化曲線における屈曲点に対応する超音波振幅を目視で読み取りその超音波振幅を屈曲点対応超音波振幅とする方法」が採用されていたが、「コンピュータにより、超音波振幅に対する剥離強度の変化曲線の各測定点における微分値を算出し、その微分値から屈曲点を求め、その屈曲点に対応する超音波振幅を屈曲点対応超音波振幅とする方法」が採用されてもかまわない。
（Ｄ）
【００５３】
先の実施の形態では屈曲点対応挟持圧力および屈曲点対応超音波振幅が製袋包装機３外で導出されたが、図１７に示されるように、製袋包装機３の商品搬送方向下流側にシールチェッカ９が配置されている場合、屈曲点対応挟持圧力および屈曲点対応超音波振幅が製袋包装機３およびシールチェッカ９により自動的に導出されてもかまわない。かかる場合、通常運転モードとは別に情報導出モードを設け、ユーザがタッチパネル式ディスプレイ８や操作スイッチ類７により通常運転モードと情報導出モードとを切り換えられる仕様にするか、起動時に情報導出モードが自動実行され、情報導出モードが完了した後に通常運転モードに自動切換される仕様にするのが好ましい。なお、情報導出モードは、通常運転モード実行中に実行されてもかまわない。
【００５４】
なお、シールチェッカ９は、袋のシール不良を検査する装置であって、図１７に示されるように、主に、袋Ｂを搬送する搬送ベルト９５、袋Ｂを上から押さえる押え具９２、押え具９２を平行運動させる平行運動機構９３、押え具９２と平行運動機構９３とを移動自在に接合するリンク９４、リンク９４の下端の回転中心に設けられる回転角検出器（例えば、ロータリーエンコーダ等）（図示せず）およびシールチェッカ制御部（図示せず）から構成されている。搬送ベルト９５は、駆動モータ（図示せず）により回転駆動される回転駆動ロータ（図示せず）により駆動される。押え具９２は、リンク９４を介して平行運動機構９３に、所定の角度の範囲内において回転自在に取り付けられており、下部に包装商品Ｂが進入してくると、若干斜め上方に移動し、その後、押え具４２の自重によって、包装商品Ｂの袋を押さえ付ける。シールチェッカ制御部は、駆動モータ、平行運動機構９３および回転角検出器に接続されており、回転角検出器から送信されるリンク９４の回転角を基準回転角と比較し、回転角が基準回転角よりも小さい場合にシール不良信号を制御装置４０に送信し、回転角が基準回転角以上である場合にシール良好信号を制御装置４０に送信する。
なお、情報導出モードにおいて、袋包装機３およびシールチェッカ９による屈曲点対応挟持圧力および屈曲点対応超音波振幅の導出は以下の通りに行われる。
【００５５】
制御装置４０は、先ず、縦シール機構１５においてホーン１５ａとアンビル１５ｂとの挟持圧力を固定し超音波の振幅を所定の間隔で変化させながら縦シール機構１５および横シール機構１６によりフィルムＦを超音波溶着させて複数の袋Ｂを作製する。そして、制御装置４０は、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号の直前に送信されたシール不良信号に対応する超音波の振幅を屈曲点対応超音波振幅としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させる。なお、かかる場合、押え具９２の押え圧は、先の実施の形態で示される屈曲点近傍ではじめてシール性が良好となる程度に設定される。また、かかる場合、押え具９２の移動量を利用して屈曲点を求めてもかまわない。つまり、押え具９２の移動量が一定閾値以下になったときの超音波の振幅を屈曲点対応超音波振幅としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させてもよい。
【００５６】
また、次に、制御装置４０は、超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を固定し縦シール機構１５においてホーン１５ａとアンビル１５ｂとの挟持圧力を所定の間隔で変化させながら縦シール機構１５および横シール機構１６によりフィルムＦを超音波溶着させて複数の袋Ｂを作製する。そして、制御装置４０は、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号の直前に送信されたシール不良信号に対応する挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させる。なお、かかる場合、押え具９２の押え圧は、先の実施の形態で示される屈曲点近傍ではじめてシール性が良好となる程度に設定される。また、かかる場合、押え具９２の移動量を利用して屈曲点を求めてもかまわない。つまり、押え具９２の移動量が一定閾値以下になったときの挟持圧力を屈曲点対応挟持圧力としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させてもよい。
