JP2016210501A

JP2016210501A - 包装機における被包装物の位置ずれ検知機構および不良品処理機構

Info

Publication number: JP2016210501A
Application number: JP2015131252A
Authority: JP
Inventors: 良一元田; Ryoichi Motoda; 阿部　圭一; Keiichi Abe; 圭一阿部; 田端　展昌; Tenmasa Tabata; 展昌田端; 太一郎名田; Taichiro Nada
Original assignee: Omori Machinery Co Ltd; SCIENERGY Co Ltd
Current assignee: Omori Machinery Co Ltd; SCIENERGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2016-12-15

Abstract

【課題】不透明な包装材に被包装物を包装する包装機において、包装材のサイズに制限されることなく、被包装物の位置ずれが発生した不良品を除外する。【解決手段】包装機１０は、ロール４２から引き出された包装材４０をセンターシールすることにより筒状に成形する。筒状の包装材４０に所定の間隔で被包装物２０が順次包み込まれ、エンドシール部６０により、エンドシールおよび分断が施される。Ｘ線照射部１００は、エンドシール部６０の上流側、かつ、被包装物２０が包装材４０に内包される位置より下流側において、包装材４０に対してＸ線を照射する。Ｘ線検出部１１０は、包装材４０を透過した軟Ｘ線を検出し、検出されたＸ線の線量に基づいて、エンドシール時に被包装物の位置ずれに起因する噛み込みが生じることを検知し、包装品除外部９０により搬送ラインから除外する。【選択図】図１

Description

本発明は、包装機における被包装物の位置ずれ検知機構または不良品処理機構に関する。

筒状の包装材（フィルム）に被包装物を所定間隔で順次供給し、エンドシール（上下シールともいう）および切断を施して包装体を製造する包装機が広く知られている。このような包装機では、エンドシールを施す予定位置に被包装物や異物が存在した状態でシールが実施されると、エンドシール機構と被包装物あるいは異物とが干渉し、いわゆる「噛み込み」が生じ、包装体が不良品となる場合がある。

そこで、たとえば、特許文献１、２では、光学式のセンサを用いて被包装物のずれを検知し、エンドシール機構の動作を制御している。ただし、特許文献１、２のように光学式のセンサを用いる場合には、包装材が不透明な場合に、被包装物のずれを検知することが不可能となる。そこで、たとえば、特許文献３では、被包装物のずれを正確に把握するために、被包装物を搬送するラインに沿って光ファイバセンサを包装材の内部にまで入り込ませることにより、被包装物の位置が検出できるように構成されている。

実公平２−１２８０９号公報実公平５−２０６５１号公報特開２０１０−５８８２９号公報

上述したように、特許文献１、２に記載の光学式のセンサを用いた技術では、包装材が不透明な材料の場合に適用することが困難である。また、特許文献３に記載のように、包装内にセンサを挿入する技術では、包装材が不透明な場合に適用できるが、センサのサイズが大幅に制限され、特に、エンドシール幅全域の検査が困難であり、１つの包装材内に被包装物が複数存在する場合や、被包装物が固形物以外である場合に対応できないという課題が生じる。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不透明な包装材に被包装物を包装する包装機において、包装材のサイズに制限されることなく、被包装物の位置ずれを検知することのできる技術の提供にある。

また、本発明の他の目的は、不透明な包装材に被包装物を包装する包装機において、包装材のサイズに制限されることなく、被包装物の位置ずれが発生した不良品を除外することのできる技術の提供にある。

本発明のある態様は、筒状に成形された不透明の包装材に複数の被包装物を順次包み込み、エンドシール部において前記包装材の流れ方向と直交する方向に前記包装材をシールする包装機における被包装物の位置ずれ検知機構であって、前記エンドシール部の上流側、かつ、前記被包装物が前記包装材に内包される位置より下流側において、前記包装材に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、前記包装材を透過したＸ線、または、少なくとも前記包装材によって反射されたＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部によって検出されたＸ線の強度に基づいて、前記エンドシール部によるシールに支障がでる領域に前記被包装物または異物が存在しているか否かを判定し、当該領域に前記被包装物または前記異物が存在している場合に、被包装物の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定する判定部と、を備えることを特徴とする。

