JP7010912B2 - 包装体の検査システム - Google Patents

Description

この発明は、充填包装機等によって製造される軟包装フィルムからなる包装袋内に液状の被包装物を充填包装してなる包装体の不良（シール部上の貫通孔の発生やシール強度不足等）を、製造されたすべての包装体に対して、その製造工程で簡単に検査することができる包装体の検査システムに関する。

飲食品や薬剤、化学品等の液状の被包装物を充填包装するための充填包装機が広く知られている。この充填包装機によれば、例えば走行する長尺の帯状の軟包装フィルムを幅方向中央位置で二つに折り畳み、重なり合う端縁部同士を縦方向に連続にヒートシール（縦シール）して筒状体とした後、該筒状体内に被包装物を充填しながら幅方向に一定の間隔をあけてヒートシール（横シール）することで包装体を連続して製造することができる。

このような包装体においては、包装袋のシール部に貫通孔やシール不良が発生すると、その部分から被包装物が漏出したり、細菌等が侵入したりするおそれがあるため、包装体を出荷する前に検査を行い、不良品を選別する必要がある。

包装体に生じる貫通孔等は微細なため肉眼で検出することが難しく、とくにヒートシール部のシール強度は、実際に押圧力を加えてみなければ判断することができないため、一般的には、上記のように連続して製造される包装体の中から一部を抜き取り、抜き取った包装体に対してそれぞれ耐圧試験機を用いて耐圧試験（例えば１００ｋｇで６０秒間荷重）を行って圧力の変化から貫通孔等の発生やシール強度の良否の判定を行っていた。

このように連続して製造される包装体の中から一部を抜き取って検査する方法では、検査した包装体以外に不良品が含まれていたとしても検出することができず、そのまま出荷されてしまう可能性があり、また、製造ラインとは別のラインで検査を行う必要があるため、手間がかかり、製造者にとって大きな負担となっている。

そのため、特許文献１には、製造ラインで液漏れの発生を検知する装置として、製造された包装体を押圧ロールによって押圧し、これによって破袋等して液状物が漏出して押圧ロール等に付着すると、該液状物をセンサによって検知し、不良品として排出することが開示されている。

また、特許文献２では、一定の間隔をあけて対向設置された上下一対のコンベア間に検査すべき包装体を移送させ、その際に一対のコンベア間に生じる押圧力を秤量計によって測定し、この測定値によって密封不良の包装体を検出する装置が開示されている。

上記特許文献１の装置では、包装体から漏出した液状物をセンサによって検出する方法を利用しているため、例えばシール強度不足によって時間経過後に破袋して液漏れが発生するような不良品までは検出することができず、特許文献２の装置では、包装体の厚みよりもやや狭い幅に調整されたコンベア間に包装体を移送させ、その際にコンベア間に生じる押圧力（一定圧力値を下回ったこと）によって不良品を検出する方法を利用しているため、包装体として必要な耐圧強度（シール強度）まで、該包装体を押圧することができず、いずれも不良品を検出する装置としては不十分であった。

そこで、出願人は先に特許文献３において、充填包装機によって連続して製造される包装体を、搬送用コンベアと、該搬送用コンベアに対向して位置し、包装体に対して上下動可能な加圧装置との間で挟持し加圧する方法について提案した。この方法によれば、製造ラインにおいて全数検査することができ、しかも加圧装置の圧力や、搬送用コンベアと加圧装置とのクリアランス等を調整することで、各種の包装体において必要とされる各耐圧強度まで包装体を押圧することができる。

特開２００６－１８４０４６号公報 特開２００３－０７５２８５号公報 特願２０１９－０３９７５３

本発明は、上記特許文献３にさらに改良を加え、充填包装機によって連続して製造される包装体を一定の方向に移送する搬送用コンベアと、前記包装体を押圧する加圧装置との間のクリアランス調整を容易にすると共に、該加圧装置によって包装体に均等で安定した押圧力を加えることのできる、より高精度な包装体の検査システムを提供することを目的とする。

