JP2001171607A - 包装装置 - Google Patents

包装装置

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JP2001171607A
JP2001171607A JP36326099A JP36326099A JP2001171607A JP 2001171607 A JP2001171607 A JP 2001171607A JP 36326099 A JP36326099 A JP 36326099A JP 36326099 A JP36326099 A JP 36326099A JP 2001171607 A JP2001171607 A JP 2001171607A
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welding
temperature
packaging device
interlocking plate
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Sadao Watanabe
貞男 渡辺
Takayuki Tonomura
隆之 殿村
Shigeo Kato
繁雄 加藤
Tetsu O
鉄 王
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DENGEN AUTOMATION KK
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 包装フィルムの特性、外気温度等に影響され
ることなく、多量の被包装品を短期間に封止包装でき、
信頼性が高く処理能力が高い包装装置を提供する。 【解決手段】 封入機構が両端部をそれぞれ溶着するた
め加熱されたナイフと、後端部を溶着して切断するため
加熱されたナイフとを昇降させ、各個所でフィルムの溶
着を行うため、それぞれ一つの電子制御可能なモータの
回転運動を対応するナイフ４の昇降運動に変換するクラ
ンク機構を保有し、前記ナイフの各々の実際の温度を検
出するため、対応する各ナイフに密着貼付された一つの
ナイフ温度検出素子を備え、前記電子制御部が各ナイフ
の実測温度に基づき、両側部溶着用のナイフに対して最
適な溶着期間Ｔ1 および溶着切断用のナイフに対して最
適な溶着期間Ｔ2 を算出して、各ナイフを前記溶着期間
にわたり一定の押圧力に維持するように対応するモータ
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、被包装品を合成樹脂
のフィルムで包む包装装置に係わり、特に新聞またはそ
れに類する紙葉の束を薄いフィルムで包装する包装装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人はこの種の包装装置を特開平８
−１４３０１０号公報に提示した。この包装装置では被
包装品を二枚の長尺フィルムの間に入れ、このフィルム
の全周囲をむらなく溶着して、最後に長尺フィルムの長
手方向に個々に切断して、個別に新聞を封止するもので
ある。主に新聞配達業者が雨の日に新聞を濡らさなた
め、この種の包装装置を使用する。従って、包装処理が
できる限り短期間に行え、封止に信頼性があり、同時に
小型軽量で低価格である包装装置が望ましい。上記の公
報に提示した装置は既に６０００台以上の製造販売の実
績があり、その間、上に述べた信頼性のある高速包装処
理が望まれている。包装処理の短期間化には、主に溶着
と切断に必要とする時間間隔を短縮することが重要であ
る。しかし、この時間間隔を余りにも短かくすると、溶
着や切断が不完全となる恐れがあり、高速包装処理を望
む場合、時間間隔の短縮と溶着切断の信頼性は互いに相
反する事項である。
【０００３】溶着や切断を行う処理時間の間隔は対応す
るナイフの実際の温度、周囲の温度、ナイフの移動速
度、およびナイフのフイルムに加える力、フィルムの材
質、フィルムの厚さ、フィルムの温度（あるいは外気温
度）等が微妙に影響し、これ等の要因は互いに絡まり合
っている。ナイフの加熱にはナイフの自重による慣性を
大きくしないため、軽量で容積の小さい発熱素子をナイ
フの表面に直接取り付けている。そのため、特にナイフ
を寒冷時に長期間使用すると、ナイフが作業処理中に目
標温度から相当低下して、溶着・切断用の最適な時間間
隔を外れることがある。
【０００４】更に、特開平８−１４３０１０号公報の包
装装置では、ナイフを最上部にある初期位置からフィフ
ムに当接する最下部の溶着および／または切断位置まで
移動させる電気機械的な機構にソレノイドを使用してい
る。ソレノイドは初期位置から始動する時、力が弱く、
移動した距離と共に力が急激に低下する。そのため、実
際にフィルムを押圧する時の力に相当大きなバラツキが
生じる。更に、ナイフの移動速度およびトルクを適切に
調整することができない。その外、両側部の溶着用ナイ
フと溶着・切断用のナイフおよびフィルム押さえ機構と
して使用する都合３個のソレノイドの発生する騒音は大