上記態様の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構において、Ｘ線は５ｋｅＶ以上１０ｋｅＶ以下の軟Ｘ線であってもよい。前記Ｘ線検出部は、Ｘ線を電気的信号に直接変換する直接変換方式であってもよい。前記Ｘ線検出部は、フォトダイオードを用いた直接変換方式であってもよい。前記Ｘ線照射部は、前記包装材の全幅に前記Ｘ線を照射し、前記Ｘ線検出部は、前記包装材の全幅を透過した前記Ｘ線、または、前記包装材の全幅によって反射されたＸ線を検出してもよい。また、前記Ｘ線検出部は、前記包装材の幅方向に配列された複数の検出素子を有し、各検出素子毎に前記被包装物または異物が存在しているか否かを判定するための基準が設定されていてもよい。この場合に、前記包装機がセンターシールにより筒状に成形される場合に、センターシールされた領域の前記包装材の厚みに応じて、前記基準が調節されてもよい。

また、上記態様の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構において、前記Ｘ線照射部を覆うように設置されたＸ線保護部をさらに備えてもよい。前記Ｘ線保護部は、前記Ｘ線照射部とともに製品抑えベルトのカバーを兼用されていてもよい。前記Ｘ線保護部は、前記Ｘ線照射部を覆う際に包装材との間に生じる隙間を遮蔽するために、前記包装材と接するように設けられたローラー状またはブラシ状の遮蔽部材を有してもよい。前記Ｘ線保護部は、前記Ｘ線照射部を覆う際に包装材との間に生じる隙間を遮蔽するために、板状の遮蔽部材が包装材の流れ方向に沿って設けられていてもよい。前記Ｘ線検出部の受光面において、包装材の流れ方向と直交する方向の一対の辺に沿ってそれぞれ包装材の方へ突出する遮蔽板をさらに備えてもよい。

また、上記Ｘ線検出部が、前記Ｘ線照射部に対して、前記包装材を搬送する搬送機構を構成する搬送ベルトであって、上下を互いに反対方向に移動する搬送ベルトを隔てた位置に配置されていてもよい。

本発明の他の態様は、包装機における不良品処理機構である。当該不良品処理機構は、上述したいずれかの態様の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構と、前記エンドシール部の下流側において、前記エンドシール部でシールおよび分断された包装品のうち特定の包装品を搬送ラインから除外する包装品除外部と、被包装物の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定された前記包装品を前記包装品除外部により前記搬送ラインから除外させる制御部と、を備えることを特徴とする。また、上述したいずれかの態様の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構と、被包装物の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定された場合に、前記エンドシール部によるシール動作を制限する制御部と、を備えることを特徴とする。

なお、上述した各要素を適宜組み合わせたものも、本件特許出願によって特許による保護を求める発明の範囲に含まれうる。

本発明によれば、不透明な包装材に被包装物を封入する包装機において、エンドシール時に被包装物の位置ずれ等に基づく噛み込みが生じることを抑制することができる。また、不透明な包装材に被包装物を包装する包装機において、包装材のサイズに制限されることなく、被包装物の位置ずれが発生した不良品を除外することができる。

実施の形態に係る被包装物の位置ずれ検知機構を有する包装機の概略構成を示す模式図である。Ｘ線照射部とＸ線検出部の配置例１を示す図である。Ｘ線照射部とＸ線検出部の配置例２を示す図である。Ｘ線検出部をアレイタイプとした例を示す図である。包装材の流れ方向と直交する方向における、包装材のみの線量と閾値との関係を示すグラフである。センターシール部がある場合での、包装材の流れ方向と直交する方向における、包装材のみの線量と閾値との関係を示すグラフである。放射線防護のための構造を示す概略図である。放射線防護のための構造の変形例の概略図である。放射線防護のための構造の他の変形例の概略図である。放射線防護のための構造のさらに他の変形例の概略図である。Ｘ線照射部とＸ線検出部の配置例３を示す図である。アルミ蒸着フィルムを被照射物としたときの各エネルギーのＸ線の透過率を示すグラフである。アルミラミネートフィルムを被照射物としたときの各エネルギーのＸ線の透過率を示すグラフである。Ｘ線検出部としてＰＮ型フォトダイオードを用いた直接変換方式、シンチレータを用いた間接変換方式の各方式における、センサ出力の管電圧依存性を示すグラフである。Ｘ線検出部が反射型に配置された例を示す図である。Ｘ線照射部とＸ線検出部の配置例４を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（実施の形態）
図１は、実施の形態に係る被包装物の位置ずれ検知機構を有する包装機１０の概略構成を示す模式図である。

