JPH11100008A - インパルスシール装置におけるシールヒータの温度管理装置 - Google Patents

インパルスシール装置におけるシールヒータの温度管理装置

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JPH11100008A
JPH11100008A JP27641397A JP27641397A JPH11100008A JP H11100008 A JPH11100008 A JP H11100008A JP 27641397 A JP27641397 A JP 27641397A JP 27641397 A JP27641397 A JP 27641397A JP H11100008 A JPH11100008 A JP H11100008A
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JP
Japan
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temperature
heater
seal heater
seal
power supply
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JP27641397A
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English (en)
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Nobuo Mogi
伸夫 茂木
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Max Co Ltd
Original Assignee
Max Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】温度センサを用いることなく常にシールヒータ
の温度を監視でき、最適な温度条件でインパルスシール
をおこない高いシール品質と作業効率の向上を図ること
ができるシールヒータの温度管理装置を提供すること。 【解決手段】シールヒータ７にはトライアック２０を介
して交流電源２１と、微小電流を流す第２の電源２７と
を並列に接続し、少なくとも何れか一方の電源がシール
ヒータに接続されないようにそれぞれの電源回路には開
閉器２５、２６を設けるとともに、シールヒータ７の加
熱時にはシールヒータ７の温度に基づいてトライアック
２０の通電時間を制御してシールヒータ７の温度をコン
トロールし、シールヒータ７の冷却時には第２の電源２
７をシールヒータ７に接続し、シールヒータ７のヒータ
温度を算出する制御部３１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インパルスシール
装置におけるシールヒータの温度管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、合成樹脂製シートからなる袋体
等の口を閉じる装置として、袋体の口の部分にシールヒ
ータを押し付け、加熱して溶着するインパルスシール装
置が採用されている。このインパルスシール装置ではシ
ール部の品質の安定化を図るためにはシールヒータの温
度管理が有効であるが、温度センサを使用してシールヒ
ータの温度を測定した場合、温度センサが破損して温度
計測ができなくなることがあり、シールヒータに通電す
る通電時間による温度管理装置や、シールヒータの電気
抵抗を計測して電気抵抗からシールヒータの温度管理を
する装置が提供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
通電時間による温度管理装置では、ヒータ回りに熱が蓄
積されて温度が徐々に上昇してしまうため、シール品質
が安定しない、温度の上昇を抑えるために強制的に冷却
する冷却装置を必要とする等の品質、コストの面で問題
があり、後者の電気抵抗からヒータの温度を導き出す装
置としては実公昭６２−４５８８２号公報の高速インパ
ルスシール装置があるが、ヒータを加熱する時間と、電
