熱シール装置及び熱シール装置におけるシールのモニタリング方法
【課題】 適切なシール環境下においてシール作業を実行可能な熱シール装置を提供すること。
【解決手段】 一対のプーリー４１，４３の間に掛け渡したベルト４５ａ，４５ｂにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構４０と、一部を押圧する押圧部５６，６６と、一部を加熱する加熱部５１とを少なくとも有するシール機構を備える。搬送機構４０へ被シール体を送り出す送出機構３０と、シール機構の状態をモニタするモニタ部と、状態が所定のシール可能範囲内であるかを判定する判定部とを有する。搬送機構４０を搬送方向へ駆動させてモニタ部により状態をモニタする。判定部は、状態が所定のシール可能範囲内である場合に送出機構３０を作動させる。
【解決手段】 一対のプーリー４１，４３の間に掛け渡したベルト４５ａ，４５ｂにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構４０と、一部を押圧する押圧部５６，６６と、一部を加熱する加熱部５１とを少なくとも有するシール機構を備える。搬送機構４０へ被シール体を送り出す送出機構３０と、シール機構の状態をモニタするモニタ部と、状態が所定のシール可能範囲内であるかを判定する判定部とを有する。搬送機構４０を搬送方向へ駆動させてモニタ部により状態をモニタする。判定部は、状態が所定のシール可能範囲内である場合に送出機構３０を作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱シール装置及び熱シール装置におけるシールのモニタリング方法に関する。さらに詳しくは、一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被包装体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置及び熱シール装置におけるシールのモニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の如き熱シール装置として、例えば特許文献１の如きものが知られている。この熱シール装置は、シール温度が適正範囲を超えた場合にモーターを逆回転させることで製品の投入を防止している。しかし、逆回転から正回転への切換えは、逆回転時におけるシール温度を基準にするため、実際のシール作業における状態とは異なる。しかも、正回転に切り換えるため、切換当初はシール温度が不安定となり、安定するまで時間を要していた。
【０００３】
また、熱溶着の条件を測定するものとして、例えば特許文献２に記載の如きものが知られている。しかし、この熱溶着システムは、リアルタイム且つインラインで製造される製品の全数検査を行うことを課題とするものであり、本発明とは課題及び目的が異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５２６３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、適切なシール環境下においてシール作業を実行可能な熱シール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱シール装置の特徴は、一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた構成において、前記搬送機構へ前記被シール体を送り出す送出機構と、前記シール機構の状態をモニタするモニタ部と、前記状態が所定のシール可能範囲内であるかを判定する判定部とを有し、前記搬送機構を搬送方向へ駆動させて前記モニタ部により前記状態をモニタし、前記判定部は、前記状態が所定のシール可能範囲内である場合に前記送出機構を作動させることにある。
【０００７】
上記構成によれば、搬送機構を搬送方向へ駆動させてシール機構の状態をモニタするので、実際のシール作業時におけるシール機構の状態をモニタすることができる。そして、シール機構の状態が所定のシール可能範囲内の場合に送出機構を作動させるので、適切なシール環境下においてシール作業が実行可能となる。よって、圧着不良等のシール不良の発生を未然に防止することができる。しかも、搬送機構を搬送方向へ駆動させた状態で送出機構を作動させるので、シール機構の状態は不安定になることはなく、迅速にシール作業を安定した環境下で開始することができる。
【０００８】
ここで、シール機構の状態とは、前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間である。上記シール機構における適切なシール作業環境は、これらの条件の組み合わせによって決定されるものであり、個々の条件単独で決定されるものではない。すなわち、ヒートシールには、過不足のない熱量及び圧力が必要であり、これらを満たす場合に適切なヒートシールが可能となる。よって、個々の条件を単独ではなく、これらの条件を組み合わせたシール機構の状態をモニタすることで、より確実にシール不良の発生を未然に防止することが可能となる。
【０００９】
係る場合、前記シール温度は前記加熱部に設けた温度センサにより測定されるものであり、前記加熱部は上下一対対向させて配設した加熱板を備え、上下各加熱板は前記搬送方向に対する上流側及び下流側で上下対向する一対のヒーターを有し、前記温度センサを前記上流側及び下流側にそれぞれ上下一対設けても構わない。
【００１０】
上記構成によれば、上下に一対のヒーターを設けているので、加熱部の上下左右で温度を均一に安定させることができる。しかも、上流側及び下流側にそれぞれ上下一対センサを設けることで、実作業に近い状態をモニタすることができ、より確実にシール不良の発生を防止できる。
【００１１】
さらに、前記温度センサを前記一対のヒーター間にさらに上下一対設けてもよい。計６カ所で温度を測定することで、加熱板の温度を面で管理することができ、より実作業に近い状態をモニタすることができ、シール不良の発生を未然に防止することが可能となる。
【００１２】
また、前記状態は、電源電圧、少なくとも前記ヒーターの電流及び前記シール機構の内部温度をさらに含むように構成しても構わない。これらの条件を加えることで、シール機構自体の異常の有無もモニタ可能となり、安定した環境下でシール作業を行うことができる。
【００１３】
前記判定部は、クラッチを介して前記送出機構に動力を伝達させて、前記搬送機構と同期駆動させるとよい。これにより、１台のモーターにより搬送機構の駆動と同期させて駆動させることができる。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱シール装置におけるシールのモニタリング方法の特徴は、一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置におけるシールのモニタリング方法において、前記搬送機構を搬送方向へ駆動させた状態で前記シール機構の状態として前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間をモニタリングすることにある。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明に係る熱シール装置及び熱シール装置におけるシールのモニタリング方法の特徴によれば、適切なシール条件においてのみシール作業が可能となった。
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る熱シール装置の概略正面図である。
【図２】コンベアユニット及びシールユニットの外観斜視図である。
【図３】シールユニットの正面図である。
【図４】コンベアユニット及びシールユニットの平面図である。
【図５】コンベアユニット及びシールユニットにおけるモーターの駆動の伝達を説明する説明図である。
【図６】搬送機構の前側プーリーの取付状態を示す背面図である。