【００５７】
なお、本変形例では「屈曲点対応挟持圧力データ」とは、ホーンとアンビルとの挟持圧力の変化に対する多層フィルムのシール性の良否の変化曲線における屈曲点に対応する挟持圧力のデータである。また、本変形例では「屈曲点対応超音波振幅データ」とは、超音波の振幅の変化に対する多層フィルムのシール性の良否の変化曲線における屈曲点に対応する超音波の振幅のデータである。
また、他の態様としては以下のようなことが考えられる。
【００５８】
制御装置４０が、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号に対応する挟持圧力、または、その最初のシール良好信号に対応する挟持圧力とその直前のシール不良信号に対応する挟持圧力との中間値などを適切挟持圧力としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させ、その適切挟持圧力の数値データに基づいてレギュレータの開度を制御する。
【００５９】
また、超音波振幅制御については、制御装置４０が、シールチェッカ９に対して袋Ｂのシールチェックを実行させ、シールチェッカ９からシール良好信号が３度連続で送信されてきた場合、その最初のシール良好信号に対応する超音波振幅、または、その最初のシール良好信号に対応する超音波振幅とその直前のシール不良信号に対応する超音波振幅との中間値などを適切超音波振幅としてＥＥＰＲＯＭ４４に記憶させ、その適切超音波振幅の数値データに基づいて超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅を制御する。
なお、かかる場合、適切挟持圧力や適切超音波振幅の算出は不要となる。
（Ｅ）
【００６０】
先の実施の形態に係る製袋包装機２では、起動時、制御装置４０がＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データおよび適切挟持圧力導出用数値データから適切挟持圧力データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データおよび適切超音波振幅導出用数値データから適切超音波振幅データを導出したが、制御装置４０がＥＥＰＲＯＭ４４から屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力の下限値導出用数値データ、適切挟持圧力の上限値導出用数値データ、屈曲点対応超音波振幅データ、適切超音波振幅の下限値導出用数値データおよび適切超音波振幅の上限値導出用数値データを読み出し、屈曲点対応挟持圧力データ、適切挟持圧力の下限値導出用数値データおよび適切挟持圧力の上限値導出用数値データから適切挟持圧力の下限値データおよび上限値データを導出し、屈曲点対応超音波振幅データ、適切超音波振幅の下限値導出用数値データおよび適切超音波振幅の上限値導出用数値データから適切超音波振幅の下限値データおよび上限値データを導出してもかまわない。なお、具体的には、適切挟持圧力の下限値は屈曲点対応挟持圧力に適切挟持圧力の下限値導出用数値を加えて算出し、適切挟持圧力の上限値は屈曲点対応挟持圧力に適切挟持圧力の上限値導出用数値を加えて算出し、適切超音波振幅の下限値は屈曲点対応超音波振幅に適切超音波振幅の下限値導出用数値を加えて算出し、適切超音波振幅の上限値は屈曲点対応超音波振幅に適切超音波振幅の上限値導出用数値を加えて算出する。また、ここで、適切挟持圧力の下限値および上限値はいずれも屈曲点対応挟持圧力よりも高く、適切超音波振幅の下限値および上限値はいずれも屈曲点対応超音波振幅よりも高い。また、適切挟持圧力の下限値導出用数値、適切挟持圧力の上限値導出用数値、適切超音波振幅の下限値導出用数値および適切超音波振幅の上限値導出用数値は、フィルムＦを構成する樹脂が流れ出さない程度の値とされる。
【００６１】
なお、かかる場合、実際の挟持圧力が適切挟持圧力の下限値以上、上限値以下となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度が制御され、実際の超音波振幅が適切超音波振幅の下限値以上、上限値以下となるように縦シール機構１５の超音波発生器１５ｃおよび横シール機構１６の超音波発生器５２ａが制御される。
（Ｆ）
【００６２】
先の実施の形態に係る製袋包装機２では、縦シール機構１５におけるホーン１５ａに対するアンビル１５ｂの押し付け圧力が適切挟持圧力となるように縦シール機構１５のレギュレータ１５ｄの開度が制御されたが、横シール機構１６においてホーン５１ａに対するアンビル５１ｂの押し付け圧力が制御可能である場合、横シール機構１６におけるホーン５１ａに対するアンビル５１ｂの押し付け圧力も適切挟持圧力となるように横シール機構１６の圧力調整部が制御されてもかまわない。