本発明の包装体の検査装置は、軟包装フィルムからなり、縁部がシール部またはシール部および折返し部によって囲繞されてなる包装袋内に被包装物を充填包装してなる包装体を一定の方向に移送する搬送用コンベアと、
該搬送用コンベアに対向して位置し、前記搬送用コンベア上の包装体を、前記搬送用コンベアとの間に挟み込んだ状態で搬送すると共に、その移送方向に連続して押圧する加圧ロールと、
該加圧ロールから前記包装体に加わる圧力を計測する測定手段と、
を具え、
前記加圧ロールは、ロール幅が前記包装体の幅以下であり、モータによって前記搬送用コンベアと同一速度で回転し、前記包装体の幅方向中央部のみを前記搬送用コンベアとの間に挟み込んだ状態で搬送しながら押圧するように設けられ、該加圧ロールが、狭幅のロールを複数組み合わせて回転可能に形成されていることを特徴とする

なお、本発明の包装体の検査装置については、さらに下記のような構成にすることがより好ましい解決手段となる。即ち、
（１） 前記測定手段は、圧力計または変位計からなること、
（２）前記測定手段は、前記加圧ロールのロール軸または前記搬送用コンベア上の前記加圧ロールのロール軸直下位置に設けられていること、
（３）前記加圧ロールは、前記包装体の移送方向中央部における押圧位置において、該包装体の移送方向長さの７０％以上を押圧するように構成されていること、
（４）前記加圧ロールによって押圧された後の包装体を撮像装置をさらに具えること、
（５）前記撮像装置によって撮像された画像と基準データとの比較により、前記撮像装置の撮像画像に映る包装体の良否を判定する判定装置を備えていること、
（６）前記加圧ロールは、前記包装体を前記搬送用コンベアとの距離がゼロになるように押圧すること、
である。

本発明の包装体の検査システムによれば、充填包装機によって連続して製造される包装体を、順次に搬送用コンベアで移送しながら、回転する加圧ロールとの間で挟持して圧縮し、その際の包装体の圧力を計測することで、製造ラインにおいてすべての包装体に対し耐圧検査を実施することができると共に、検査に要する時間およびコスト等を削減することができる。

とくに、本発明では、加圧ロールのロール幅を包装体の幅（移送方向に直交する方向の長さ）よりも小さくして、該包装体の幅方向中央部を押圧するようにしたことで、該加圧ロールによる押圧位置が、包装体の移送方向中央部に到達した際に、押し出された包装体内の被包装物によって、包装体のすべての内縁（シール部端縁等）が均等に押圧されることになり、包装体の耐圧や不具合（貫通孔の有無やシール強度不足等）を適正に検査することができる。

また、本発明の検査システムでは、搬送用コンベア上の包装体を、該搬送用コンベアと加圧ロールとによって挟み込んで加圧（圧縮）することで、該包装体を検査するように構成されているため、該搬送用コンベアと加圧ロールとの間のクリアランスは、例えば、倒伏状態での厚み（Ｚ値）が小さい包装体においては、クリアランスをゼロ（搬送用コンベアと加圧ロールとが接触した状態）にしても、包装体を挟持しながら詰まることなく移送させることができ、クリアランスの調整をする手間がない。

本発明によれば、加圧ロールを複数の狭幅のロールの組み合わせによって形成することで、該狭幅ロールの枚数を調整することで簡単に所望のロール幅に設定することができ、各種の包装体の検査に簡単に対応することができる。

また、本発明では、加圧ロールによる押圧位置において、包装体の移送方向長さの７０％以上を押圧するようにしたことで、包装体の内縁に被包装物を介して均等に押圧力を加えることができ、包装体の耐圧を適正に検査することができる。