【図７】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図８】加熱板の概略平面図である。
【図９】第二押圧部の上ローラーの縦断面図である。
【図１０】コントロールユニットのブロック図である。
【図１１】シール可能範囲の一例を示すグラフである。
【図１２】他の実施形態に係るコントロールユニットのブロック図である。
【図１３】他の実施形態に係るシール可能範囲の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る熱シール装置１は、図１に示す如く、基礎フレーム２の上にコンベアユニット３，シールユニット４，コントロールユニット５を順次取り付けてなる。主モーター６はコンベアユニット３及びシールユニット４を駆動させ、被シール体としての包装袋１００を搬送する。コンベアユニット３及びシールユニット４は、水平面に対する傾斜角度及び高さを調整可能である。さらに、コンベアユニット３はシールユニット４に対して相対位置を上下方向に調整可能となっている。
【００１８】
図１，２，４に示すように、コンベアユニット３はコンベアフレーム１０の左右に支持した第一、第二ローラー１１，１２間に搬送ベルト１３を回転可能に支持してなる。搬送ベルト１３裏面にはタイミングベルト１４が設けられており、第一ローラー１１及び駆動部１５のタイミングプーリー１１ｂ，１５ｂと噛み合う。コンベアフレーム１０の上面は解放され、搬送ベルト１３の上面が同図右から左に移動し、袋を搬送支持する。また、コンベアフレーム１０には、入口ガイド板２３に対向して作業台１０ａが取り付けられている。
【００１９】
図５に示すように、駆動部１５の駆動軸１５ａには、ユニバーサルジョイント１５ｃを介して第一タイミングプーリー１６ａが固定されている。この第一タイミングプーリー１６ａには、第二タイミングプーリー１６ｂとの間でタイミングベルト１７が掛け渡されている。第二タイミングプーリー１６ｂは後述の第二平歯車４３ｃと噛み合う平歯車１８と同軸上に固定されている。
【００２０】
図１に示すように、シールユニット４は、包装袋１００を搬送機構４０に送り出す送出機構３０と、その包装袋１００を搬送する搬送機構４０と、包装袋１００の口部１０１をヒールシールする加熱冷却部５０と、ヒートシールされた包装袋１００を外部へ排出する排出部６０よりなる。これらの送出機構３０、搬送機構４０、加熱冷却部５０及び排出部６０がシール機構Ｒを構成する。
【００２１】
図３，４に示すように、送出機構３０は、上下の小プーリー３１，３２とその下流側の上下の大プーリー３３，３４との間に上下のＶベルト３５ａ，３５ｂが掛け渡されてなる。この上下Ｖベルト３５ａ，３５ｂが包装袋１００の一端を挟持し搬送する。下小プーリー３２及び下大プーリー３４は、上小プーリー３１及び上大プーリー３３より搬送方向上手側に位置している。上下の大プーリー３３，３４には、取付パネル２２裏面側において平歯車３３ｂ，３４ｂが互いに噛み合うように固定されている。上下の小プーリー３１，３２の入口側には包装袋１００の挿入をガイドする挿入ガイド２３が取り付けられており、シール機構Ｒの搬送経路において包装袋１００をガイドする上下搬送ガイド板２４ａ、２４ｂが取付パネル２２に固定されている。
【００２２】
図５に示すように、上大プーリー３３のプーリー軸３３ａは、カップリング３３ｃを介し電磁クラッチ３６と接続しており、電磁クラッチ３６の他端側にはタイミングベルト３８が掛け渡されたタイミングプーリー３７が固定されている。このタイミングベルト３８を介して主モーター６の駆動が伝達される。よって、電磁クラッチ３６により送出機構３０の作動を制御することができる。
【００２３】
搬送機構４０は、図３，４に示すように、上下の前プーリー４１，４２と上下の後プーリー４３，４４との間に上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂが掛け渡されている。上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂは、例えばフッ素樹脂のテープからなり、これら両テープ間に送出された包装袋１００を挟み込んで後述の加熱冷却部５０を通過させ、ヒーター等の熱を伝導させる。これらのプーリーには、上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂの脱落を防止するフランジが設けられている。
【００２４】
図６に示すように、上下の前プーリー４１，４２は、固定部４６を介して取付パネル２２裏面にスライド可能に固定されている。プーリー軸４１ａ，４２ａはスライド部材４６ａにベアリング４６ｅを介して回転可能に取り付けられ、スライドガイド４６ｂに沿って搬送方向にスライド可能である。スライドガイド４６ｂの一端には取付板４６ｃを介してコイルスプリング４６ｄが設けられている。これにより、上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂのテンションを維持することができる。
【００２５】
図４，５に示すように、上後プーリー４３の駆動軸４３ａには、第一、第二平歯車４３ｂ，４３ｃ及び第一〜第三タイミングプーリー４３ｄ〜４３ｆが固定されている。また、下後プーリー４４には、取付パネル２２裏面側に平歯車４４ａが固定されている。平歯車４４ａは、主ローラ６のギアと噛み合う第一平歯車４３ｂに噛み合うよう配置している。
【００２６】
第一タイミングプーリー４３ｄは、第二押圧部６６のタイミングプーリー６７ｃとの間でタイミングベルト６７ｄが掛け渡されている。第二タイミングプーリー４３ｆには、先の送出機構３０のタイミングベルト３８が掛け渡される。さらに、第三タイミングプーリー４３ｆは、ロータリーエンコーダ４７を回転させるタイミングプーリー４７ａとの間でタイミングベルト４７ｂが掛け渡されている。このロータリーエンコーダ４７が回転数を測定することで、上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂの搬送速度を計算し、ヒートシールのシール時間を求める。
【００２７】
図１，３に示すように、加熱冷却部５０は、加熱部５１と、第一押圧部５６及び冷却部５８よりなる。第一押圧部５６は、加熱部５１及び冷却部５８の間に位置する。
加熱部５１は、上下一対の加熱板５２，５３を上下耐熱ベルト４５ａ，ｂを挟むように設けている。図８に示すように、上下加熱板５２，５３には横穴５２ａ，５３ａが形成され、第一〜第四ヒーター５４ａ〜ｄがそれぞれ挿入されている。上下各１本のヒーターの場合、搬送方向下流側で温度が高くなる傾向があり、加熱部５１全体の温度が安定するまで時間を要することとなる。そこで、上下加熱板５２，５３の中央に対し線対称にヒーターを配置することで、加熱部５１全体を迅速に所定温度で安定させることが可能となる。凹部５２ｃ，５３ｃには、上下大Ｖプーリー３３，３４の各駆動軸３３ａ，３４ａが挿通される。
【００２８】
また、上下加熱板５２，５３には、搬送方向上手側、中間部及び下手側に上下一対の第一〜第六センサ５５ａ〜ｆが設けられている。各ヒーター５４ａ〜ｄはリレー又はＰＩＤ制御盤を介して電源に接続され、各センサ５５ａ〜ｆにより上下加熱板５２，５３の温度がモニタリングされ、当該温度が一定となるように自動制御がなされる。上述の如くセンサを配置することで、シール温度を面で管理することが可能となる。
【００２９】
第一押圧部５６は、上下一対のローラー５６ａ，５６ｂと、上ローラー５６ａを回転可能に且つ垂直方向にスライド可能に取り付ける取付部５７よりなり、加熱された包装袋１００の口部１０１を押圧して圧着させる。下ローラー５６ｂは取付パネル２２に回転可能に取り付けられる。
【００３０】