きく、特に深夜住宅街で使用するのに不都合である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、包
装フィルムの特性、外気温度等に影響されることなく、
多量の被包装品を短期間に封止包装でき、信頼性が高く
処理能力が高い包装装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、先端部ＬＭ′を互いに溶着させた二つの合成樹
脂の薄い長尺フィルム２′，２″の間に被包装品３を挿
入し、フィルム２′，２″の両側部ＬS1，ＬS2と後端部
ＬＭを溶着し、溶着させた後端部ＬＭを分離して被包装
品３を密閉封止する封入機構と、包装する品物を送り込
み包装後に送り出す搬送機構と、全ての処理作業を電気
的に制御する電子制御部ＣＴＬとを備えた包装装置にあ
って、前記封入機構が両端部をそれぞれ溶着するため加
熱されたナイフ６４1,６４2と、後端部を溶着して切断
するため加熱されたナイフ４とを昇降させ、各個所でフ
ィルム２′；２″の溶着を行うため、それぞれ一つの電
子制御可能なモータＭ S ；ＭM の回転運動を対応するナ
イフ６４1,６４2 ；４の昇降運動に変換するクランク機
構を保有し、前記ナイフの各々の実際の温度を検出する
ため、対応する各ナイフ６４1,６４ 2 ；４に密着貼付さ
れた一つのナイフ温度検出素子ＴＨS1b,ＴＨS2b ；ＴＨ
Mbを備え、前記電子制御部ＣＴＬが各ナイフ６４1,６４
2 ；４の実測温度に基づき、両側部溶着用のナイフ６４
1,６４2 に対して最適な溶着期間Ｔ1 および溶着切断用
のナイフ４に対して最適な溶着期間Ｔ2 を算出して、各
ナイフを前記溶着期間Ｔ1；Ｔ2 にわたり一定の押圧力
に維持するように対応するモータＭS ；ＭM を制御す
る、ことによって解決されている。
【０００７】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明による包装装置は、先端
部を互いに溶着させた二つの合成樹脂の薄い長尺フィル
ムの間に被包装品を挿入し、フィルムの両側部と後端部
を溶着し、溶着させた後端部を分離して被包装品を密閉
封止する封入機構と、包装する品物を送り込み包装後に
送り出す搬送機構と、全ての処理作業を電気的に制御す
る電子制御部とで構成されている。
【０００９】この発明の包装装置によれば、前記封入機
構には両端部をそれぞれ溶着するため加熱されたナイフ
と、後端部を溶着して切断するため加熱されたナイフと
を昇降させ、所定の個所でフィルムの溶着を行うため、
それぞれ一つの電子制御可能なモータの回転運動を対応
するナイフの昇降運動に変換するクランク機構が採用さ
れている。クランク機構の良さは、クランクの等速回転
で、ナイフを含む可動物体が最上位置あるいは最下位置
にあるとき上下位置の移動速度が著しく遅くなる、つま
り減速できるので有利である。また最上位置あるいは最
下位置でのナイフの押圧力の調整もストローク変化量が
少ないため極めて有利である。
【００１０】更に、この発明によれば、それぞれのナイ
フの実際の温度を検出するため、対応するナイフに各一
つのナイフ温度検出素子が密着貼付されている。
【００１１】更に、この発明によれば、前記電子制御部
が各ナイフの実測温度に基づき、両側部溶着用のナイフ
に対して最適な溶着期間および溶着切断用のナイフに対
して最適な溶着切断期間を算出して、各ナイフをこの溶
着期間にわたり一定の押圧力に維持するように対応する
モータを制御する。
【００１２】この発明の有利な構成によれば、外気の温
度を検出する外気用温度検出素子を備え、前記溶着期間
は側部溶着用の両方のナイフの実測温度に加え、更に実
測外気温度も加味して決定され、前記溶着期間は溶着切
断用のナイフの実測温度に加え、更に実測外気温度も加
味して決定される。
【００１３】更に、この発明の有利な構成によれば、各
ナイフに発熱体が密着させてあり、これ等の発熱体の外
側表面に制御用の感温素子としてそれぞれ一つの制御温
度検出素子が貼り付けてあり、これ等の制御温度検出素
子の実測温度と各ナイフ対応する目標加熱温度の差が零
になるようにスイッチング素子、例えばサイリスタもし
くはトライアックを制御して各ナイフの発熱体へ通電を
行って各ナイフの加熱が実施されている。
【００１４】更に、この発明の有利な構成によれば、各
ナイフに対する目標加熱温度はそれぞれ対応するナイフ
温度検出素子と外気用温度検出素子の実測温度に基づき
前記電子制御部で決定される。
【００１５】更に、この発明の有利な構成によれば、電
子制御可能なモータは回転速度と回転トルクを独立に可
変できるサーボモータか、あるいはステップモータを使
用すべきであり、この発明の包装装置に規模に鑑み、デ
ジタル信号で制御しやすいステップモータであると有利
である。
【００１６】更に、この発明の有利な構成によれば、溶
着切断用のナイフのクランク機構では、一方の端部の近
くにある軸受に回動可能に固定されたレバーアームの他
方の端部にナイフが取り付けてあり、レバーアームに連
動板を介して連結するクランク円板が設けてあり、ステ
ップモータの回転運動が伝達ベルトを介してクランク円
板に伝達され、ナイフの昇降運動はレバーアームの旋回