気抵抗を計測する時間とをオーバーラップさせることは
できず、ヒータの加熱に時間がかかる問題があった。
【０００４】本発明は上記問題点を解消し、温度センサ
を用いることなく常にシールヒータの温度を監視でき、
最適な温度条件でインパルスシールをおこない高いシー
ル品質と作業効率の向上を図ることができるシールヒー
タの温度管理装置を提供することをその課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明に係るインパルスシール装置におけるシール
ヒータの温度管理装置は、合成樹脂製フィルムからなる
袋体をシールヒータに押し付け、該シールヒータを加熱
して袋体の口を溶着密閉するインパルスシール装置にお
けるシールヒータの温度管理装置において、上記シール
ヒータにはトライアックを介して電力を供給し該シール
ヒータを加熱する交流電源と、シールヒータに微小電流
を流す第２の電源とを並列に接続し、少なくとも何れか
一方の電源がシールヒータに接続されないようにそれぞ
れの電源回路には回路を開閉する開閉器を設けるととも
に、シールヒータの電気抵抗を計測する計測手段を設
け、ヒータの加熱時には上記開閉器を制御して交流電源
をシールヒータに接続し、計測した電気抵抗からヒータ
温度を算出し、算出したヒータ温度からトライアックの
通電時間を制御してヒータの温度をコントロールすると
ともに、ヒータの冷却時には上記開閉器を制御して第２
の電源をシールヒータに接続し、シールヒータの電気抵
抗を計測してヒータ温度を算出する制御装置を備えたこ
とを特徴とする。
【０００６】なお、上記シールヒータは電気抵抗の温度
依存性における平均温度係数が２０００×１０-6［Ｋ］
以上であることが好ましい。
【０００７】また、上記シールヒータがニッケル線ヒー
タであってもよい。
【０００８】さらに、上記第２の電源に代えて、上記交
流電源を降圧して上記シールヒータに供給してもかまわ
ない。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１（ａ）（ｂ）は、インパルス
シール装置を示し、このインパルスシール装置はポリプ
ロピレンを二軸延伸成形で袋状に成形し防曇加工された
袋体１の口を溶着して閉じる装置であって、装置本体２
は略方形の枠体状に形成され、装置本体２の下枠部３に
水平に取り付けられたアルミニウム製の基台４の上面に
はテフロン製の絶縁板５と、この絶縁板５の上面にテフ
ロン加工したガラス繊維のシート６とを重合し、このシ
ート６上には長手方向にシールヒータ７が配置されてい
る。
【００１０】上記シールヒータ７には温度係数が２００
０×１０-6［Ｋ］以上の電気抵抗の温度依存性の高い電
熱線が用いられ、本発明では温度係数が４５００×１０
-6［Ｋ］のニッケル線が使用されている。ニッケル線は
電熱素材ではないが、袋体を溶着する温度（２００〜４
００℃）には十分耐えられるとともに、ニクロム線に比
較して温度変化に対する電気抵抗の変化が大きく、電気
抵抗を測定することにより温度センサを使用することな
く温度の変化を計測することができるからである。
【００１１】そして、装置本体２の上枠部１０には２本
のエアシリンダ１１、１１が所定間隔をおいて下向きに
設けられ、このエアシリンダ１１の後端１１ａは支持部
材１２を介して上枠部１０に取り付けられ、ピストンロ
ッド１３の先端には押え部材１４が水平に取り付けられ
ている。この押え部材１４は、アルミニウム等の金属で
角柱状に形成され、両端には下枠部３と上枠部１０との
間に垂直に配置されたガイドシャフト１５、１５に遊嵌
したスライダ１６、１６が固定され、このガイドシャフ
ト１５、１５にガイドされて押え部材１４がピストンロ
ッド１３に連動して上下動できるように構成されてい
る。
【００１２】上記押え部材１４の下面にはシリコンゴム
の押え板１７と、押え板１７の下面にはテフロン加工し
たガラス繊維のシート１８とを重合し、押え部材１４を
下降させた時に押え板１７の弾性で基台４上にセットさ
れた袋体１の口部１ａをシールヒータ７に確実に押しつ
けることができるように構成されている。なお、シート
６及びシート１８はシールヒータ７で溶かされた袋体１
の一部が絶縁板５や押え板１７に貼り付くのを防止して