取付部５７は、図３，４に示すように、上ローラー軸５６ｃを貫通させるホルダー５７ａを有し、内部にシール圧力を測定するロードセル５７ｂを設けている。ホルダー５７ａは、押圧板５７ｃを介してばねを巻設した押圧軸５７ｄにより押圧されている。この押圧軸５７ｄの端部には圧力調整用の摘み５７ｈが設けられている。ホルダー５７ａは、一対のシャフト５７ｅにより第一取付部材５９ａに取り付けられている。これらにより、上ローラー５６ａは下側へ付勢されると共に、ロードセル５７ｂが包装袋１００に対するシール圧力を測定する。
【００３１】
冷却部５８は、上下一対の冷却板を耐熱ベルト４５ａ，４５ｂを挟んで対向して設けている。上下冷却板５８ａ，５８ｂには複数の貫通孔が形成されており、筐体２０の内部に設けたブロアから冷風を吹き付けることで、冷却部５８を冷却している。この冷却された上下冷却板５８ａ，５８ｂ間をヒートシール部分が通過することで、硬化が促進される。
【００３２】
上述の上加熱板５２、第一押圧部５６の上ローラー５６ａ及び上冷却板５８ａは取付機構５９を介して取付パネル２２に取り付けられており、取付機構５９により下方に付勢されて固定された対向する下側の各部材に圧接される。
【００３３】
図３，７に示すように、取付機構５９は、断面略Ｌ字状の第一、第二取付部材５９ａ，５９ｂと、正面視略コの字状の第三取付部材５９ｃよりなる。第三取付部材５９ｃの下面には、断熱部材５９ｄを介して上加熱板５２が固定されており、背面にはスライド板５９ｅが固定されている。また、第三取付部材５９ｃの上面は、圧縮コイルばねを巻設した一対の押圧軸５９ｆ及び一対のシャフト５９ｇを介して取付部材５９ａに固定されている。圧縮コイルばねの弾性力により加熱板５２が下側に付勢される。上冷却板５８ａも同様により取付部材５９ａに取り付けられている。なお、この上ローラー５６ａの近傍には、物品の通過を検出する光電管センサ８１が設けられている。
【００３４】
図１，３，４に示すように、排出部６０は、大略、排出搬送機構６０ａと、第二押圧部６６よりなる。排出搬送機構６１は、先の上下後プーリー４３，４４と同軸上の上下前Ｖベルトプーリ６１，６２と上下後Ｖベルトプーリ６３，６４の間に上下Ｖベルト６５ａ，６５ｂが掛け渡されてなる。下Ｖベルト６５ｂは、テンションローラー６４ｂにも掛け渡されている。この排出搬送機構６０が、加熱冷却部５０を通過した包装袋１００を受け取り、第二押圧部６６を通過させて筐体２０外へ排出する。第二押圧部６６の下流側には、物品の通過を検出する第二の光電管センサ８２が設けられている。
【００３５】
第二押圧部６６は、一対の上下ローラー６７，６８よりなり、上ローラー６７は固定部６９を介して上下にスライド可能に固定されている。上ローラー６７外面にはウレタン６７ａが設けられている。この第二押圧部６６は、加熱冷却された包装袋１００の口部１０１を押圧してシール部に模様を付与する。
【００３６】
取付部６９は、図９に示すように、上ローラー軸６７ｂを貫通させるホルダー６９ａを有し、内部にシール圧力を測定するロードセル６９ｂを設けている。このホルダー６９ａは、押圧板６９ｃを介してばねを巻設した押圧軸６９ｄにより押圧されている。この押圧軸６９ｄの端部には圧力調整用の摘み６９ｈが設けられており、押圧軸６９ｃにより上ローラー６７は下側へ付勢される。このロードセル６９ｂにおいても包装袋１００に対するシール圧力が測定される。ホルダー６９ａは、取付部材６９ｅの四方に設けたシャフト６９ｄにより取付パネル３２に取り付けられている。また、ローラー軸６７ｂにはタイミングベルト６７ｄが掛け渡されるタイミングプーリー６７ｃが固定されている。
【００３７】
下ローラー６８は、ローラー軸６８ａを介して取付パネル２２に取り付けられている。図４に示すように、ローラー軸６８ａの他端には、平歯車６８ｂが設けられており、この平歯車６７ｂが搬送機構４０の上後ローラー４３の平歯車と噛み合う。
【００３８】
ここで、図１，４，５を参照しながら、主モーター６からの駆動力の伝達について説明する。
主モーター６からの駆動は、主モーター６のギアによりまず下後プーリー４４及び下ローラー６８に伝達される。次いで、下後プーリー４４の回転が平歯車４４ａを介して上後プーリー４３に伝達されると共に、タイミングベルト６７ｄを介して上ローラー６７に伝達される。そして、上後プーリー４３の回転は、平歯車４３ｃ，１８によりタイミングベルト１７を介して駆動部１５に伝達される。また、この回転はタイミングベルト４７ｂによりプーリー４７ａを回転させ、ロータリーエンコーダー４７により上下耐熱ベルト４５ａ，４５ｂの搬送速度を測定する。このようにして、搬送ベルト１３、下耐熱ベルト４５ｂ及び下Ｖベルト６５ｂは図１で反時計方向に回転し、上耐熱ベルト４５ａ及び上Ｖベルト６５ａは時計方向に回転する。同時に、タイミングベルト３８を介して電磁クラッチ３６に伝達される。電磁クラッチ３６が接続されると、上大プーリー３３，３４が回転し、上Ｖベルト３５ａは時計方向に回転し、下Ｖベルト３５ｂは反時計方向に回転する。
【００３９】
コントロールユニット５は、図１０に示すように、モニタ部７１と、判定部７２と、入力表示部７３と、記憶部７４と、制御部７５からなる。モニタ部７１は、加熱温度モニタ部７１ａ、圧力モニタ部７１ｂ、加熱時間モニタ部７１ｃからなる。加熱温度モニタ部７１ａには、上述の温度センサ５５ａ〜ｆの測定データが入力され、圧力モニタ部７１ｂには、ロードセル５７ｂ，６９ｂの測定データが入力される。加熱時間モニタ部７１ｃには、ロータリーエンコーダ４７の測定データが入力され、包装袋１００の搬送速度が求められる。これらの各データは判定部７２に出力されると共に記憶部７４に記憶される。
【００４０】
判定部７２は、シール温度、シール圧力及びシール時間の各条件の組み合わせが、図１１に示す如く、所定のシール可能範囲Ｄ内である否かを判定する（なお、図１１における経緯線は立体面を表現するためのものである。）。シール可能範囲Ｄの各条件は、例えばタッチパネルよりなる入力表示部７３を介して設定される。ここで、判定部７２は、条件単独で判定するのではなく、各条件の組み合わせが範囲内に属するか否かで判定する。適切なシール作業を行うには、口部１０１に対する十分な熱量及び圧力が必要であり、いずれかの条件が合致しているだけでは不十分だからである。
【００４１】
シール可能範囲Ｄの各条件は、包装袋１００の材質等により異なるものであり、予め試験、評価を行い決定する。例えば、シール可能温度が上限１８５℃、下限１７５℃である材質を用いた包装袋１００の場合、その上限及び下限における搬送速度（シール時間）及びシール圧力の上限及び下限をそれぞれ求める。具体的には、例えば、まず、上限１８５℃において、搬送速度を調整しながら試験を行い、良品となる搬送速度としてその上限１０．１０ｍ／ｍｉｎ及び下限９．９０ｍ／ｍｉｎを求める。次に、上限１８５℃での搬送速度の上限１０．１０ｍ／ｍｉｎにおいて、シール圧力を調整しながら試験を行い、良品となるシール圧力としてその上限４．０ｋｇｆ及び下限２．０ｋｇｆを求める。同様に、これら各条件における上限及び下限の組み合わせを変えて、順次繰り返し試験を行う。すなわち、シール温度、シール圧力及びシール時間をパラメーターとし、シール可能なパラメーター範囲を試験又はシミュレーションにより求める。
【００４２】
この試験結果を入力表示部７３を介して入力することで、３次元曲面で囲まれたシール可能範囲Ｄが決定される。すなわち、このシール可能範囲Ｄに属する状態は、適切なシール作業を行うために必要な熱量及び圧力を満たすものである。
【００４３】
判定部７２は、各条件の組み合わせが所定のシール条件範囲Ｄ内である場合、制御部７５を介して電磁クラッチ３６を制御し、主モーターの駆動力を送出機構３０に伝達させる。これにより、送出機構３０はシール機構Ｒの状態が所定のシール条件範囲Ｄ内である場合にのみ作動するので、未然にシール不良の発生を抑制することが可能となる。しかも、シール機構Ｒは、通常のシール作業を行う状態で運転されているので、迅速にシール作業を開始することができる。
【００４４】
次に、上述の如く構成されたシール装置１の使用方法について説明する。