包装機１０は、横ピロー包装機である。包装されるべき被包装物２０は、ベルトコンベア等の搬送機構３０により、所定の搬送ライン上をエンドシール部６０へ向かって、図１の左方向へ搬送される。

帯状の包装材（フィルム）４０は、ライン上流側に配置されたロール４２から引き出された後、センターシール部５０によりセンターシールが施されることにより、筒状となる。筒状となった包装材４０の内部に被包装物２０が順次送り込まれる。なお、本実施の形態に使用される包装材は、アルミフィルムなど不透明フィルムである。

エンドシール部６０は、包装材４０をシールするためのヒータとカッターとを具備し、予め定めたサイクルに従って作動・非作動を繰り返すように、後述する制御部２００によって制御されている。エンドシール部６０が筒状の包装材４０のエンドシールおよび分断を行うことにより、被包装物２０が個別に包装される。

包装品除外部９０はエンドシール部６０の下流側に設けられている。包装品除外部９０は、エンドシール部６０でシールおよび分断された包装品のうち特定の包装品を搬送ラインから除外する。包装品除外部９０は、たとえば、可動式のアームや、エアの噴出などにより搬送ライン上から包装品を除外する。

Ｘ線照射部１００は、エンドシール部６０の上流側、かつ、被包装物が包装材に内包される位置より下流側において、ラインを流れる前記包装材に対してＸ線を照射する。Ｘ線照射部１００は、５ｋｅ以上１０ｋｅＶ以下の軟Ｘ線を照射することが好ましい。

本実施の形態のＸ線検出部１１０は、いわゆる透過型であり、ラインを流れる包装材を挟んで、Ｘ線照射部１００とは反対側に設置されている。Ｘ線検出部１１０は、Ｘ線を検出することが可能であれば特に限定されないが、Ｘ線を電気的信号に直接変換する半導体検出器を用いることが好ましい。Ｘ線検出部１１０を半導体検出器とすることにより、Ｘ線検出部としてシンチレータ(蛍光板等)による間接変換方式を用いた場合に比べてＸ線に対する感度の向上を図ることができ、かつ、Ｘ線検出部としてガス検出器を用いた場合に比べてコンパクト化を図ることができる。Ｘ線照射部１００およびＸ線検出部１１０の構成、配置については後述する。

特に、フォトダイオードを用いた直接変換方式の場合には、主に表面効果による漏れ電流の増加で照射開始直後においてセンサ出力が一旦低下するが、センサ出力がある程度下がった後はそれ以上の劣化が生じにくい。したがって、シンチレータを使用しない直接変換方式であれば、シンチレータの劣化の影響を受けず、長寿命を実現できると考えられる。

制御部２００は、Ｘ線検出部１１０で検出されたＸ線の線量に基づいて、エンドシール部６０によるシールに支障がでる領域に被包装物または異物（以下、これらをまとめて、内容物という場合がある）が存在しているか否かを判定する判定部を有する。このとき、判定部は、当該領域に内容物が存在している場合に、被包装物２０に位置ずれが発生し噛み込みが生じると判定してもよい。具体的には、Ｘ線照射部１００からラインを流れる包装材４０に向けてＸ線が照射される。Ｘ線検出部１１０により包装材４０を透過したＸ線が検出され、検出された線量が制御部２００に送信される。判定部は、受信した線量が閾値以下であるか否かを判定し、受信した線量が閾値以下の場合に、エンドシール部６０によるシールに支障がでる領域に上記内容物が存在している、あるいはシール部分に内容物の噛み込みが生じると判定する。この場合、シール部分に被包装物２０の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定する構成としてもよい。本実施の形態のようにＸ線検出部１１０が透過型の場合には、閾値は包装材４０のみのときの線量から所定量だけ低い値に設定される。判定部は、噛み込みが生じると判定したときに、内容物検出信号を生成してもよい。この内容物検出信号は、包装機１０における公知の種々の制御に使用されてもよい。

制御部２００は、上記内容物の噛み込みが生じると判定された場合、あるいは被包装物２０の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定された場合に、包装品除外部９０を用いて不良品となった包装品を搬送ラインから除外させる。たとえば、ベルトコンベアの搬送速度に基づいて、噛み込み検知の対象となった包装品（エンドシール部６０で包装材４０が分断された状態）が包装品除外部９０に到達するタイミングで、包装品除外部９０に包装品除外動作を行わせる。

