特開 2023-181344 シールバー及び熱シール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023181344

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】シールバー及び熱シール装置

(51)【国際特許分類】

   B65B 51/10 20060101AFI20231214BHJP

   B65B 51/14 20060101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

B65B51/10 210

B65B51/14

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023185160

(22)【出願日】2023-10-30

(62)【分割の表示】P 2021172078の分割

【原出願日】2016-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 浩範

(72)【発明者】

【氏名】上田 法弘

(72)【発明者】

【氏名】樽本 勇紀

(72)【発明者】

【氏名】山田 隆章

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 将宏

(72)【発明者】

【氏名】大田 盛久

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼石 明

(72)【発明者】

【氏名】渡川 裕之

(72)【発明者】

【氏名】向井 淳

(57)【要約】

【課題】シール条件等に影響されることなく、シール面の温度を精度良く検出する技術を提供する。
【解決手段】長辺方向の長さと短辺方向の高さを持つシール面が形成されたシールバーであって、シールバーの内部に長辺方向に延びて設けられ、シール面に熱を伝えるヒータと、シールバーの内部に１つのヒータに対して１つ設けられ、シール面の長さ方向における中心付近の位置に、ヒータからシール面に伝わる熱が通るように配置された温度センサと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長辺方向の長さと短辺方向の高さを持つシール面が形成されたシールバーであって、
前記シールバーの内部に前記長辺方向に延びて設けられ、前記シール面に熱を伝えるヒータと、
前記シールバーの内部に１つのヒータに対して１つ設けられ、前記シール面の長さ方向における中心付近の位置に、前記ヒータから前記シール面に伝わる熱が通るように配置された温度センサと、
を備えるシールバー。

【請求項2】

前記温度センサは、前記シール面の位置と前記ヒータの位置との中心付近に配置される、請求項１に記載のシールバー。

【請求項3】

前記温度センサは、前記シール面の高さ方向における中心付近に配置され、または前記シール面の高さ方向における１／２の中心線と１／４の補助線の間の位置に配置されている、請求項１または２に記載のシールバー。

【請求項4】

前記シール面の長さ方向に沿って形成された溝を備え、
前記シール面は、前記溝によって高さ方向に分かれた部分があり、
前記温度センサは、前記分かれたシール面の高さ方向における中心付近に配置され、または前記分かれたシール面の高さ方向における１／２の中心線と１／４の補助線の間の位置に配置されている、請求項１または２に記載のシールバー。

【請求項5】

ヒータが２つあって、１つヒータに対して１つの温度センサ、および、もう１つのヒータに対してもう１つの温度センサが設けられた、請求項１、２、４のいずれかに記載のシールバー。

【請求項6】

前記シール面からほぼ同じ距離の位置にヒータが２つあり、２つのヒータのうち一方のみのヒータに対して１つの温度センサが設けられた、請求項１または２に記載のシールバー。

【請求項7】

前記温度センサは、半径が５ｍｍ未満であり、前記シール面に垂直な方向における当該温度センサの中心位置と当該シール面との間の距離が５ｍｍ以下となる位置に配されている、請求項１～６のいずれかに記載のシールバー。

【請求項8】

前記温度センサの直径が３ｍｍ未満である、請求項１～７のいずれかに記載のシールバー。

【請求項9】

請求項１～８のいずれかに記載のシールバーと、
前記温度センサの検出温度に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、
を備えた、熱シール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、包装材等をシールする技術に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば包装機において、菓子袋等の包装体を形成する際の包装材の熱圧着（シール）には、熱圧着用のシール面が形成されたシールバーが用いられる。包装材における熱圧着箇所において良好なシール状態を得るためには、シール面の温度を、温度センサで直接的に検出して制御することが好ましい。しかし、そのために温度センサをシール面に設けると、シール面の平滑性が低下し、延いては包装材のシール状態に悪影響が及ぶ。

【0003】

従って、従来、シール面の温度制御では、シール面の温度を直接的に検出するのではなく、シールバーにおけるシール面とは異なる面の温度を検出していた（例えば、特許文献１）。或いは、温度センサをシール面の短辺に交わる側面からシールバーの内部に挿入し、シールバーの内部の温度を検出していた。具体的には、ヒータが、シールバーの延在方向に延びた状態でシールバーの内部に設けられ、温度センサは、シールバーに対し、ヒータの延在方向と同方向に挿入されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５４２３０７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、シール面上の位置とは異なる位置で温度を検出した場合、検出温度とシール面の実際の温度との差が、シール条件（シールバーの構造や、シール（熱圧着）の反復速度、周囲温度など）に応じて変動する。このため、単にオフセット値を設けて、温度センサによる検出温度を補正するだけでは、シール面の温度制御が適正に行えない。