まず、シール装置１の電源を投入し、主モーター６を回転させて搬送ベルト１３、上下耐熱ベルト４５ａ，４５ｂを駆動させ、第一〜第四ヒーター５４ａ〜ｄに通電を行い上下加熱板５２，５３を加熱すると共に、図示しないブロアにより上下冷却板５８ａ，５８ｂを冷却する。この搬送方向に対する駆動状態において、上述の温度センサ５５ａ〜ｆ、ロードセル５７ｂ，６９ｂ及びロータリーエンコーダ４７が、温度、圧力及び時間（速度）を測定する。そして、これら条件の組み合わせがシール可能範囲内に属する状態となった場合、電磁クラッチ３６を繋ぎ、送出機構３０を作動させる。これにより、適切な状態でのシール作業が開始可能となる。
【００４５】
最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。なお、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
上記実施形態において、シール機構Ｒの状態としてシール温度、シール圧及び搬送速度（シール時間）の組み合わせがシール可能範囲Ｄに属するか否かを判定した。しかし、シール機構Ｒの状態はこれに限られるものではなく、電源電圧、少なくともヒーターの電流及び前記シール機構の内部温度をさらに含めても構わない。
【００４６】
係る場合、図１２に示す如く、モニタ部７１’は電源の電圧を測定する電圧モニタ部７１ｄ、電流モニタ部７１ｅ及び機内温度モニタ部７１ｆをさらに備える。電流モニタ部７１ｅは、例えば第一〜第四ヒーター５４ａ〜ｄ及び主モーター６への通電量をモニタする。また、機内温度モニタ部７１ｆには、例えば加熱部５１の上方の第一取付部材５９ａに設けた温度センサの測定データが入力される。
【００４７】
これらの条件は、熱シール装置１の他の箇所での異常を検出可能な条件であり、シール温度、シール圧及び搬送速度に影響を与える。そのため、これらの条件を含めた状態をモニタし、その状態が図１３に示す如きシール可能範囲Ｄ’に属するか否かを判定することで、より確実にシール不良の発生を抑制することができる。しかも、安定した運転環境下でシール作業を開始することが可能となる。
【００４８】
上記実施形態において、押圧部として第一、第二押圧部５６，６６を設けた。しかし、例えば、冷却部５８及び第一押圧部５６を設けずに、排出部６０の第二押圧部６６でのみシール圧力を測定するようにしても構わない。なお、上記実施形態において、脱気・ガス置換機構を設けていないが、当該機構を設けた熱シール機であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、例えば、食品等の商品が収容された包装袋の口部をヒートシールする熱シール機として利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：熱シール装置、２：基礎フレーム、３：コンベアユニット、４：シールユニット、５：コントロールユニット、６：主モーター、１０：コンベアフレーム、１０ａ：作業台フレーム、１１：第一ローラー、１１ａ：ローラー軸、１１ｂ：タイミングプーリー、１２：第二ローラー、１２ａ：ローラー軸、１２ｂ：凹部、１３：コンベアベルト、１４：タイミングベルト、１５：駆動部、１５ａ：駆動軸、１５ｂ：タイミングプーリー、１５ｃ：ユニバーサルジョイント、１６ａ，ｂ：第一、第二タイミングプーリー、１７：タイミングベルト、１８：平歯車、２０：筐体、２１ａ，２１ｂ：上下カバー、２２：取付パネル、２３：入口ガイド板、２４ａ，ｂ：上下搬送ガイド板、３０：送出機構、３１：上小Ｖプーリー、３１ａ：プーリー軸、３２：下小Ｖプーリー、３２ａ：プーリー軸、３３：上大Ｖプーリー、３３ａ：プーリー軸、３３ｂ：平歯車、３３ｃ：カップリング、３４：下大Ｖプーリー、３４ａ：駆動軸、３４ｂ：平歯車、３５ａ：上Ｖベルト、３５ｂ：下Ｖベルト、３６：電磁クラッチ、３７：タイミングプーリー、３８：タイミングベルト、４０：搬送機構、４１：上前プーリー、４１ａ：プーリー軸、４２：下前プーリー、４２ａ：プーリー軸、４３：上後プーリー、４３ａ：駆動軸、４３ｂ，ｃ：第一、第二平歯車、４３ｄ〜ｆ：第一〜第三タイミングプーリー、４３ｇ：タイミングベルト、４４：下後プーリー、４４ａ：平歯車、４５ａ：上耐熱ベルト、４５ｂ：下耐熱ベルト、４６：固定部、４６ａ：スライド部材、４６ｂ：スライドガイド、４６ｃ：取付板、４６ｄ：コイルスプリング、４６ｅ：ベアリング、４７：ロータリーエンコーダ、４７ａ：タイミングプーリー、４７ｂ：タイミングベルト、５０：加熱冷却部、５１：加熱部、５２：上加熱板、５２ａ：横穴、５２ｃ：凹部、５３：下加熱板、５３ａ：横穴、５３ｃ：凹部、５３ｄ：取付孔、５４ａ〜ｄ：第一〜第四ヒーター、５５ａ〜ｆ：第一〜第六温度センサ（熱電対）、５６：第一押圧部（圧着ローラー部）、５６ａ：上ローラー、５６ｂ：下ローラー、５６ｄ：上ローラー軸、５６ｄ：下ローラー軸、５７：取付部、５７ａ：ホルダー、５７ｂ：ロードセル、５７ｃ：押圧板、５７ｄ：押圧軸、５７ｅ：シャフト、５７ｆ：摘み、５８：冷却部、５８ａ：上冷却板、５８ｂ：下冷却板、５９：取付機構、５９ａ〜ｃ：第一〜第三取付部材、５９ｄ：断熱部材、５９ｅ：スライド板、５９ｆ：押圧軸、５９ｇ：シャフト、６０：排出部、６０ａ：排出搬送機構、６１：上前Ｖベルトプーリー、６１ａ：Ｖプーリー軸、６２：下前Ｖベルトプーリー、６２ａ：Ｖプーリー軸、６３：上後Ｖベルトプーリー、６３ａ：Ｖプーリー軸、６４：下後Ｖベルトプーリー、６４ａ：Ｖプーリー軸、６４ｂ：テンションローラー、６４ｃ：ローラー軸、６５ａ：上Ｖベルト、６４ｂ：下Ｖベルト、６６：第二押圧部（ギャザーローラー部）、６７：上ローラー、６７ａ：ウレタン、６７ｂ：駆動軸、６７ｃ：タイミングプーリー、６７ｄ：タイミングベルト、６８：下ローラー、６８ｂ：駆動軸、６８ｃ：平歯車、６９：取付部、６９ａ：ホルダー、６９ｂ：ロードセル、６９ｃ：押圧板、６９ｄ：押圧軸、６９ｅ：シャフト、６９ｇ：取付部材、６９ｈ：摘み、７１：モニタ部、７１ａ：加熱温度モニタ部、７１ｂ：圧力モニタ部、７１ｃ：加熱時間モニタ部、７１ｄ：電源電圧モニタ部、７１ｅ：電流モニタ部、７１ｆ：機内温度モニタ部、７２：判定部、７３：入力表示部、７４：記憶部、７５：制御部、８１，８２：物品通過センサ（光電センサ）、１００：包装袋（被シール体）、１０１：シール部（口部）、Ａ：電流、Ｄ：シール可能範囲、Ｐ：シール圧力、Ｒ：シール機構、Ｓ：搬送速度（シール時間）、Ｔ：シール温度、Ｔ’：機内温度、Ｖ：電源電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱シール装置及び熱シール装置におけるシールのモニタリング方法に関する。さらに詳しくは、一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被包装体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置及び熱シール装置におけるシールのモニタリング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の如き熱シール装置として、例えば特許文献１の如きものが知られている。この熱シール装置は、シール温度が適正範囲を超えた場合にモーターを逆回転させることで製品の投入を防止している。しかし、逆回転から正回転への切換えは、逆回転時におけるシール温度を基準にするため、実際のシール作業における状態とは異なる。しかも、正回転に切り換えるため、切換当初はシール温度が不安定となり、安定するまで時間を要していた。
【０００３】
また、熱溶着の条件を測定するものとして、例えば特許文献２に記載の如きものが知られている。しかし、この熱溶着システムは、リアルタイム且つインラインで製造される製品の全数検査を行うことを課題とするものであり、本発明とは課題及び目的が異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５２６３号公報