しかも本発明によれば、加圧後の包装体を撮像する撮像装置を設け、その撮像画像を観察することで、ヒートシール部分のシール後退のみならず、目視では確認することができないような微細な貫通孔、さらには時間経過後に徐々に液漏れを発生させるようなシワ等による導通部をも検出することができるようになり、包装体の良否の判定精度が向上し、不良品が過って出荷されることを阻止することができる。

また、本発明の包装体の検査システムによれば、前記撮像装置によって撮像された画像から、該撮像画像に映る包装体の良否を判定する判定装置を設けることで、充填包装機によって製造されるすべての包装体の良否を自動で判定することができるようになり、製造者の負担を軽減することができる。

本発明の包装体の検査システムの一実施形態を示す図である。 図１の加圧ロールによる包装体の加圧位置を拡大して示す斜視図である。 図２の加圧位置をＡ方向から見た状態を示す概略図である。 本発明の包装体の検査システムの他の実施形態を示す図である。 判定装置において不良品と判定された包装体の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の包装体の検査システムの一実施形態を示す側面図である。
図１に示すように、本実施形態にかかる包装体の検査システム１は、充填包装機（図示しない）によって製造された軟包装フィルムからなる包装袋に被包装物が充填包装されてなる包装体Ｗを、複数繋がった状態で図では左から右方向に移送する搬送用コンベア２と、搬送用コンベア２に対向して位置する加圧ロール３と、加圧ロール３から、包装体Ｗに加わる圧力を計測する測定手段４と、を備えている。なお、本発明の検査システムは、包装体Ｗが複数繋がった連続包装袋のみならず、包装体Ｗを１袋ずつ検査する際にも好適に用いることができる。

本実施形態では、３方がシール部によって囲繞されてなる３方シール形の包装体Ｗを検査する場合を一例として説明するが、包装体Ｗは４方シール形や背貼りシール形等、各種のものとすることができる。

上記軟包装フィルムとは、食品や化粧品の包装等に用いられる柔軟性に富んだフィルム材料であり、例えばナイロン、ポリエチレンテレフタレート、アルミ蒸着ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、アイオノマー、紙や布、金属箔などを材料とし、必要に応じて、適宜フィルムやシート状の各種材料を積層した状態で用いることもできる。

搬送用コンベア２は、モータ（図示しない）によって回転ロール５が矢印の方向へ回転することで帯状のベルト６が移動し、これによって包装体Ｗを図の左から右方向へと搬送するように構成されている。
なお、搬送用コンベア２の搬送速度（回転ロール５の回転速度）は、充填包装機の充填速度に同期して制御することが好ましく、これによれば順次製造される包装体Ｗを一定の速度で搬送することができる。

加圧ロール３は、モータ（図示しない）によって矢印の方向（回転ロール５と反対方向）に、搬送用コンベア２と同一速度で回転し、搬送用コンベア２によって移動する複数の包装体Ｗを、順次に搬送用コンベア２（ベルト６）との間に挟み込んだ状態で、適宜の圧力および時間で圧縮しながら搬送するように構成されている。

図２は、加圧ロール３による包装体Ｗの押圧位置を拡大して示す斜視図であり、加圧ロール３は、ロール幅ａが包装体Ｗの幅ｂよりも小さく、包装体Ｗの幅方向中央部、とくには包装体Ｗの被包装物の充填スペースのみを押圧するように設けられている点に特徴がある。
これは、加圧ロール３のロール幅ａが、包装体Ｗの幅ｂよりも大きい場合、包装体Ｗ内の被包装物が、加圧ロール３の回転に伴って押圧の始端側から終端側に押し出され、該始端側には押圧が加わり難く（負荷不足）、一方、終端側は瞬間的に負荷が加わって（過負荷）破袋し易いという問題点に基づくものである。本実施形態では、加圧ロール３のロール幅ａを包装体Ｗの幅ｂよりも小さくして、包装体Ｗの幅方向中央部の、被包装物の充填スペースのみを押圧するようにしたことで、図３（図２の加圧ロール３の押圧位置をＡ方向から見た概略図）に示すように、押圧位置にある被包装物は、加圧ロール３の回転に伴って順次に周囲に押し出されることになる。