【0006】

そこで本発明の目的は、シール条件等に影響されることなく、シール面の温度を精度良く検出する技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、例えば、長辺方向の長さと短辺方向の高さを持つシール面が形成されたシールバーであって、シールバーの内部に長辺方向に延びて設けられ、シール面に熱を伝えるヒータと、シールバーの内部に１つのヒータに対して１つ設けられ、シール面の長さ方向における中心付近の位置に、ヒータからシール面に伝わる熱が通るように配置された温度センサと、を備える構成である。この構成によれば、シール条件等に影響されることなく、シール面の温度を精度良く検出することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、シール条件等に影響されることなく、シール面の温度を精度良く検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る熱シール装置を概念的に示した斜視図である。

【図2】熱シール装置を概念的に示した側面図である。

【図3】（Ａ）熱シール装置が備えるシールバーをシール面側から平面視した図、及び（Ｂ）当該シールバーを上端面側から平面視した図である。

【図4】本発明者らが取得したデータをグラフ化した図である。

【図5】熱シール装置の構成を概念的に示したブロック図である。

【図6】第２実施形態に係る熱シール装置を概念的に示した側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、包装機等が備える熱シール装置に本発明を適用した実施形態について、図面に沿って具体的に説明する。

【0011】

［１］第１実施形態
図１及び図２はそれぞれ、第１実施形態に係る熱シール装置を概念的に示した斜視図及び側面図である。図１及び図２に示す様に、熱シール装置は、互いに対向配置された一対のシールバー１を備え、それぞれの対向面１１１にシール面１１ａが形成されている。そして、一対のシールバー１は、加熱された状態で、それらの間を通過する包装材を挟圧することにより、当該包装材を熱圧着して菓子袋等の包装体を形成する。尚、図２では、一対のシールバー１は左右対称であり、右側のシールバー１にのみ符号が付されている。

【0012】

具体的には、各シールバー１は、シール面１１ａを有する棒状の本体１１と、熱圧着箇所での包装材の切断に使用されるカット刃１２と、ヒータ１３と、温度センサ１４と、を有する。

【0013】

カット刃１２は、平刃形を呈しており、刃先１２ａの幅方向を本体１１の延在方向Ｄ１（図１参照）に一致させた状態で本体１１に設けられている。より具体的には、対向面１１１に、カット刃１２の収容が可能な溝１１ｂが形成されており、カット刃１２は、刃先１２ａを対向面１１１から突出させる突出位置と、刃先１２ａを溝１１ｂに収納させる後退位置と、の間での往復移動が可能となる様に設けられている。尚、カット刃１２の往復移動は、熱シール装置が備える駆動部２（図５参照）により実行される。

【0014】

図３（Ａ）は、シールバー１をシール面１１ａ（対向面１１１）側から平面視した図である。図３（Ａ）に示す様に、対向面１１１には、シール面１１ａが、溝１１ｂの両側（本実施形態では上下）に１つずつ設けられている。又、各シール面１１ａは、本体１１の延在方向Ｄ１に延びた矩形状を呈している。そして、図２及び図３（Ａ）に示す様に、シールバー１の本体１１には、上側のシール面１１ａの上辺１１ｃ（上側の長辺）に交わる上端面１１２と、下側のシール面１１ａの下辺１１ｄ（下側の長辺）に交わる下端面１１３と、が更に形成されている。本実施形態では、上端面１１２及び下端面１１３は、シール面１１ａ（対向面１１１）に対して略垂直に形成されている。

【0015】

ヒータ１３は、シールバー１の本体１１より細い棒状を呈しており、その延在方向を本体１１の延在方向Ｄ１に一致させた状態で、当該本体１１の内部に設けられている。具体的には、ヒータ１３は、図３（Ａ）に示す平面視において上下２つのシール面１１ａのそれぞれと重なる位置に、１つずつ設けられている。

【0016】

図３（Ｂ）は、シールバー１を上端面１１２側から平面視した図である。図３（Ｂ）に示す様に、上端面１１２には、シールバー１の本体１１の内部に通じる穿孔１１２ａが設けられている。具体的には、穿孔１１２ａは、シール面１１ａと、これに対応するヒータ１３と、の間の位置に達する様に形成されている（図２及び図３（Ａ）参照）。より具体的には、その様な位置に達する様に、穿孔１１２ａは、本体１１の延在方向Ｄ１に垂直で且つシール面１１ａに沿う方向Ｄ２に延びている。本実施形態では、穿孔１１２ａは、上端面１１２に垂直な方向に延びている。尚、本実施形態では、下端面１１３にも、上端面１１２に設けられた穿孔１１２ａと同様、シールバー１の本体１１の内部に通じる穿孔１１２ａが設けられている。