いる。
【００１３】ところで、上記インパルスシール装置には
シールヒータ７のヒータ温度を管理する温度管理装置が
設けられている。
【００１４】シールヒータ７にはトライアック２０を介
して交流電源２１をトランス２２で４０Ｖに降圧された
交流電圧が供給され、シールヒータ７と交流電源２１と
の間には開閉器である第１のリレー２５の接点ＣＲ１、
ＣＲ２が設けられ、第１のリレー２５が作動して接点Ｃ
Ｒ１、ＣＲ２が閉じた時にはトライアック２０を介して
供給された電力でシールヒータ７が発熱し、接点ＣＲ
１、ＣＲ２が開いた時にはシールヒータ７に対する電力
の供給が遮断されシールヒータ７の温度が下がるように
構成されている。そして、シールヒータ７には第２のリ
レー２６の接点ＣＲ３、ＣＲ４を介して第２の電源であ
るバッテリ（ＤＣ２Ｖ）２７が交流電源２１に並列に接
続されている。なお、リレー２５、２６が作動する時に
は一方のリレーの回路が開放された後に他方のリレーの
回路が閉じるように制御され、接点ＣＲ１、ＣＲ２と接
点ＣＲ３、ＣＲ４とが全て同時に閉じることはなく、第
２の電源回路に交流電源が流れないように制御されてい
る。
【００１５】図２は温度管理装置Ａの一例を示し、シー
ルヒータの電気抵抗を計測する抵抗計測手段３０と、電
気抵抗からシールヒータの温度を算出し、算出した温度
に基づいてシールヒータに供給する電力を制御する制御
部３１とから構成されている。
【００１６】抵抗計測手段３０は電流計測部３２と電圧
計測部３３とから構成され、電流計測部３２は電流セン
サ３５の検出した電流をＡ／Ｄコンバータ３６でデジタ
ルデータに変換し、電圧計測部３３は電圧センサ３７で
検出した電圧をＡ／Ｄコンバータ３８でデジタルデータ
に変換し、それぞれ制御部３１に入力している。
【００１７】制御部３１は入力された電流値と電圧値と
からシールヒータ７の電気抵抗Ｒを求め、求められた電
気抵抗Ｒから更にシールヒータ７の温度Ｔを算出し、算
出した温度Ｔに基づいてトライアック２０の導通時間を
制御するトリガパルス制御部４０、シールヒータ７に交
流電源を接続する開閉器（第１のリレー）２５及びシー
ルヒータ７に第２の電源２７を接続する開閉器（第２の
リレー）２６を制御するように構成されている。
【００１８】なお、リレーは２つのリレーを使用するこ
となく１つのリレーでもかまわない。ＣＲ１、ＣＲ２に
ブレーク接点、ＣＲ３、ＣＲ４にメーク接点を使用し、
リレーがＯＦＦ時には接点ＣＲ１、ＣＲ２が閉じＣＲ
３、ＣＲ４が開き、リレーがＯＮ時には接点ＣＲ１、Ｃ
Ｒ２が開きＣＲ３、ＣＲ４が閉じるように接続すればよ
い。但し、すべての接点が同時に閉じないように、アー
リーブレークメーク（ＥＢＭ）構造のリレーを使用すれ
ばよい。
【００１９】制御部３１は、マイクロプロセッサで構成
すればよく、あらかじめメモリ４１に記憶されている制
御プログラムに基づいて、電流計測部３２で計測したシ
ールヒータ７を流れる電流Ｉと、電圧計測部３３で計測
したシールヒータ７の端子電圧Ｅとから、計算式（１）
に基づいて電気抵抗Ｒを求め、 Ｒ＝Ｅ／Ｉ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１） 求められた電気抵抗Ｒから電気抵抗の温度依存性を表す
計算式（２）に基づいて、シールヒータの温度Ｔを求め
るように構成されている。 Ｒ＝Ｒ0 ｛１＋α（Ｔ−Ｔ0）｝・・・・・・・・・・・・・（２） Ｒ ：温度ｔにおける電気抵抗値 Ｒ0 ：基準温度Ｔ0における電気抵抗値 α ：平均温度係数 なお、平均温度係数αの一例を下記に示す。 ニクロム線２種： １６０×１０-6［Ｋ-1］ アルメル線 ：２２００×１０-6［Ｋ-1］ ニッケル線 ：４５００×１０-6［Ｋ-1］ 算出された温度Ｔに基づいて、制御部３１はリレー２
５、２６及びトリガパルス制御部４０を制御する。
【００２０】制御部３１はエアシリンダ１１が作動し
て、押え部材１４が下動し、図示しないスイッチで押え
部材１４が基台４に押し付けられたことが検出された
時、トリガパルス制御部４０にトリガパルスの発振を制
御させてソフトスタートさせる。このソフトスタートは
図３に示すように、トリガパルスの位相を交流波形に対
してａ１、ａ２、ａ３と徐々に変え、電圧の平均電力を