つまり、本実施形態によれば、包装体Ｗの加圧ロール３の回転に伴う押圧によって、包装体Ｗ内が順次に被包装物によって加圧されるため、負荷不足となる箇所が発生したり、負荷が集中する（過負荷）ことがなく、とくに、加圧ロール３による押圧位置が包装体Ｗの移送方向中央部に到達した際に、押し出された被包装物によって包装体Ｗのシール部８の内縁および折返し部１２が均等に押圧されることになり、包装体Ｗおよびシール部８の不具合（ピンホールの有無やシール強度不足等）を適正に検査することができる。

とくに、加圧ロール３を、包装体Ｗの押圧位置において、該包装体Ｗの移送方向長さの好ましくは７０％以上、より好ましくは８０～１００％を押圧するように構成した場合には、加圧ロール３によって包装体Ｗの（幅方向および）移送方向中央部を押圧した際に、より効果的に被包装物を介して包装体Ｗの内縁に均等に圧力を加えることができ、包装体Ｗの耐圧を適正に検査することができる。

なお、加圧ロール３と搬送用コンベア２（ベルト６）との距離（以下、「クリアランス」という。）は、包装体Ｗを挟み込んで圧縮するためゼロに設定することが好ましく、これによれば加圧ロール３と搬送用コンベア２（ベルト６）との距離（クリアランス）の調整の手間を省くことができる。

一方、包装体Ｗが被包装物の充填量の多い小袋である場合には、前記クリアランスをゼロに設定すると、加圧ロール３による踏み込み時に、包装体Ｗに瞬間的に強い圧力（ダメージ）が加わり、包装体Ｗが破袋するなどのおそれがあり、このような場合には、前記クリアランスを包装体Ｗの寸法、とくに包装体Ｗの厚み（倒伏状態での包装体Ｗの厚み：Ｚ値）に応じて算出することが好ましい。なお、算出方法はとくに限定されるものではなく、例えば、袋寸法や被包装物の充填量、品種、搬送用コンベア２の速度等とクリアランスとの関係を算出しておき、検査開始にあたり、その相関式から自動的に適正なクリアランスを算出し、さらには該クリアランスに応じて加圧ロール３を適正位置に移動できるようにすれば、作業員の手間を大幅に省くことができる。

また、加圧ロール３と搬送用コンベア２による包装体Ｗの押圧（挟圧）時間としては、搬送用コンベア２の速度によって決定されるが、充填包装機によって連続して製造されるすべての包装体Ｗに対して順次に加圧を行うため短時間であることが好ましく、充填包装機の製袋速度に合わせて０．１～１０秒、より好ましくは０．１～２秒とする。

加圧ロール３は、図２および図３に示すように狭幅ロール９を複数（図では３つ）組み合わせて構成することが好ましい。これによれば、検査対象となる包装体Ｗの幅に合わせて、ロール軸に嵌着する狭幅ロール９の数を調整するだけで、加圧ロール３を所望のロール幅に設定することができ、包装体Ｗ毎に加圧ロール３を準備する必要がなく、各種の包装体Ｗの検査に簡単に対応することができる。

上記加圧ロール３による押圧により、例えばシール部８に貫通孔が有る場合、該貫通孔を通って被包装物が漏れ出すことになり、またシール強度が不足している場合には、シール後退や破袋するなどして、包装体Ｗの圧力が低下することになる。
本発明では、この包装体Ｗの加圧ロール３による押圧時の圧力を、加圧ロール３のロール軸等に設けた測定手段４によって計測し、例えば、ＣＰＵやメモリー等を備えるコンピュータからなる判定装置１０に送信して、該判定装置１０によって、予め設定した基準値と計測値とを比較することで簡単に破袋や不具合の発生等を検知することができる。