【特許文献２】特開平１１−１５７５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、適切なシール環境下においてシール作業を実行可能な熱シール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱シール装置の特徴は、一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた構成において、前記搬送機構へ前記被シール体を送り出す送出機構と、前記シール機構の状態をモニタするモニタ部と、前記状態が所定のシール可能範囲内であるかを判定する判定部とを有し、前記搬送機構を搬送方向へ駆動させて前記モニタ部により前記状態をモニタし、前記判定部は、前記状態が所定のシール可能範囲内である場合に前記送出機構を作動させることにある。
【０００７】
上記構成によれば、搬送機構を搬送方向へ駆動させてシール機構の状態をモニタするので、実際のシール作業時におけるシール機構の状態をモニタすることができる。そして、シール機構の状態が所定のシール可能範囲内の場合に送出機構を作動させるので、適切なシール環境下においてシール作業が実行可能となる。よって、圧着不良等のシール不良の発生を未然に防止することができる。しかも、搬送機構を搬送方向へ駆動させた状態で送出機構を作動させるので、シール機構の状態は不安定になることはなく、迅速にシール作業を安定した環境下で開始することができる。
【０００８】
ここで、シール機構の状態とは、前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間である。上記シール機構における適切なシール作業環境は、これらの条件の組み合わせによって決定されるものであり、個々の条件単独で決定されるものではない。すなわち、ヒートシールには、過不足のない熱量及び圧力が必要であり、これらを満たす場合に適切なヒートシールが可能となる。よって、個々の条件を単独ではなく、これらの条件を組み合わせたシール機構の状態をモニタすることで、より確実にシール不良の発生を未然に防止することが可能となる。
【０００９】
係る場合、前記シール温度は前記加熱部に設けた温度センサにより測定されるものであり、前記加熱部は上下一対対向させて配設した加熱板を備え、上下各加熱板は前記搬送方向に対する上流側及び下流側で上下対向する一対のヒーターを有し、前記温度センサを前記上流側及び下流側にそれぞれ上下一対設けても構わない。
【００１０】
上記構成によれば、上下に一対のヒーターを設けているので、加熱部の上下左右で温度を均一に安定させることができる。しかも、上流側及び下流側にそれぞれ上下一対センサを設けることで、実作業に近い状態をモニタすることができ、より確実にシール不良の発生を防止できる。
【００１１】
さらに、前記温度センサを前記一対のヒーター間にさらに上下一対設けてもよい。計６カ所で温度を測定することで、加熱板の温度を面で管理することができ、より実作業に近い状態をモニタすることができ、シール不良の発生を未然に防止することが可能となる。
【００１２】
また、前記状態は、電源電圧、少なくとも前記ヒーターの電流及び前記シール機構の内部温度をさらに含むように構成しても構わない。これらの条件を加えることで、シール機構自体の異常の有無もモニタ可能となり、安定した環境下でシール作業を行うことができる。
【００１３】
前記判定部は、クラッチを介して前記送出機構に動力を伝達させて、前記搬送機構と同期駆動させるとよい。これにより、１台のモーターにより搬送機構の駆動と同期させて駆動させることができる。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱シール装置におけるシールのモニタリング方法の特徴は、一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置におけるシールのモニタリング方法において、前記搬送機構を搬送方向へ駆動させた状態で前記シール機構の状態として前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間をモニタリングすることにある。
【発明の効果】
【００１５】
上記本発明に係る熱シール装置及び熱シール装置におけるシールのモニタリング方法の特徴によれば、適切なシール条件においてのみシール作業が可能となった。
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る熱シール装置の概略正面図である。
【図２】コンベアユニット及びシールユニットの外観斜視図である。
【図３】シールユニットの正面図である。
【図４】コンベアユニット及びシールユニットの平面図である。
【図５】コンベアユニット及びシールユニットにおけるモーターの駆動の伝達を説明する説明図である。
【図６】搬送機構の前側プーリーの取付状態を示す背面図である。
【図７】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図８】加熱板の概略平面図である。
【図９】第二押圧部の上ローラーの縦断面図である。
【図１０】コントロールユニットのブロック図である。
【図１１】シール可能範囲の一例を示すグラフである。
【図１２】他の実施形態に係るコントロールユニットのブロック図である。
【図１３】他の実施形態に係るシール可能範囲の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に係る熱シール装置１は、図１に示す如く、基礎フレーム２の上にコンベアユニット３，シールユニット４，コントロールユニット５を順次取り付けてなる。主モーター６はコンベアユニット３及びシールユニット４を駆動させ、被シール体としての包装袋１００を搬送する。コンベアユニット３及びシールユニット４は、水平面に対する傾斜角度及び高さを調整可能である。さらに、コンベアユニット３はシールユニット４に対して相対位置を上下方向に調整可能となっている。
【００１８】
図１，２，４に示すように、コンベアユニット３はコンベアフレーム１０の左右に支持した第一、第二ローラー１１，１２間に搬送ベルト１３を回転可能に支持してなる。搬送ベルト１３裏面にはタイミングベルト１４が設けられており、第一ローラー１１及び駆動部１５のタイミングプーリー１１ｂ，１５ｂと噛み合う。コンベアフレーム１０の上面は解放され、搬送ベルト１３の上面が同図右から左に移動し、袋を搬送支持する。また、コンベアフレーム１０には、入口ガイド板２３に対向して作業台１０ａが取り付けられている。
【００１９】
図５に示すように、駆動部１５の駆動軸１５ａには、ユニバーサルジョイント１５ｃを介して第一タイミングプーリー１６ａが固定されている。この第一タイミングプーリー１６ａには、第二タイミングプーリー１６ｂとの間でタイミングベルト１７が掛け渡されている。第二タイミングプーリー１６ｂは後述の第二平歯車４３ｃと噛み合う平歯車１８と同軸上に固定されている。
【００２０】
図１に示すように、シールユニット４は、包装袋１００を搬送機構４０に送り出す送出機構３０と、その包装袋１００を搬送する搬送機構４０と、包装袋１００の口部１０１をヒールシールする加熱冷却部５０と、ヒートシールされた包装袋１００を外部へ排出する排出部６０よりなる。これらの送出機構３０、搬送機構４０、加熱冷却部５０及び排出部６０がシール機構Ｒを構成する。
【００２１】
図３，４に示すように、送出機構３０は、上下の小プーリー３１，３２とその下流側の上下の大プーリー３３，３４との間に上下のＶベルト３５ａ，３５ｂが掛け渡されてなる。この上下Ｖベルト３５ａ，３５ｂが包装袋１００の一端を挟持し搬送する。下小プーリー３２及び下大プーリー３４は、上小プーリー３１及び上大プーリー３３より搬送方向上手側に位置している。上下の大プーリー３３，３４には、取付パネル２２裏面側において平歯車３３ｂ，３４ｂが互いに噛み合うように固定されている。上下の小プーリー３１，３２の入口側には包装袋１００の挿入をガイドする挿入ガイド２３が取り付けられており、シール機構Ｒの搬送経路において包装袋１００をガイドする上下搬送ガイド板２４ａ、２４ｂが取付パネル２２に固定されている。