（Ｇ）
【００６３】
先の実施の形態では特に言及しなかったが、適切挟持圧力導出用数値は、試験片作成時の挟持圧力の変化間隔とされてもよいし、試験片作成時の挟持圧力の変化間隔の半分の値とされてもよい。また、適切超音波振幅導出用数値は、試験片作成時の超音波振幅の変化間隔とされてもよいし、試験片作成時の挟持圧力の変化間隔の半分の値とされてもよい。
（Ｈ）
【００６４】
先の実施の形態では特に言及しなかったが、屈曲点と認定されたプロットの直後のプロット（図９において向かって右側のプロット）に対応する挟持圧力を適切挟持圧力としてもよいし、屈曲点と認定されたプロットとその直後のプロットとの中間点に対応する挟持圧力を適切挟持圧力としてもよい。
【００６５】
また、屈曲点と認定されたプロットの直後のプロット（図１０において向かって右側のプロット）に対応する超音波振幅を適切超音波振幅としてもよいし、屈曲点と認定されたプロットとその直後のプロットとの中間点に対応する超音波振幅を適切超音波振幅としてもよい。
【００６６】
なお、かかる場合、ＥＥＰＲＯＭ４４に適切挟持圧力や適切超音波振幅の数値データが記憶されていればよく、適切挟持圧力や適切超音波振幅の算出は不要となる。そして、制御装置４０は、その適切挟持圧力や適切超音波振幅の数値データに基づいて超音波発生器１５ｃ，５２ａの超音波振幅や、レギュレータの開度を制御することになる。
【符号の説明】
【００６７】
２ 計量機
３ 製袋包装機（包装機）
５ 製袋包装ユニット
６ フィルム供給ユニット
７ 操作スイッチ類
８ タッチパネル式ディスプレイ
９ シールチェッカ（溶着強度測定部）
１３ 成形基材
１３ａ チューブ
１３ｂ フォーマ
１４ プルダウンベルト機構
１４ａ 駆動ローラ
１４ｂ 従動ローラ
１４ｃ 環状ベルト
１５ 縦シール機構（超音波溶着機構）
１５ａ ホーン
１５ｂ アンビル
１６ 横シール機構（超音波溶着機構）
１６Ａ 第１横シール部
１６Ｂ 第２横シール部
１６ｂ 連結部
１６ｃ 軸
４０ 制御装置（制御部）
４１ ＣＰＵ（適切制御値算出部）
４２ ＲＯＭ
４３ ＲＡＭ
４４ ＥＥＰＲＯＭ（情報記憶部）
５１ａ ホーン
５１ｂ アンビル
Ｂ 袋
Ｆ フィルム（多層フィルム）
Ｆ２ 重なり部分
Ｆｍ 筒状フィルム
Ｐ 被包装物
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明に係る包装機は、多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する場合において溶着箇所の見た目の美しさを維持しつつ良好な溶着強度を有する袋を作製することができるという特徴を有し、例えば、多層フィルムがよく用いられる食品包装用の包装機として有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層フィルムを用いて商品を包装する包装機であって、
ホーンと、前記ホーンに対向するように設けられるアンビルとを有し、前記ホーンと前記アンビルとにより同一表面層同士が接触するように前記多層フィルムを挟持した状態で前記多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する超音波溶着機構と、
（ａ）前記ホーンと前記アンビルとの挟持圧力の変化に対する前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記挟持圧力（以下「屈曲点対応挟持圧力」という）の情報および（ｂ）前記超音波の振幅の変化に対する前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記超音波の振幅（以下「屈曲点対応超音波振幅」という）の情報の少なくとも一方の情報を記憶する情報記憶部と、
（ｃ）前記屈曲点対応挟持圧力を利用した適切挟持圧力の算出および（ｄ）前記屈曲点対応超音波振幅を利用した適切超音波振幅の算出の少なくとも一方を行う適切制御値算出部と、
（ｅ）前記適切挟持圧力に基づく前記ホーンと前記アンビルとの前記挟持圧力の制御および（ｆ）前記適切超音波振幅に基づく前記超音波の振幅の制御の少なくとも一方の制御を行う制御部と
を備える包装機。
【請求項２】
前記制御部は、通常運転モードと、前記屈曲点対応挟持圧力の情報および前記屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報を導出し前記情報を前記情報記憶部に記憶させる情報導出モードとを切換可能である
請求項１に記載の包装機。
【請求項３】
前記制御部は、前記情報導出モードを実行した後に自動的に前記通常運転モードを実行する