徐々に大きくして、ヒータ回路に瞬時に大電流が流れな
いようにするもので、特に電気抵抗が温度依存性の高い
線材に関しては温度が低い時には電気抵抗が小さいため
大きな電流が流れてしまうのでこのソフトスタートを欠
くことはできない。
【００２１】なお、図６における時間ｔ1 はソフトスタ
ートの時間を示している。
【００２２】上記構成の温度管理装置によれば、制御部
３１は先ずリレー２５を作動させ接点ＣＲ１、ＣＲ２を
閉じ、トライアック２０のゲートパルスを制御してシー
ルヒータ７に交流を供給し、シールヒータ７を発熱させ
ながらヒータ温度を計測する（図４参照）。このシール
ヒータの温度は電流計測部３２で計測したシールヒータ
７を流れる電流と、電圧計測部３３で計測したシールヒ
ータ７の端子電圧とから、シールヒータ７の電気抵抗を
求め、求めた電気抵抗からシールヒータ７の温度を求め
る。
【００２３】図４に示すように、シールヒータ７の温度
が目標温度（シールに最適な温度）Ｔ0を越えた時は、
図５に示すように、トリガパルスの周期と位相を変えて
電圧の平均実効値を加熱時（ＯＮ状態）の１／４の１０
ボルトにする。電圧が１／４になるということはシール
ヒータに供給される電力は１／１６になるので、電力は
供給されて電気抵抗を計測することはできるが温度が上
昇しないＯＦＦ状態にすることができる。温度が下降す
るようであればトリガパルスを制御してＯＮ状態にして
温度を上げ、約１秒間温度平衡状態を維持する。この温
度平衡状態がフィルムの溶着温度であって、１秒の溶着
時間を経過すると制御部３１は第１のリレー２５を作動
させて接点ＣＲ１、ＣＲ２を開き、シールヒータ７への
電力供給を遮断する。シールヒータ７への電力供給を止
めるとヒータは自然冷却が始まる。
【００２４】接点ＣＲ１、ＣＲ２を開いてから所定時間
経過後、第２のリレー２６を作動させて接点ＣＲ３、Ｃ
Ｒ４を閉じてシールヒータ７にバッテリ２７を接続す
る。
【００２５】電流計測部３２と電圧計測部３３とはバッ
テリ２７から供給された電力で、シールヒータ７の電流
と電圧とを計測し、計測した結果を制御部３１に入力す
る。制御部３１は入力された電流と電圧とからシールヒ
ータ７の電気抵抗を算出し、算出した電気抵抗からシー
ルヒータ７の温度を算出する。
【００２６】算出した温度を監視し、袋体の溶着部が安
定する温度までシールヒータ７の温度が下がったと判断
した時に、エアシリンダ１１の押し付け解除信号を出力
する。この解除信号に基づいてエアシリンダ１１はピス
トンロッド１３を上昇させ、押え部材１４による袋体１
のシールヒータ７への押し付けを解除する。
【００２７】上述のように、電気抵抗の温度依存性の高
いシールヒータを使用することにより、シールヒータの
電気抵抗を計測することによりシールヒータの温度をよ
り正確に把握することができる。そして、シールヒータ
への電力の供給を遮断した後も、小容量の第２の電源を
シールヒータに接続することにより、シールヒータの温
度を継続して監視することができシールヒータの温度が
下がって溶着部が安定したところで押し付け部材の押し
付け解除ができるので、タイマー等で溶着後一定時間経
過した時に押し付け解除するものと異なり、使用環境温
度や装置自体の蓄熱により溶着部が不安定な状態で押し
付けを解除することがなくなり安定したシール品質を確
保することができる。また、温度が十分下がっているの
に一定時間待つこともなくなり、作動効率を高めること
ができる。
【００２８】なお、図６は、目標温度を２８０℃に設定
し１秒間保持した場合の電圧、電流及び電力の実効値
と、シールヒータの抵抗値及び温度を示すものであり、
時間ｔ1 はソフトスタート、ｔ2 （右上りグラフ）はＯ
Ｎ状態、ｔ3 （右下がりグラフ）はＯＦＦ状態、ｔ4 は
接点ＣＲ３、ＣＲ４が閉じてバッテリから電力が供給さ
れている状態をそれぞれ示す。
【００２９】また、図７に示すように、第２の電源にバ
ッテリを使用することなく、トランス４２の２次側から
シールヒータ７の加熱用の電力と、バッテリの電圧に近
い電圧に降圧した抵抗計測用の電力を取り出し、リレー
２５、２６で切り替えてシールヒータ７に電力供給を行
うようにしてもかまわない。