また、制御部２００は、噛み込みが生じると判定された場合に、上記エンドシール部６０によるシール動作（エンドシールおよび分断）を制限する構成としてもよい。ここで、制限とは、エンドシール部６０のシール動作を停止し、または動作速度を減速することにより、包装材４０のシールを行わないことをいう。この場合、包装品除外部９０により除外されるのは、シールが行われなかったことで、複数の被包装物２０が入った連包品になるものもある。

以上説明した噛み込み検知機構を有する包装機によれば、不透明な包装材のサイズによらず、異物、あるいは被包装物２０の位置ずれ等により被包装物がエンドシール部分に混入することによって生じるシール不良を防止することができるし、エンドシール部における被包装物の噛み込みを未然に防ぐことができる。また、不透明な包装材のサイズによらず、被包装物や異物がエンドシール部分に混入することによって生じるシール不良に起因する不良品や位置ずれを起こした不良品を搬送ラインから除外することができる。

（Ｘ線照射部とＸ線検出部の配置例）
ここで、図を参照して、Ｘ線照射部１００とＸ線検出部１１０の配置例について説明する。図２は、Ｘ線照射部１００とＸ線検出部１１０の配置例１を示す図である。

図２に示す例では、Ｘ線照射部１００から包装材４０の一方の面から当該包装材４０の面と直交する方向にＸ線がスポット状に照射される。具体的には、Ｘ線照射部１００は、Ｘ線発生部１０２およびコリメータ１０４を有しており、Ｘ線発生部１０２で発生したＸ線がスポット状に絞られた後、包装材４０に向けて照射される。Ｘ線検出部１１０は包装材４０を透過したスポット状のＸ線を検出するように、包装材４０の他方の面側に設けられている。なお、本明細書において、「直交」とは厳密に直角に交わることを意図せず、４５°から１３５°の間で斜めに交わることも含む。

図３は、Ｘ線照射部１００とＸ線検出部１１０の配置例２を示す図である。図３に示す例では、Ｘ線照射部１００がラインの一方の面に設けられ、Ｘ線検出部１１０がラインの他方の面側に設けられている点で図２に示す例と共通している。Ｘ線照射部１００は、Ｘ線発生部１０２およびコリメータ１０４を有する。Ｘ線発生部１０２で発生したＸ線は、Ｘ線発生部１０２の照射口に取り付けられたコリメータ１０４により、照射角度が制限され、包装材４０の全幅に余裕を持たせた検査幅（Ｘ線検出部１１０の検出幅）に一度に照射される。図３に示す例のように、Ｘ線照射部１００から照射されるＸ線の照射角度を広角にすることで、Ｘ線発生部１０２から包装材４０までの照射距離を短縮しても包装材全幅に照射することができる。この結果、Ｘ線照射部１００の収納性を高めると同時に、Ｘ線検出部１１０で検出されるＸ線の線量を増大させることができる。

具体的には、コリメータ１０４により広げられるＸ線の照射角度を１３０°とすると、上記照射距離を検査幅の約１／４に抑えることができる。

なお、コリメータ１０４の代わりにＸ線光学素子（Ｘ線ミラー、Ｘ線キャピラリレンズ等）を用いて集光することで、Ｘ線検出部１１０で検出されるＸ線の線量を増大させてもよい。

（アレイタイプ検出器）
図４は、Ｘ線検出部１１０をアレイタイプとした例を示す。この例では、包装材４０の流れ方向と直交する方向において、複数のＸ線検出素子１１４が配列されている。これによれば、包装材４０の全幅が複数のピクセルに分割され、各ピクセル毎にＸ線の線量が検出されるため、簡便なアルゴリズムにて、より小さな内容物に対する感度を上昇させることができる。

図５は、包装材４０の流れ方向と直交する方向における、包装材４０のみの線量と閾値との関係を示すグラフである。複数のＸ線検出素子１１４が配列されたＸ線検出部１１０では、Ｘ線照射部１００の照射口からの距離に応じて、Ｘ線検出素子１１４で検出する包装材４０のみの線量が変化する。具体的には、図５に示すように、包装材４０の流れ方向と直交する方向において中央に位置するＸ線検出素子１１４で検出する包装材４０のみの線量が極大となる。このため、閾値を個々のＸ線検出素子１１４の位置に応じて設定することにより、Ｘ線検出部１１０による内容物の検出精度を高めることができる。