【0017】

図３（Ａ）に示す様に、温度センサ１４は、例えば熱電対等のセンサであり、上端面１１２及び下端面１１３のそれぞれに設けられた穿孔１１２ａに１つずつ挿入されることにより、それらの先端が本体１１の内部の所定位置に達している。即ち、温度センサ１４は、上端面１１２及び下端面１１３のそれぞれから本体１１の内部に挿入されている。これにより、本体１１の内部において、各温度センサ１４は、当該温度センサ１４での温度検出の対象となるシール面１１ａと、これに対応するヒータ１３と、の間の位置に設けられている。

【0018】

この様な熱シール装置によれば、ヒータ１３からシール面１１ａに熱が伝わる際、その熱は温度センサ１４の周囲を通ることになる。従って、温度センサ１４で検出される温度が、シール条件（シールバーの構造や、シール（熱圧着）の反復速度、周囲温度など）等に影響されることなくシール面１１ａの実際の温度に対応し易くなる。一例として、温度センサ１４に伝わる熱とシール面１１ａに伝わる熱との比が、シール条件等に影響されることなく、ほぼ一定になり易い。よって、上記熱シール装置によれば、シール条件等の影響されることなく、シール面１１ａの温度を精度良く検出することが可能になる。

【0019】

そして、この様なシール面１１ａの温度検出を可能にするという観点で、本発明者らは、後述する様々なデータを取得し、それらのデータに基づき、シールバー１の本体１１の内部における温度センサ１４の位置、及び温度センサ１４のサイズを最適化した。図４は、本発明者らが取得したデータをグラフ化した図である。

【0020】

本発明者らは、温度センサ１４として、直径ｄｍが１ｍｍのものと、直径ｄｍが１．６ｍｍのものと、を用意した。そして、それらが挿入される穿孔１１２ａの位置を変えることにより、直径ｄｍが１ｍｍの温度センサ１４については、シール面１１ａに垂直な方向における当該シール面１１ａからの距離Ｌ１（図２参照）が１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍとなるそれぞれの位置に配し、直径ｄｍが１．６ｍｍの温度センサ１４については、距離Ｌ１が３ｍｍ、５ｍｍとなるそれぞれの位置に配した。又、これらとの比較のために、シール面１１ａの短辺に交わる側面からシールバーの内部に従来の温度センサ（直径が３ｍｍ）を挿入すると共に、挿入位置を変えることにより、従来の温度センサを、距離Ｌ１が１ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍとなるそれぞれの位置に配した。そして、シール時において、各温度センサによって各位置での温度を測定すると共に、シール面１１ａの実際の温度を別の温度センサで測定した。図４では、各温度センサについて、シール面１１ａからの距離Ｌ１と、シール面１１ａの実際の温度との温度差ΔＴと、の関係を、グラフ化して示している。

【0021】

図４が示すグラフから、本発明者らは、温度センサ１４の位置及びサイズに関する最適化の条件を見出した。具体的には、従来の温度センサの場合には、シール面１１ａからの距離Ｌ１に拘わらず、温度差ΔＴが１０℃程度になるのに対し、本発明者らが提案する温度センサ１４及びその配置によれば、温度差ΔＴが４℃以下になることが分かった。そこで、本発明者らは、温度差ΔＴが４℃以下になることを最適化の条件として、以下の条件を見出した。

【0022】

第１の条件として、温度センサ１４は、シール面１１ａに垂直な方向における当該シール面１１ａからの距離Ｌ１（図２参照）が５ｍｍ以下となる位置に配されていることが好ましい。より好ましくは、温度差ΔＴが２℃以下となる場合であり、この場合、直径ｄｍが１．６ｍｍの温度センサ１４については、距離Ｌ１が３ｍｍ以下となる位置に配されることが条件となる。尚、直径ｄｍが１ｍｍの温度センサ１４については、温度差ΔＴが４℃以下になることを最適化の条件とした場合と同様、距離Ｌ１が５ｍｍ以下となる位置に配されることが条件となる。

【0023】

第２の条件として、温度センサ１４の直径ｄｍは３ｍｍ未満であることが好ましい。

【0024】

又、図４には現れていないが、本発明者らは、シール面１１ａの温度を精度良く検出するために、以下の条件も見出している。

【0025】

第３の条件として、温度センサ１４は、本体１１の延在方向Ｄ１に垂直で且つシール面１１ａに沿う方向Ｄ２における上端面１１２（又は下端面１１３）からの距離Ｌ２（図２参照）が、温度センサ１４の直径ｄｍの大きさで決まる挿入深さｄｐ以上（Ｌ２≧ｄｐ）となる位置に配されていることが好ましい。一例として、挿入深さｄｐには、直径ｄｍを６倍した値を採用することができる。