測定手段４は、図１では加圧ロール３のロール軸にロードセルを設けてなり、包装体Ｗを押圧した際の、前記ロール軸の上下量（移動量）から包装体Ｗの圧力を計測するように構成されている。
なお、測定手段４は、圧力計または変位計等を用いることができ、また、加圧ロール３のロール軸の他、搬送用コンベア２上の加圧ロール３のロール軸直下等に設けることが好ましい。

なお、加圧ロール３は、包装体Ｗの品種や、加圧ロール３および搬送用コンベア２等の仕様や、包装体Ｗとして必要とされる耐圧性能等に合わせて直列に複数台設けて、包装体Ｗを複数回、加圧するようにしてもよい。
また、包装体Ｗの加圧ロール３による加圧処理数量が、充填包装機からの生産数量に追いつかない時などは、加圧ロール３を並列に複数台設置して、複数個の包装体Ｗを同時に加圧できるようにしてもよい。

また、加圧ロール３には、例えばリミットスイッチなどのセンサを設けておくことが好ましく、これによれば例えば測定手段４の計測値が基準値以下となった場合に、包装体Ｗの破袋や不具合の発生を検知し、自動で充填包装機や搬送用コンベア２等を停止することができる。

包装体の検査システム１の他の一実施形態を図４に示す。上記実施形態と同様の部分は説明を省略する。
本実施形態の検査システム１は、充填包装機（図示しない）によって製造された軟包装フィルムからなる包装袋に被包装物が充填包装されてなる複数の包装体Ｗが順次、図では左から右方向に移送する搬送用コンベア２と、搬送用コンベア２に対向して位置する加圧ロール３と、加圧ロール３から、包装体Ｗに加わる圧力を計測する測定手段４と、加圧ロール３によって押圧（圧縮）された後の包装体Ｗを撮像する撮像装置７と、から構成されている。

加圧ロール３と搬送用コンベア２によって加圧された包装体Ｗは順次、搬送用コンベア２によって下流側に移送され、すべての包装体Ｗが撮像装置７によって撮像される。なお、包装体Ｗは、包装体Ｗ全体を撮像しても、特定の位置だけを撮像しても良いが、とくに、シール部分のシール不良によって液漏れが発生しやすいことから、該シール部分を撮像することが好ましい。

撮像装置７は、包装体Ｗに発生する数μｍ程度のピンホールやシワ等を撮像できるものであることが好ましく、例えばＣＣＤカメラやＸ線カメラ、赤外線カメラ等を用いることができる。とくに、Ｘ線カメラを用いた場合には、包装体Ｗを構成する軟包装フィルムが、柄や模様を有する場合であっても、Ｘ線が軟包装フィルムを透過して貫通孔やシワ等の欠陥位置で反射するため、該欠陥部分のラインが浮かび上がり、鮮明に撮像することができるため好ましい。

前記撮像装置７によって撮像された画像データは、図４に示すように順次に、ＣＰＵやメモリー等を備えるコンピュータからなる判定装置１０に送信され、例えば判定装置１０内に予め蓄積された基準条件（基準となる画像データや特徴データ等）と比較することによって、画像データに映る包装体Ｗの良否が自動で判定される。なお、前記基準条件としては、例えば、包装体の温度分布や包装体の形状を予めスキャンした画像データなども用いることができる。このように画像データを判定に用いることで、目視では視認することができないような微細な貫通孔等をも検出することができるようになる。

撮像装置７によって撮像された包装体Ｗのうち、判定装置１０において不良品と判定された包装体Ｗの一例を図５に示す。（ａ）は、包装体Ｗの被包装物の充填スペースに発生したピンホールが不良箇所１１として検出されたケースであり、（ｂ）は、シール強度不足によって上側のシール部８の内側縁に発生したシール後退部分が不良箇所１１として検出されたケースであり、（ｃ）は、上側のシール部８に発生した貫通孔が不良箇所１１として検出されたケースであり、（ｄ）は、上側のシール部８に発生したシワが不良箇所１１として検出されたケースである。