また、センターシール部がある場合には、センターシール部において包装材が２重になっている。これにより、センターシール部では、センターシール部以外の領域に比べて、検出部で検出されるＸ線の強度が低下する（図６参照）。これに応じて、センターシール部における包装材のみの出力を基準値とし、センターシール部における閾値を当該基準値に対して設定される。これによれば、簡便なアルゴリズムにて、より精度の高い検査を可能とすることができる。

（放射線防護）
図３に示す例に関連して、放射線防護に関する構造について説明する。図７は、放射線防護のための構造を示す概略図である。

保護カバー３００は、Ｘ線照射部１００を覆うように設置されている。保護カバー３００の材料および厚さは、Ｘ線を遮蔽するように設計されればよい。Ｘ線検出部１１０の受光面（上面）には、包装材４０の流れ方向と直交する方向の一対の辺に沿ってそれぞれ包装材４０の方へ突出する遮蔽板１１２が設けられている。コリメータ１０４によってＸ線の照射範囲がＸ線検出部１１０の一対の遮蔽板１１２の間内に制限されるように設計されている。一対の遮蔽板１１２の間隔Ｌ１に対する、包装材４０の流れ方向における保護カバー３００の開口部分の長さＬ２の比は、Ｘ線検出部１１０から保護カバー３００の開口部までの距離Ｈ１、保護カバー３００の開口部と包装材４０との距離Ｈ２、コリメータ１０４で制限された照射幅Ｗにより幾何学的に決定される。たとえば距離Ｈ１が５０ｍｍ、距離Ｈ２が１０ｍｍ、照射幅Ｗが１０ｍｍ未満の場合、遮蔽板１１２の高さＨ３を２〜３ｍｍとすることにより遮蔽が可能となる。このように、Ｘ線検出部１１０の受光面に遮蔽板１１２を設けることにより、Ｘ線検出部１１０の受光面でＸ線が散乱される角度を制限し、包装材４０が通過するＸ線照射部１００とＸ線検出部１１０との間から、Ｘ線が漏洩することを抑制することができる。

なお、Ｘ線照射部１００から照射されるＸ線のエネルギーを１０ｋｅＶ以下とすることにより、遮蔽に用いられる材料の厚さを薄くすることができる。たとえば、ステンレス板であれば０．３ｍｍ、塩化ビニルであれば３ｍｍ程度、ＰＥＴであれば５ｍｍ程度で遮蔽が可能となる。このため、遮蔽板を包装機１０の保護カバーと兼用することができ、包装機１０のコンパクト化や低コスト化を図ることができる。

図８には、放射線防護のための構造の変形例の概略図が示される。図８において、保護カバー３００は、Ｘ線照射部１００とともに、包装材４０を抑える製品抑えベルト４２を覆うように設置されている。この場合、保護カバー３００は、Ｘ線の保護カバー及び製品抑えベルト４２を覆うカバーとして兼用されている。これにより、保護カバー３００を包装機１０に設置するとき、包装機１０の型式によらず容易に設置することができる。

図９（ａ）、（ｂ）には、放射線防護のための構造の他の変形例の概略図が示される。図９（ａ）において、保護カバー３００は、Ｘ線照射部１００を覆う際に包装材４０との間に生じる隙間を遮蔽するためのローラー状の遮蔽部材３１０（図９（ａ）は、ローラー状の遮蔽部材３１０をローラーの軸方向から見ている）を有している。なお、図９（ａ）では、包装材４０の流れ方向の下流側（保護カバー３００の内部であって、図の向かって左側の端部近傍）のみにローラー状の遮蔽部材３１０が設けられれているが、上流側（保護カバー３００の内部であって、図の向かって右側の端部近傍）にもローラー状の遮蔽部材３１０を設けてもよい。ローラー状の遮蔽部材３１０は、ローラの表面が包装材４０と接するように設けられるのが好適である。また、ローラー状の遮蔽部材３１０は、例えば金属製ローラーにモルトプレーンを被覆した構成とすることができる。