【００３０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、シールヒータ
の加熱時はもちろん、冷却時にも電力を供給し、シール
ヒータに流れる電流とシールヒータの端子電圧とから電
気抵抗を求め、求めた電気抵抗からシールヒータの温度
を常に把握することができ、温度センサを使用すること
なく最適な温度でフィルムの溶着、シールヒータからの
解放をすることができ、良好なシール品質を確保するこ
とができるとともに、生産性に優れたインパルスシール
を実現することができる。
【００３１】請求項２の発明によれば、温度センサを用
いることなく正確な温度管理を行うことができ、温度セ
ンサの破損等によるトラブルを回避することができる。
【００３２】請求項３の発明によれば、シールヒータに
ニッケル線を用いることにより正確なシールヒータの温
度管理を行うことができる。
【００３３】請求項４の考案によれば、別電源を用意す
ることなくシールヒータの温度管理を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）はインパルスシール装置の正面図
及び要部縦断面図
【図２】温度管理装置の構成を示すブロック図
【図３】ソフトスタートを説明するトリガパルスと交流
電源とのタイムチャート図
【図４】開閉器の作動状態とシールヒータの温度変化と
の関係を示すタイムチャート図
【図５】ＯＦＦ状態を説明するトリガパルスと交流電源
とのタイムチャート図
【図６】設定温度を２８０℃に設定し、１秒間保持した
場合の電圧、電流、電力の実効値及びシールヒータの電
気抵抗と温度とを示す計測データ図
【図７】温度管理装置の他の例を示すブロック図
【符号の説明】
１ 袋体 ２ 装置本体 ７ シールヒータ ２０ トライアック ２１ 交流電源 ２５ 第１のリレー（開閉器） ２６ 第２のリレー（開閉器） ２７ バッテリ（第２の電源） ３０ 抵抗計測手段 ３１ 制御部 ３２ 電流計測部 ３３ 電圧計測部 ４０ トリガパルス制御部 Ａ 温度管理装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 合成樹脂製フィルムからなる袋体の口を
    溶着密閉するインパルスシール装置におけるシールヒー
    タの温度管理装置であって、 上記シールヒータにはトライアックを介して電力を供給
    し該シールヒータを加熱させる交流電源と、シールヒー
    タに微小電流を流す第２の電源とを並列に接続し、少な
    くとも何れか一方の電源がシールヒータに接続されない
    ようにそれぞれの電源回路には回路を開閉する開閉器を
    設けるとともに、交流電源又は第２の電源を接続した時
    のシールヒータの電気抵抗を計測する抵抗計測手段を設
    け、シールヒータの加熱時には上記開閉器を制御して交
    流電源をシールヒータに接続するとともに、シールヒー
    タの電気抵抗からヒータ温度を求め、求めたヒータ温度
    に基づいて上記トライアックの通電時間を制御してシー
    ルヒータの温度をコントロールし、シールヒータの冷却
    時には上記開閉器を制御して第２の電源をシールヒータ
    に接続し、シールヒータの電気抵抗からヒータ温度を算
    出することを特徴とするインパルスシール装置における
    シールヒータの温度管理装置。
  2. 【請求項２】 前記シールヒータは電気抵抗の温度依存
    性における平均温度係数が２０００×１０-6［Ｋ］以上
    である請求項１記載のインパルスシール装置におけるシ
    ールヒータの温度管理装置
  3. 【請求項３】 前記シールヒータがニッケル線ヒータで
    ある請求項１記載のインパルスシール装置におけるシー
    ルヒータの温度管理装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の電源に代えて、前記交流電源
    を降圧して前記シールヒータに供給する請求項１記載の
    インパルスシール装置におけるシールヒータの温度管理
    装置。
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