撮像装置７によって撮像された包装体Ｗのうち、判定装置１０において「良品」と判定されたものは、次工程の梱包装置へと移送され、所要数毎に梱包されて出荷される。一方、判定装置１０において包装体Ｗが「不良品」と判定されると、例えば、判定装置１０から搬送用コンベア２の制御部に排除信号が出力され、不良品の包装体Ｗを良品とは別のラインから排出したり、搬送用コンベア２を停止することで、不良品の包装体Ｗが過って出荷されることを阻止する。

判定装置１０には、「不良品」と判定された包装体Ｗの不良原因を特定する解析部と、該解析部の解析結果に基づいて、充填包装機の生産条件（ヒートシール条件や軟包装フィルムのテンション等）の適正値を算出する演算部とを設けることが好ましく、例えば演算部によって算出した適正な条件を充填包装機の制御部へと送信して自動で設定変更（フィードバック）すれば、操業を停止することなく不具合を解決することができ、また製造者の負担を軽減することができる。

また、包装体Ｗを構成する軟包装フィルムに、予めバーコードやＱＲコード（登録商標）等を印字しておくことが好ましく、これによれば判定装置１０によって不良品と判定された包装体Ｗを簡単に特定することができ、良品と不良品の振り分けも容易になる。

本発明の包装体の検査システムは、縦型充填包装機や横型充填包装機、セーラーを具える背貼り形包装体の充填包装機などの包装体が連続的または間欠的に順次に製造される各種の包装機において、製造ラインと同一のライン上で製造したすべての包装体を検査する際に好適に利用することができる。また、アウトライン検査装置としても利用することができる。

１ 検査システム
２ 搬送用コンベア
３ 加圧ロール
４ 測定手段
５ 回転ロール
６ ベルト
７ 撮像装置
８ シール部
９ 狭幅ロール
１０ 判定装置
１１ 不良箇所
１２ 折返し部
Ｗ 包装体

Claims (7)

1. 軟包装フィルムからなり、縁部がシール部またはシール部および折返し部によって囲繞されてなる包装袋内に被包装物を充填包装してなる包装体を一定の方向に移送する搬送用コンベアと、
   該搬送用コンベアに対向して位置し、前記搬送用コンベア上の包装体を、その移送方向に連続して押圧する加圧ロールと、
   該加圧ロールから前記包装体に加わる圧力を計測する測定手段と、
   を具え、
   前記加圧ロールは、ロール幅が前記包装体の幅以下であり、モータによって前記搬送用コンベアと同一速度で回転し、前記包装体の幅方向中央部のみを前記搬送用コンベアとの間に挟み込んだ状態で搬送しながら押圧するように設けられ、該加圧ロールが、狭幅のロールを複数組み合わせて回転可能に形成されていることを特徴とする包装体の検査システム。
2. 前記測定手段は、圧力計または変位計からなることを特徴とする請求項１に記載の包装体の検査システム。
3. 前記測定手段は、前記加圧ロールのロール軸または前記搬送用コンベア上の前記加圧ロールのロール軸直下位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の包装体の検査システム。
4. 前記加圧ロールは、前記包装体の移送方向中央部における押圧位置において、該包装体の移送方向長さの７０％以上を押圧するように構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の包装体の検査システム。
5. 前記加圧ロールによって押圧された後の包装体を撮像する撮像装置をさらに具えることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の包装体の検査システム。
6. 前記撮像装置によって撮像された画像と基準データとの比較により、前記撮像装置の撮像画像に映る包装体の良否を判定する判定装置を備えていることを特徴とする請求項５に記載の包装体の検査システム。
7. 前記加圧ロールは、前記包装体を前記搬送用コンベアとの距離がゼロになるように押圧することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の包装体の検査システム。

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