図９（ｂ）の例では、図９（ａ）のローラー状の遮蔽部材３１０の代わりにブラシ状の遮蔽部材３２０が設けられている。図９（ｂ）では、ブラシ状の遮蔽部材３２０が包装材４０の流れ方向の下流側のみに設けられているが、上流側にもブラシ状の遮蔽部材３２０を設けてもよい。ブラシ状の遮蔽部材３２０は、塩化ビニル等で構成された基板３２０ａに、先端が包装材４０に接するようにブラシ３２０ｂが設けられた構造となっている。ブラシ３２０ｂは、例えばナイロン等で構成することができる。

以上のローラー状の遮蔽部材３１０またはブラシ状の遮蔽部材３２０により、保護カバー３００と包装材４０との間に生じる隙間を遮蔽でき、この隙間からＸ線が漏れ出ることを抑制できる。

図１０には、放射線防護のための構造のさらに他の変形例の概略図が示される。図１０において、保護カバー３００は、Ｘ線照射部１００を覆う際に包装機カバーとの間に生じる隙間を遮蔽するために、包装材の流れ方向に沿って設けられた板状の遮蔽部材３３０を有している。板状の遮蔽部材３３０は、板厚１ｍｍのステンレス板で包装機カバーに固定されており、その長手方向が上記包装材の流れ方向に一致している。図１０の例では、板状の遮蔽部材３３０の一部が記載されているが、その長手方向の長さは、Ｘ線の漏洩防止の観点から適宜決定することができる。板状の遮蔽部材３３０の材質は、保護カバー３００と同じとすることができる。

（Ｘ線照射部とＸ線検出部の他の配置例）
図１１は、Ｘ線照射部とＸ線検出部の配置例３を示す図である。図１１に示す例では、Ｘ線照射部１００からラインの一方の側方から当該ライン面と沿ってＸ線がスポット状に照射される。Ｘ線検出部１１０は包装材４０を透過したスポット状のＸ線を検出するように、ラインの他方の側方側に設けられている。これによれば、幅に対して厚みが薄い包装材４０を使用する場合に、Ｘ線検出部１１０の検出幅を狭くした構造で検査が可能となるため、包装機１０のコンパクト化が可能となる。また、被包装物が、静電気や粘着物等で包装材４０の上部内壁や側部内壁に貼りつかない場合には、包装材４０の底面部分をスポット状のＸ線で検査するだけで全幅を検査可能となる。

図１６は、Ｘ線照射部とＸ線検出部の配置例４を示す図である。図１６に示す例では、Ｘ線検出部１１０が、搬送機構３０を構成するベルトコンベアの上下の搬送ベルト３２の間に配置されている。すなわち、図１６に示されるように、ベルトコンベアは、上下の搬送ベルト３２が互いに反対方向に移動しながら被包装物２０および包装材４０を搬送する構造となっているが、Ｘ線検出部１１０は、この上下を互いに反対方向に移動する搬送ベルト３２の間に配置されている。この場合、Ｘ線照射部１００から照射されるＸ線は、包装材４０とともに搬送ベルト３２も透過してＸ線検出部１１０に到達する。

また、Ｘ線検出部１１０の配置スペースの関係から、Ｘ線検出部１１０を、上記上下を互いに反対方向に移動する搬送ベルト３２の下側の搬送ベルトのさらに下に配置してもよい（図１６では、この場合のＸ線検出部１１０の配置を破線の四角形により示す）。この場合には、Ｘ線照射部１００から照射されるＸ線は、包装材４０とともに、２枚の搬送ベルト３２も透過してＸ線検出部１１０に到達する。

以上のように、Ｘ線照射部１００から照射されるＸ線は搬送ベルト３２を透過してＸ線検出部１１０に到達するので、搬送ベルト３２の材質は、Ｘ線が透過できるものとする。例えば、ポリエステル帆布にウレタンを含浸させたベルト等で搬送ベルト３２を構成するのが好適である。このように、Ｘ線検出部１１０をＸ線照射部１００に対して搬送ベルト３２を（１枚または２枚）隔てた位置に配置できることにより、Ｘ線照射部１００とＸ線検出部１１０の配置の自由度を向上させることができる。

なお、図１６の被包装物２０は、アルミ蒸着フィルムや樹脂フィルム等で医薬品を包装したシート状パッケージを、複数枚積み重ねて帯状バンドで結束したものであってよい。この場合、被包装物２０の位置ずれだけでなく、結束状態がくずれてパッケージの束からはみ出したパッケージについても位置ずれとして検出することができる。