【００２２】
図５に示すように、上大プーリー３３のプーリー軸３３ａは、カップリング３３ｃを介し電磁クラッチ３６と接続しており、電磁クラッチ３６の他端側にはタイミングベルト３８が掛け渡されたタイミングプーリー３７が固定されている。このタイミングベルト３８を介して主モーター６の駆動が伝達される。よって、電磁クラッチ３６により送出機構３０の作動を制御することができる。
【００２３】
搬送機構４０は、図３，４に示すように、上下の前プーリー４１，４２と上下の後プーリー４３，４４との間に上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂが掛け渡されている。上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂは、例えばフッ素樹脂のテープからなり、これら両テープ間に送出された包装袋１００を挟み込んで後述の加熱冷却部５０を通過させ、ヒーター等の熱を伝導させる。これらのプーリーには、上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂの脱落を防止するフランジが設けられている。
【００２４】
図６に示すように、上下の前プーリー４１，４２は、固定部４６を介して取付パネル２２裏面にスライド可能に固定されている。プーリー軸４１ａ，４２ａはスライド部材４６ａにベアリング４６ｅを介して回転可能に取り付けられ、スライドガイド４６ｂに沿って搬送方向にスライド可能である。スライドガイド４６ｂの一端には取付板４６ｃを介してコイルスプリング４６ｄが設けられている。これにより、上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂのテンションを維持することができる。
【００２５】
図４，５に示すように、上後プーリー４３の駆動軸４３ａには、第一、第二平歯車４３ｂ，４３ｃ及び第一〜第三タイミングプーリー４３ｄ〜４３ｆが固定されている。また、下後プーリー４４には、取付パネル２２裏面側に平歯車４４ａが固定されている。平歯車４４ａは、主ローラ６のギアと噛み合う第一平歯車４３ｂに噛み合うよう配置している。
【００２６】
第一タイミングプーリー４３ｄは、第二押圧部６６のタイミングプーリー６７ｃとの間でタイミングベルト６７ｄが掛け渡されている。第二タイミングプーリー４３ｆには、先の送出機構３０のタイミングベルト３８が掛け渡される。さらに、第三タイミングプーリー４３ｆは、ロータリーエンコーダ４７を回転させるタイミングプーリー４７ａとの間でタイミングベルト４７ｂが掛け渡されている。このロータリーエンコーダ４７が回転数を測定することで、上下の耐熱ベルト４５ａ，４５ｂの搬送速度を計算し、ヒートシールのシール時間を求める。
【００２７】
図１，３に示すように、加熱冷却部５０は、加熱部５１と、第一押圧部５６及び冷却部５８よりなる。第一押圧部５６は、加熱部５１及び冷却部５８の間に位置する。
加熱部５１は、上下一対の加熱板５２，５３を上下耐熱ベルト４５ａ，ｂを挟むように設けている。図８に示すように、上下加熱板５２，５３には横穴５２ａ，５３ａが形成され、第一〜第四ヒーター５４ａ〜ｄがそれぞれ挿入されている。上下各１本のヒーターの場合、搬送方向下流側で温度が高くなる傾向があり、加熱部５１全体の温度が安定するまで時間を要することとなる。そこで、上下加熱板５２，５３の中央に対し線対称にヒーターを配置することで、加熱部５１全体を迅速に所定温度で安定させることが可能となる。凹部５２ｃ，５３ｃには、上下大Ｖプーリー３３，３４の各駆動軸３３ａ，３４ａが挿通される。
【００２８】
また、上下加熱板５２，５３には、搬送方向上手側、中間部及び下手側に上下一対の第一〜第六センサ５５ａ〜ｆが設けられている。各ヒーター５４ａ〜ｄはリレー又はＰＩＤ制御盤を介して電源に接続され、各センサ５５ａ〜ｆにより上下加熱板５２，５３の温度がモニタリングされ、当該温度が一定となるように自動制御がなされる。上述の如くセンサを配置することで、シール温度を面で管理することが可能となる。
【００２９】
第一押圧部５６は、上下一対のローラー５６ａ，５６ｂと、上ローラー５６ａを回転可能に且つ垂直方向にスライド可能に取り付ける取付部５７よりなり、加熱された包装袋１００の口部１０１を押圧して圧着させる。下ローラー５６ｂは取付パネル２２に回転可能に取り付けられる。
【００３０】
取付部５７は、図３，４に示すように、上ローラー軸５６ｃを貫通させるホルダー５７ａを有し、内部にシール圧力を測定するロードセル５７ｂを設けている。ホルダー５７ａは、押圧板５７ｃを介してばねを巻設した押圧軸５７ｄにより押圧されている。この押圧軸５７ｄの端部には圧力調整用の摘み５７ｈが設けられている。ホルダー５７ａは、一対のシャフト５７ｅにより第一取付部材５９ａに取り付けられている。これらにより、上ローラー５６ａは下側へ付勢されると共に、ロードセル５７ｂが包装袋１００に対するシール圧力を測定する。
【００３１】
冷却部５８は、上下一対の冷却板を耐熱ベルト４５ａ，４５ｂを挟んで対向して設けている。上下冷却板５８ａ，５８ｂには複数の貫通孔が形成されており、筐体２０の内部に設けたブロアから冷風を吹き付けることで、冷却部５８を冷却している。この冷却された上下冷却板５８ａ，５８ｂ間をヒートシール部分が通過することで、硬化が促進される。
【００３２】
上述の上加熱板５２、第一押圧部５６の上ローラー５６ａ及び上冷却板５８ａは取付機構５９を介して取付パネル２２に取り付けられており、取付機構５９により下方に付勢されて固定された対向する下側の各部材に圧接される。
【００３３】
図３，７に示すように、取付機構５９は、断面略Ｌ字状の第一、第二取付部材５９ａ，５９ｂと、正面視略コの字状の第三取付部材５９ｃよりなる。第三取付部材５９ｃの下面には、断熱部材５９ｄを介して上加熱板５２が固定されており、背面にはスライド板５９ｅが固定されている。また、第三取付部材５９ｃの上面は、圧縮コイルばねを巻設した一対の押圧軸５９ｆ及び一対のシャフト５９ｇを介して取付部材５９ａに固定されている。圧縮コイルばねの弾性力により加熱板５２が下側に付勢される。上冷却板５８ａも同様により取付部材５９ａに取り付けられている。なお、この上ローラー５６ａの近傍には、物品の通過を検出する光電管センサ８１が設けられている。
【００３４】
図１，３，４に示すように、排出部６０は、大略、排出搬送機構６０ａと、第二押圧部６６よりなる。排出搬送機構６１は、先の上下後プーリー４３，４４と同軸上の上下前Ｖベルトプーリ６１，６２と上下後Ｖベルトプーリ６３，６４の間に上下Ｖベルト６５ａ，６５ｂが掛け渡されてなる。下Ｖベルト６５ｂは、テンションローラー６４ｂにも掛け渡されている。この排出搬送機構６０が、加熱冷却部５０を通過した包装袋１００を受け取り、第二押圧部６６を通過させて筐体２０外へ排出する。第二押圧部６６の下流側には、物品の通過を検出する第二の光電管センサ８２が設けられている。
【００３５】
第二押圧部６６は、一対の上下ローラー６７，６８よりなり、上ローラー６７は固定部６９を介して上下にスライド可能に固定されている。上ローラー６７外面にはウレタン６７ａが設けられている。この第二押圧部６６は、加熱冷却された包装袋１００の口部１０１を押圧してシール部に模様を付与する。
【００３６】
取付部６９は、図９に示すように、上ローラー軸６７ｂを貫通させるホルダー６９ａを有し、内部にシール圧力を測定するロードセル６９ｂを設けている。このホルダー６９ａは、押圧板６９ｃを介してばねを巻設した押圧軸６９ｄにより押圧されている。この押圧軸６９ｄの端部には圧力調整用の摘み６９ｈが設けられており、押圧軸６９ｃにより上ローラー６７は下側へ付勢される。このロードセル６９ｂにおいても包装袋１００に対するシール圧力が測定される。ホルダー６９ａは、取付部材６９ｅの四方に設けたシャフト６９ｄにより取付パネル３２に取り付けられている。また、ローラー軸６７ｂにはタイミングベルト６７ｄが掛け渡されるタイミングプーリー６７ｃが固定されている。