【0026】

第４の条件として、シールバー１の本体１１に対するシール面１１ａ（対向面１１１）側からの平面視（図３（Ａ）参照）において、温度検出の対象となるシール面１１ａの長辺（本実施形態において、上側のシール面１１ａにおいては上辺１１ｃ、下側のシール面１１ａにおいては下辺１１ｄ）に略平行な中心線ｍ１及び補助線ｍ２の間の位置に、温度センサ１４が配されていることが好ましい。ここで、中心線ｍ１は、各シール面１１ａを２等分する仮想直線であり、補助線ｍ２は、各シール面１１ａにおける各長辺と中心線ｍ１との間の領域を更に２等分する仮想直線である。

【0027】

第５の条件として、シールバー１の本体１１に対するシール面１１ａ（対向面１１１）側からの平面視において、シール面１１ａのうち、包装材等のシール対象と当接する領域（シール実行領域）内に、温度センサ１４が配されていることが好ましい。

【0028】

図５は、熱シール装置の構成を概念的に示したブロック図である。図５に示す様に、熱シール装置は、上述した一対のシールバー１に加えて、駆動部２と、制御部３と、を更に備える。駆動部２は、シールバー１に、包装材を熱圧着する際の開閉動作や、包装材を切断する際のカット刃１２の切断動作（後退位置から突出位置への移動）等の動作を実現する駆動機構である。

【0029】

制御部３は、少なくとも駆動部２及びヒータ１３を制御する。具体的には、制御部３は、所定の動作プログラムに従って駆動部２を制御することにより、包装材を熱圧着するシール動作を駆動部２に繰り返し実行させる。又、制御部３は、温度センサ１４の検出温度Ｔに基づいてヒータ１３を制御することにより、シール面１１ａの温度を所望の温度に導く。

【0030】

上述した様に、本実施形態の熱シール装置によれば、温度センサ１４で検出される温度が、シール条件等に影響されることなくシール面１１ａの実際の温度に対応し易くなる。このため、シール面１１ａにおける温度変化が温度センサ１４での検出温度Ｔにも現れ易くなり、従って、シール面１１ａにおける温度変化を精度良く検出することが可能になる。よって、温度センサ１４の検出温度Ｔに基づくヒータ１３の制御には、シール面１１ａにおける温度変化が反映され易くなり、その結果、シール面１１ａの温度を精度良く制御することが可能になる。

【0031】

［２］第２実施形態
図６は、第２実施形態に係る熱シール装置を概念的に示した側面図である。図６に示す様に、各シールバー１において、上端面１１２及び下端面１１３は、シール面１１ａ（対向面１１１）に対して傾けて形成されていてもよい。この場合、穿孔１１２ａは、傾いた上端面１１２及び下端面１１３の各々に設けられ、上記距離Ｌ２は、上端面１１２及び下端面１１３の各々における穿孔１１２ａの開口位置からの、上記方向Ｄ２についての距離となる。

【0032】

［３］他の実施形態
上述した熱シール装置においては、温度センサ１４は、上側のシール面１１ａ及び下側のシール面１１ａのそれぞれに対応させて１つずつ設けられる場合に限らず、何れか一方のシール面１１ａにのみ対応させて１つだけ設けられていてもよい。又、各シール面１１ａに対応して設けられる温度センサ１４は、１つに限らず、複数であってもよい。

【0033】

シールバー１には、カット刃１２を備えたものに限らず、少なくとも１つのシール面１１ａが形成された種々の構成に変形することが可能である。又、上述した熱シール装置は、一対のシールバー１を備えたものに限らず、１つのシールバー１のみを備えたものであってもよい。更に、熱シール装置は、包装材に熱圧着（シール）を施すものに限らず、電子機器を外装部材で真空シールする場合などにも適用することができる。

【符号の説明】

【0034】

１ シールバー
２ 駆動部
３ 制御部
１１ 本体
１１ａ シール面
１１ｂ 溝
１１ｃ 上辺
１１ｄ 下辺
１２ カット刃
１２ａ 刃先
１３ ヒータ
１４ 温度センサ
１１１ 対向面
１１２ 上端面
１１２ａ 穿孔
１１３ 下端面
Ｄ１ 延在方向
Ｄ２ 方向
ｄｍ 直径
ｄｐ 挿入深さ
Ｌ１、Ｌ２ 距離
ｍ１ 中心線
ｍ２ 補助線
Ｔ 検出温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】