＜Ｘ線透過率の管電圧依存性＞
アルミ蒸着フィルム（Ａｌの層厚０．１μｍ、ＰＥＴの層厚１００μｍ）、アルミラミネートフィルム（Ａｌの層厚４μｍ、ＰＥＴの層厚１００μｍ）についてシミュレーションによりＸ線透過率の管電圧依存性を調べた。シミュレーションでは、アルミニウムの比重を２．７ｇ／ｃｍ^３、ＰＥＴ（化学式：（Ｃ_１０Ｈ_８Ｏ_４）_ｎ）の比重を１．２７ｇ／ｃｍ^３として、アメリカ国立標準技術研究所（ＮＩＳＴ）のＰｈｏｔｏｎＣｒｏｓｓＳｅｃｔｉｏｎＤａｔａｂａｓｅをもとに、想定されるフィルムのＸ線透過率を算出した。図１２は、アルミ蒸着フィルムを被照射物としたときの各エネルギーのＸ線の透過率を示すグラフである。図１３は、アルミラミネートフィルムを被照射物としたときの各エネルギーのＸ線の透過率を示すグラフである。

図１２および図１３に示すように、照射するＸ線のエネルギーが低いほど透過率が低くなることがわかる。より詳しくは、１５ｋｅＶおよび２０ｋｅＶのＸ線照射の場合では、フィルムの枚数を増やしたときの透過率の減少割合が極めて小さく、ほとんど透過してしまう。これに対して、５ｋｅＶおよび１０ｋｅＶのＸ線照射の場合では、フィルムの枚数が増えるにつれて、透過率が顕著に減少することがわかる。１０ｋｅＶ以下のＸ線を包装材に照射すると、内容物がある場合にコントラストが付きやすくなる。このため、内容物の検知が容易になる他、検査の高速化を図ることができる。なお、照射するＸ線のエネルギーが５ｋｅＶ未満の場合には、包装材を透過するＸ線の量が１０％以下となるため、線量が少ないことによる統計的なばらつきの影響が大きくなり、検査に十分な精度が得られなくなる。５ｋｅＶ未満で必要な精度を得るには、Ｘ線源の管電流を大きくすることにより線量を上げる方法もあるが、電源の大型化および冷却機構が必要になり、機械への搭載には適さない。

以下、フォトダイオードを用いた直接変換方式とシンチレータを用いた間接変換方式について、Ｘ線検出部としての性能評価を行った結果について説明する。なお、直接変換方式用のフォトダイオードとして、ＰＮ型フォトダイオードを使用した。また、シンチレータを用いた間接変換方式として、受光面から順に、シンチレータと、ＰＮ型フォトダイオードを積層した構造のＸ線検出デバイスを使用した。

＜Ｘ線検出部の感度＞
図１４は、Ｘ線検出部としてＰＮ型フォトダイオードを用いた直接変換方式、シンチレータを用いた間接変換方式の各方式における、センサ出力の管電圧依存性を示すグラフである。図１４に示すように、１０ｋｅＶ以下の軟Ｘ線領域では直接変換方式の方が間接変換方式に比べて出力（感度）が高い。両者の感度の差は、管電圧が低くなるほど大きくなることがわかる。通常、Ｘ線の検出には、空乏層を厚くし、高エネルギーＸ線の検出効率を向上させたＰＩＮ型フォトダイオードを用いるが、軟Ｘ線領域においてＰＮ型フォトダイオードをＸ線検出部として十分使用可能であることが示された。

本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。

たとえば、上述の各実施の形態では、Ｘ線検出部がＸ線照射部から照射された後、包装材を透過したＸ線を検出する、いわゆる透過型であるが、Ｘ線検出部が透過型に限られず、図１５に示すような、いわゆる反射型であってもよい。反射型の場合には、図１５に示すように、Ｘ線検出部は、Ｘ線照射部１００から照射された後、包装材４０（包装材４０内に被包装物２０や異物がある場合には、包装材４０および被包装物２０あるいは異物）によって散乱されたＸ線を検出するように配置されている。反射型の場合には、内容物を検知するための閾値は、包装材のみの線量より所定量だけ高い値に設定される。

また、上述の各実施の形態は、エンドシール部を有する包装機全般に適用が可能であり、横型のみならず、縦型にも適用でき、たとえば、ロータリー型包装機、三方シール包装機、四方シール包装機に適用されうる。