【００３７】
下ローラー６８は、ローラー軸６８ａを介して取付パネル２２に取り付けられている。図４に示すように、ローラー軸６８ａの他端には、平歯車６８ｂが設けられており、この平歯車６７ｂが搬送機構４０の上後ローラー４３の平歯車と噛み合う。
【００３８】
ここで、図１，４，５を参照しながら、主モーター６からの駆動力の伝達について説明する。
主モーター６からの駆動は、主モーター６のギアによりまず下後プーリー４４及び下ローラー６８に伝達される。次いで、下後プーリー４４の回転が平歯車４４ａを介して上後プーリー４３に伝達されると共に、タイミングベルト６７ｄを介して上ローラー６７に伝達される。そして、上後プーリー４３の回転は、平歯車４３ｃ，１８によりタイミングベルト１７を介して駆動部１５に伝達される。また、この回転はタイミングベルト４７ｂによりプーリー４７ａを回転させ、ロータリーエンコーダー４７により上下耐熱ベルト４５ａ，４５ｂの搬送速度を測定する。このようにして、搬送ベルト１３、下耐熱ベルト４５ｂ及び下Ｖベルト６５ｂは図１で反時計方向に回転し、上耐熱ベルト４５ａ及び上Ｖベルト６５ａは時計方向に回転する。同時に、タイミングベルト３８を介して電磁クラッチ３６に伝達される。電磁クラッチ３６が接続されると、上大プーリー３３，３４が回転し、上Ｖベルト３５ａは時計方向に回転し、下Ｖベルト３５ｂは反時計方向に回転する。
【００３９】
コントロールユニット５は、図１０に示すように、モニタ部７１と、判定部７２と、入力表示部７３と、記憶部７４と、制御部７５からなる。モニタ部７１は、加熱温度モニタ部７１ａ、圧力モニタ部７１ｂ、加熱時間モニタ部７１ｃからなる。加熱温度モニタ部７１ａには、上述の温度センサ５５ａ〜ｆの測定データが入力され、圧力モニタ部７１ｂには、ロードセル５７ｂ，６９ｂの測定データが入力される。加熱時間モニタ部７１ｃには、ロータリーエンコーダ４７の測定データが入力され、包装袋１００の搬送速度が求められる。これらの各データは判定部７２に出力されると共に記憶部７４に記憶される。
【００４０】
判定部７２は、シール温度、シール圧力及びシール時間の各条件の組み合わせが、図１１に示す如く、所定のシール可能範囲Ｄ内である否かを判定する（なお、図１１における経緯線は立体面を表現するためのものである。）。シール可能範囲Ｄの各条件は、例えばタッチパネルよりなる入力表示部７３を介して設定される。ここで、判定部７２は、条件単独で判定するのではなく、各条件の組み合わせが範囲内に属するか否かで判定する。適切なシール作業を行うには、口部１０１に対する十分な熱量及び圧力が必要であり、いずれかの条件が合致しているだけでは不十分だからである。
【００４１】
シール可能範囲Ｄの各条件は、包装袋１００の材質等により異なるものであり、予め試験、評価を行い決定する。例えば、シール可能温度が上限１８５℃、下限１７５℃である材質を用いた包装袋１００の場合、その上限及び下限における搬送速度（シール時間）及びシール圧力の上限及び下限をそれぞれ求める。具体的には、例えば、まず、上限１８５℃において、搬送速度を調整しながら試験を行い、良品となる搬送速度としてその上限１０．１０ｍ／ｍｉｎ及び下限９．９０ｍ／ｍｉｎを求める。次に、上限１８５℃での搬送速度の上限１０．１０ｍ／ｍｉｎにおいて、シール圧力を調整しながら試験を行い、良品となるシール圧力としてその上限４．０ｋｇｆ及び下限２．０ｋｇｆを求める。同様に、これら各条件における上限及び下限の組み合わせを変えて、順次繰り返し試験を行う。すなわち、シール温度、シール圧力及びシール時間をパラメーターとし、シール可能なパラメーター範囲を試験又はシミュレーションにより求める。
【００４２】
この試験結果を入力表示部７３を介して入力することで、３次元曲面で囲まれたシール可能範囲Ｄが決定される。すなわち、このシール可能範囲Ｄに属する状態は、適切なシール作業を行うために必要な熱量及び圧力を満たすものである。
【００４３】
判定部７２は、各条件の組み合わせが所定のシール条件範囲Ｄ内である場合、制御部７５を介して電磁クラッチ３６を制御し、主モーターの駆動力を送出機構３０に伝達させる。これにより、送出機構３０はシール機構Ｒの状態が所定のシール条件範囲Ｄ内である場合にのみ作動するので、未然にシール不良の発生を抑制することが可能となる。しかも、シール機構Ｒは、通常のシール作業を行う状態で運転されているので、迅速にシール作業を開始することができる。
【００４４】
次に、上述の如く構成されたシール装置１の使用方法について説明する。
まず、シール装置１の電源を投入し、主モーター６を回転させて搬送ベルト１３、上下耐熱ベルト４５ａ，４５ｂを駆動させ、第一〜第四ヒーター５４ａ〜ｄに通電を行い上下加熱板５２，５３を加熱すると共に、図示しないブロアにより上下冷却板５８ａ，５８ｂを冷却する。この搬送方向に対する駆動状態において、上述の温度センサ５５ａ〜ｆ、ロードセル５７ｂ，６９ｂ及びロータリーエンコーダ４７が、温度、圧力及び時間（速度）を測定する。そして、これら条件の組み合わせがシール可能範囲内に属する状態となった場合、電磁クラッチ３６を繋ぎ、送出機構３０を作動させる。これにより、適切な状態でのシール作業が開始可能となる。
【００４５】
最後に、本発明のさらに他の実施形態の可能性について説明する。なお、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
上記実施形態において、シール機構Ｒの状態としてシール温度、シール圧及び搬送速度（シール時間）の組み合わせがシール可能範囲Ｄに属するか否かを判定した。しかし、シール機構Ｒの状態はこれに限られるものではなく、電源電圧、少なくともヒーターの電流及び前記シール機構の内部温度をさらに含めても構わない。
【００４６】
係る場合、図１２に示す如く、モニタ部７１’は電源の電圧を測定する電圧モニタ部７１ｄ、電流モニタ部７１ｅ及び機内温度モニタ部７１ｆをさらに備える。電流モニタ部７１ｅは、例えば第一〜第四ヒーター５４ａ〜ｄ及び主モーター６への通電量をモニタする。また、機内温度モニタ部７１ｆには、例えば加熱部５１の上方の第一取付部材５９ａに設けた温度センサの測定データが入力される。
【００４７】
これらの条件は、熱シール装置１の他の箇所での異常を検出可能な条件であり、シール温度、シール圧及び搬送速度に影響を与える。そのため、これらの条件を含めた状態をモニタし、その状態が図１３に示す如きシール可能範囲Ｄ’に属するか否かを判定することで、より確実にシール不良の発生を抑制することができる。しかも、安定した運転環境下でシール作業を開始することが可能となる。
【００４８】
上記実施形態において、押圧部として第一、第二押圧部５６，６６を設けた。しかし、例えば、冷却部５８及び第一押圧部５６を設けずに、排出部６０の第二押圧部６６でのみシール圧力を測定するようにしても構わない。