請求項２に記載の包装機。
【請求項４】
前記制御部は、通常運転モード実行中に、前記屈曲点対応挟持圧力の情報および前記屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報を導出し前記情報を前記情報記憶部に記憶させる情報導出モードを実行する
請求項１に記載の包装機。
【請求項５】
前記袋における前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求める溶着強度等導出部をさらに備え、
前記制御部は、前記情報導出モードにおいて、前記ホーンと前記アンビルとの挟持圧力または前記超音波の振幅を変化させながら前記超音波溶着機構により前記多層フィルムを超音波溶着させて複数の前記袋を作製させ、前記溶着強度等導出部に対して前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求めさせ、前記ホーンと前記アンビルとの挟持圧力または前記超音波の振幅に対する前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の関係から前記屈曲点対応挟持圧力の情報または屈曲点対応超音波振幅の情報を導出する
請求項２から４のいずれかに記載の包装機。
【請求項１】
多層フィルムを用いて商品を包装する包装機であって、
ホーンと、前記ホーンに対向するように設けられるアンビルとを有し、前記ホーンと前記アンビルとにより同一表面層同士が接触するように前記多層フィルムを挟持した状態で前記多層フィルムを超音波溶着して袋を作製する超音波溶着機構と、
（ａ）前記ホーンと前記アンビルとの挟持圧力の変化に対する前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記挟持圧力（以下「屈曲点対応挟持圧力」という）の情報および（ｂ）前記超音波の振幅の変化に対する前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の変化曲線における屈曲点に対応する前記超音波の振幅（以下「屈曲点対応超音波振幅」という）の情報の少なくとも一方の情報を記憶する情報記憶部と、
（ｃ）前記屈曲点対応挟持圧力を利用した適切挟持圧力の算出および（ｄ）前記屈曲点対応超音波振幅を利用した適切超音波振幅の算出の少なくとも一方を行う適切制御値算出部と、
（ｅ）前記適切挟持圧力に基づく前記ホーンと前記アンビルとの前記挟持圧力の制御および（ｆ）前記適切超音波振幅に基づく前記超音波の振幅の制御の少なくとも一方の制御を行う制御部と
を備える包装機。
【請求項２】
前記制御部は、通常運転モードと、前記屈曲点対応挟持圧力の情報および前記屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報を導出し前記情報を前記情報記憶部に記憶させる情報導出モードとを切換可能である
請求項１に記載の包装機。
【請求項３】
前記制御部は、前記情報導出モードを実行した後に自動的に前記通常運転モードを実行する
請求項２に記載の包装機。
【請求項４】
前記制御部は、通常運転モード実行中に、前記屈曲点対応挟持圧力の情報および前記屈曲点対応超音波振幅の情報の少なくとも一方の情報を導出し前記情報を前記情報記憶部に記憶させる情報導出モードを実行する
請求項１に記載の包装機。
【請求項５】
前記袋における前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求める溶着強度等導出部をさらに備え、
前記制御部は、前記情報導出モードにおいて、前記ホーンと前記アンビルとの挟持圧力または前記超音波の振幅を変化させながら前記超音波溶着機構により前記多層フィルムを超音波溶着させて複数の前記袋を作製させ、前記溶着強度等導出部に対して前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値を求めさせ、前記ホーンと前記アンビルとの挟持圧力または前記超音波の振幅に対する前記多層フィルムの溶着強度または溶着状態値の関係から前記屈曲点対応挟持圧力の情報または屈曲点対応超音波振幅の情報を導出する
請求項２から４のいずれかに記載の包装機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−３１９０７（Ｐ２０１１−３１９０７Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７７９９４（Ｐ２００９−１７７９９４）
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
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