また、上述の各実施の形態では、包装材の下方でセンターシールが実施される正ピロー（ボトムシーム）方式の横ピロー包装機が例示されているが、包装材の上方でセンターシールが実施される逆ピロー（トップシーム）方式としてもよい。また、被包装物がＸ線照射部を通過した後に位置ずれを起こし、エンドシール部で噛み込んでしまった場合には、シーラーの変位や圧力の異常から噛み込みを検知し、不良品を包装品除外部から排出してもよい。

また、上述の実施の形態では、上下の搬送ベルトの間にＸ線検出部を配置したが、その他にも、上側の搬送ベルトを下方に迂回させて設けたＵ字状のスペースに、Ｘ線検出部を配置してもよい。

１０包装機、２０被包装物、３０搬送機構、３２搬送ベルト、４０包装材、４２製品抑えベルト、５０センターシール部、６０エンドシール部、９０包装品除外部、１００Ｘ線照射部、１０２Ｘ線発生部、１０４コリメータ、１１０Ｘ線検出部、１１２遮蔽板、２００制御部、３００保護カバー、３１０ローラー状の遮蔽部材、３２０ブラシ状の遮蔽部材、３２０ａ基板、３２０ｂブラシ、３３０板状の遮蔽部材。

Claims

筒状に成形された不透明の包装材に複数の被包装物を順次包み込み、エンドシール部において前記包装材の流れ方向と直交する方向に前記包装材をシールする包装機における被包装物の位置ずれ検知機構であって、
前記エンドシール部の上流側、かつ、前記被包装物が前記包装材に内包される位置より下流側において、前記包装材に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、
前記包装材を透過したＸ線、または、少なくとも前記包装材によって反射されたＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線検出部によって検出されたＸ線の強度に基づいて、前記エンドシール部によるシールに支障がでる領域に前記被包装物または異物が存在しているか否かを判定し、当該領域に前記被包装物または前記異物が存在している場合に、被包装物の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定する判定部と、
を備えることを特徴とする包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線は５ｋｅＶ以上１０ｋｅＶ以下の軟Ｘ線である請求項１に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線検出部は、Ｘ線を電気的信号に直接変換する直接変換方式である請求項１または２に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線検出部がフォトダイオードを用いた直接変換方式である請求項３に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線照射部は、前記包装材の全幅に前記Ｘ線を照射し、前記Ｘ線検出部は、前記包装材の全幅を透過した前記Ｘ線、または、前記包装材の全幅によって反射されたＸ線を検出する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線検出部は、前記包装材の幅方向に配列された複数の検出素子を有し、各検出素子毎に前記被包装物または異物が存在しているか否かを判定するための基準が設定されている請求項５に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記包装機がセンターシールにより筒状に成形される場合に、センターシールされた領域の前記包装材の厚みに応じて、前記基準が調節される請求項６に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線照射部を覆うように設置されたＸ線保護部をさらに備える請求項１乃至７のいずれか１項に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線保護部は、前記Ｘ線照射部とともに製品抑えベルトのカバーを兼用されている請求項８に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線保護部は、前記Ｘ線照射部を覆う際に包装材との間に生じる隙間を遮蔽するために、前記包装材と接するように設けられたローラー状またはブラシ状の遮蔽部材を有する請求項８に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線保護部は、前記Ｘ線照射部を覆う際に包装材との間に生じる隙間を遮蔽するために、板状の遮蔽部材が包装材の流れ方向に沿って設けられている請求項８に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線検出部の受光面において、包装材の流れ方向と直交する方向の一対の辺に沿ってそれぞれ包装材の方へ突出する遮蔽板をさらに備える請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
前記Ｘ線検出部が、前記Ｘ線照射部に対して、前記包装材を搬送する搬送機構を構成する搬送ベルトであって、上下を互いに反対方向に移動する搬送ベルトを隔てた位置に配置されている、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構。
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構と、
前記エンドシール部の下流側において、前記エンドシール部でシールおよび分断された包装品のうち特定の包装品を搬送ラインから除外する包装品除外部と、
被包装物の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定された前記包装品を前記包装品除外部により前記搬送ラインから除外させる制御部と、
を備えることを特徴とする包装機における不良品処理機構。
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の包装機における被包装物の位置ずれ検知機構と、
被包装物の位置ずれに起因する噛み込みが生じると判定された場合に、前記エンドシール部によるシール動作を制限する制御部と、
を備えることを特徴とする包装機における不良品処理機構。