なお、上記実施形態において、脱気・ガス置換機構を設けていないが、当該機構を設けた熱シール機であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、例えば、食品等の商品が収容された包装袋の口部をヒートシールする熱シール機として利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：熱シール装置、２：基礎フレーム、３：コンベアユニット、４：シールユニット、５：コントロールユニット、６：主モーター、１０：コンベアフレーム、１０ａ：作業台フレーム、１１：第一ローラー、１１ａ：ローラー軸、１１ｂ：タイミングプーリー、１２：第二ローラー、１２ａ：ローラー軸、１２ｂ：凹部、１３：コンベアベルト、１４：タイミングベルト、１５：駆動部、１５ａ：駆動軸、１５ｂ：タイミングプーリー、１５ｃ：ユニバーサルジョイント、１６ａ，ｂ：第一、第二タイミングプーリー、１７：タイミングベルト、１８：平歯車、２０：筐体、２１ａ，２１ｂ：上下カバー、２２：取付パネル、２３：入口ガイド板、２４ａ，ｂ：上下搬送ガイド板、３０：送出機構、３１：上小Ｖプーリー、３１ａ：プーリー軸、３２：下小Ｖプーリー、３２ａ：プーリー軸、３３：上大Ｖプーリー、３３ａ：プーリー軸、３３ｂ：平歯車、３３ｃ：カップリング、３４：下大Ｖプーリー、３４ａ：駆動軸、３４ｂ：平歯車、３５ａ：上Ｖベルト、３５ｂ：下Ｖベルト、３６：電磁クラッチ、３７：タイミングプーリー、３８：タイミングベルト、４０：搬送機構、４１：上前プーリー、４１ａ：プーリー軸、４２：下前プーリー、４２ａ：プーリー軸、４３：上後プーリー、４３ａ：駆動軸、４３ｂ，ｃ：第一、第二平歯車、４３ｄ〜ｆ：第一〜第三タイミングプーリー、４３ｇ：タイミングベルト、４４：下後プーリー、４４ａ：平歯車、４５ａ：上耐熱ベルト、４５ｂ：下耐熱ベルト、４６：固定部、４６ａ：スライド部材、４６ｂ：スライドガイド、４６ｃ：取付板、４６ｄ：コイルスプリング、４６ｅ：ベアリング、４７：ロータリーエンコーダ、４７ａ：タイミングプーリー、４７ｂ：タイミングベルト、５０：加熱冷却部、５１：加熱部、５２：上加熱板、５２ａ：横穴、５２ｃ：凹部、５３：下加熱板、５３ａ：横穴、５３ｃ：凹部、５３ｄ：取付孔、５４ａ〜ｄ：第一〜第四ヒーター、５５ａ〜ｆ：第一〜第六温度センサ（熱電対）、５６：第一押圧部（圧着ローラー部）、５６ａ：上ローラー、５６ｂ：下ローラー、５６ｄ：上ローラー軸、５６ｄ：下ローラー軸、５７：取付部、５７ａ：ホルダー、５７ｂ：ロードセル、５７ｃ：押圧板、５７ｄ：押圧軸、５７ｅ：シャフト、５７ｆ：摘み、５８：冷却部、５８ａ：上冷却板、５８ｂ：下冷却板、５９：取付機構、５９ａ〜ｃ：第一〜第三取付部材、５９ｄ：断熱部材、５９ｅ：スライド板、５９ｆ：押圧軸、５９ｇ：シャフト、６０：排出部、６０ａ：排出搬送機構、６１：上前Ｖベルトプーリー、６１ａ：Ｖプーリー軸、６２：下前Ｖベルトプーリー、６２ａ：Ｖプーリー軸、６３：上後Ｖベルトプーリー、６３ａ：Ｖプーリー軸、６４：下後Ｖベルトプーリー、６４ａ：Ｖプーリー軸、６４ｂ：テンションローラー、６４ｃ：ローラー軸、６５ａ：上Ｖベルト、６４ｂ：下Ｖベルト、６６：第二押圧部（ギャザーローラー部）、６７：上ローラー、６７ａ：ウレタン、６７ｂ：駆動軸、６７ｃ：タイミングプーリー、６７ｄ：タイミングベルト、６８：下ローラー、６８ｂ：駆動軸、６８ｃ：平歯車、６９：取付部、６９ａ：ホルダー、６９ｂ：ロードセル、６９ｃ：押圧板、６９ｄ：押圧軸、６９ｅ：シャフト、６９ｇ：取付部材、６９ｈ：摘み、７１：モニタ部、７１ａ：加熱温度モニタ部、７１ｂ：圧力モニタ部、７１ｃ：加熱時間モニタ部、７１ｄ：電源電圧モニタ部、７１ｅ：電流モニタ部、７１ｆ：機内温度モニタ部、７２：判定部、７３：入力表示部、７４：記憶部、７５：制御部、８１，８２：物品通過センサ（光電センサ）、１００：包装袋（被シール体）、１０１：シール部（口部）、Ａ：電流、Ｄ：シール可能範囲、Ｐ：シール圧力、Ｒ：シール機構、Ｓ：搬送速度（シール時間）、Ｔ：シール温度、Ｔ’：機内温度、Ｖ：電源電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置であって、
前記搬送機構へ前記被シール体を送り出す送出機構と、前記シール機構の状態をモニタするモニタ部と、前記状態が所定のシール可能範囲内であるかを判定する判定部とを有し、前記搬送機構を搬送方向へ駆動させて前記モニタ部により前記状態をモニタし、前記判定部は、前記状態が所定のシール可能範囲内である場合に前記送出機構を作動させる熱シール装置。
【請求項２】
前記状態は、前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間である請求項１記載の熱シール装置。
【請求項３】
前記シール温度は前記加熱部に設けた温度センサにより測定されるものであり、前記加熱部は上下一対対向させて配設した加熱板を備え、上下各加熱板は前記搬送方向に対する上流側及び下流側で上下対向する一対のヒーターを有し、前記温度センサは前記上流側及び下流側にそれぞれ上下一対設けられている請求項２記載の熱シール装置。
【請求項４】
前記温度センサは前記一対のヒーター間にさらに上下一対設けられている請求項３記載の熱シール装置。
【請求項５】
前記状態は、電源電圧、少なくとも前記ヒーターの電流及び前記シール機構の内部温度をさらに含む請求項２〜４のいずれかに記載の熱シール装置。
【請求項６】
前記判定部は、クラッチを介して前記送出機構に動力を伝達させて前記搬送機構と同期駆動させる請求項１〜６のいずれかに記載の熱シール装置。
【請求項７】
一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置におけるシールのモニタリング方法であって、
前記搬送機構を搬送方向へ駆動させた状態において、前記シール機構の状態として前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間をモニタリングする熱シール装置におけるシールのモニタリング方法。
【請求項１】
一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置であって、
前記搬送機構へ前記被シール体を送り出す送出機構と、前記シール機構の状態をモニタするモニタ部と、前記状態が所定のシール可能範囲内であるかを判定する判定部とを有し、前記搬送機構を搬送方向へ駆動させて前記モニタ部により前記状態をモニタし、前記判定部は、前記状態が所定のシール可能範囲内である場合に前記送出機構を作動させる熱シール装置。
【請求項２】
前記状態は、前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間である請求項１記載の熱シール装置。
【請求項３】
前記シール温度は前記加熱部に設けた温度センサにより測定されるものであり、前記加熱部は上下一対対向させて配設した加熱板を備え、上下各加熱板は前記搬送方向に対する上流側及び下流側で上下対向する一対のヒーターを有し、前記温度センサは前記上流側及び下流側にそれぞれ上下一対設けられている請求項２記載の熱シール装置。
【請求項４】
前記温度センサは前記一対のヒーター間にさらに上下一対設けられている請求項３記載の熱シール装置。
【請求項５】
前記状態は、電源電圧、少なくとも前記ヒーターの電流及び前記シール機構の内部温度をさらに含む請求項２〜４のいずれかに記載の熱シール装置。
【請求項６】
前記判定部は、クラッチを介して前記送出機構に動力を伝達させて前記搬送機構と同期駆動させる請求項１〜６のいずれかに記載の熱シール装置。
【請求項７】
一対のプーリーの間に掛け渡したベルトにより被シール体の一部を挟持して搬送する搬送機構と、前記一部を押圧する押圧部と、前記一部を加熱する加熱部とを少なくとも有するシール機構を備えた熱シール装置におけるシールのモニタリング方法であって、
前記搬送機構を搬送方向へ駆動させた状態において、前記シール機構の状態として前記一部をヒートシールするシール温度、シール圧及びシール時間をモニタリングする熱シール装置におけるシールのモニタリング方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１１７７４（Ｐ２０１１−１１７７４Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５６０８０（Ｐ２００９−１５６０８０）
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（５９５１２３４２７）シール栄登株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月３０日（２００９．６．３０）
【出願人】（５９５１２３４２７）シール栄登株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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