揺動運動により達成されている。また、側部溶着用のナ
イフのクランク機構では、ナイフを固定したブロックが
案内棒に摺動可能に配設してあり、ブロックには連動板
を介してクランク円板が設けてあり、ステップモータの
回転運動が伝達ベルトを介してクランク円板に伝達さ
れ、ナイフの昇降運動はブロックの上下運動により達成
されている。
【００１７】更に、この発明の有利な構成によれば、ク
ランク機構の前記連動板はそれぞれ二つの連動板片で形
成され、一方の連動板片にある調整用長穴と他方の連動
板片にあるネジ穴に螺入できる固定ビスにより連動板の
全長を調整できる。
【００１８】更に、この発明の有利な構成によれば、溶
着切断用のナイフおよび側部溶着用のナイフの対応する
クランク円板にはそれぞれ回転位置を検知するため溝と
切欠が設けてあり、特定な回転位置を検出するため溝と
切欠に対応する遮光センサが設けてある。
【００１９】更に、この発明の有利な構成によれば、連
動板の全長は、ナイフを最上位置から下降させ、対応す
るクランク円板に設けた特定の回転角度位置を遮光セン
サにより検出した後、クランク円板を更に所定回転角度
だけ回転させてそれに応じた距離だけ対応するナイフを
下降させ、その時のナイフの先端と刃受け台が所定の間
隔を保つように調整できる。この機能により包装装置を
使用者に供給する前の初期調整が非常に容易にしかも再
現性をもって実現できる。特にフィルムへのナイフの刃
の押圧力をどの製造ロットでも一定にでき、装置の信頼
性を高めることができる。
【００２０】更に、この発明の有利な構成によれば、溶
着切断用のナイフが前記特定回転位置に達するまでは弱
い力で下降させ、その後は強い力で下降させるように前
記モータのトルクが調整されている。通常、溶着切断用
のナイフがほぼ搬送路近くまで下降する時点がクランク
円板の前記特定回転位置に対応するため、ナイフの下に
異物または人の手が入っている場合に怪我を受けないよ
うにナイフの力が調整されている。
【００２１】
【実施例】以下、ただ一つの好適実施例を示す図面に基
づき、この発明をより詳しく説明する。
【００２２】図１はこの装置の動作の概要を説明するた
め、包装前の状態の包装用フィルム２′，２″とその中
に入れる被包装品３が未だ密閉されていない状態で示し
てある。この発明の包装装置は特開平８−１４３０１０
号公報に開示した包装装置を基礎とするもので、この発
明で提唱するナイフの昇降機構を除いて、外観および他
の主要な機構の構成は上記公報の内容と同じであるの
で、この出願の発明で対象としない機構については特別
に図示することはしない。それ故、必要とあれば、上記
公報の図面と付属する説明を参照されたい。
【００２３】上下二つのロールから送り出されたフィル
ム２′，２″は先端部ＬM′で溶着されている。両フィ
ルム２′，２″の間に被包装品３をフィルム２′，２″
の搬送方向αに向けて挿入し、両側部ＬS1，ＬS2および
後端部ＬM にそれぞれ加熱したナイフを当ててフィルム
２′，２″のそれ等の部分を溶着し、その後、溶着した
フィルム２′，２″を後端部ＬM で切断する。この発明
の対象とするところは上記密閉処理の効率を高め、高速
化と高信頼性を達成することにある。
【００２４】この発明では、先ずフィルムの両側部
ＬS1，ＬS2の溶着およびフィルムの後端部ＬM の溶着と
切断に対する機械的機構の信頼性、操作性および調整保
守を容易することを前提にする。なお、以後の説明で参
照符号の下付き添字の記号Ｓは側部の溶着機構を示し、
記号Ｍは溶着・切断機構を意味する。
【００２５】図２はこの発明による溶着・切断機構を示
す。この場合、機構の個々の部材を包装装置本体のフレ
ームに支持、固定する付属部材を記入すると、主要な機
能の理解が困難になるので、これ等のうち機能上重要な
部材しか記入していない。包装品の搬送路は一点鎖線Ｐ
ＴＨで暗示的に示してあり、この搬送路にあるベルトコ
ンベヤ（図示せず）により搬送方向αに向けて移動す
る。ナイフ４の昇降運動は軸受３６に回動可能に支承さ
れた板状の一対のレバーアーム３０（図２では一方の側
部のレバーアームのみが図示されている）の先端にナイ
フ４を取り付け、レバーアーム３０の揺動運動により達
成されている。この発明によれば、レバーアーム３０の
揺動運動はクランク円板３０の回転運動に連動して行わ
れる。以下では、ナイフ４の昇降位置をクランク円板４
０の回転角度θで指定することもある。その場合、ナイ
フ４が最上位置にある場合をθ＝０°とし、図の場合、
下降期間にはクランク円板３０が時計方向に回転し、最
大角度θmax ＝ 160°まで回転する。
【００２６】図２ａはナイフ４がほぼ最上位置（θ＝−
10°) にある場合を示し、図２ｂはナイフ４が最下位置
（θmax ＝ 160°）でフィルム（図示せず）を切断して
いる場合を示す。レバーアーム３０には軸受３１を介し
て連動板片３３1 が回動可能に連結し、更に連動板片３
３1 の調整用長穴４３と固定ビス４４により連動板片３
３1 が連動板片３３2 に固定連結され、軸受３４を介し
てこの連結板３３2 がクランク円板４０に回動可能に連
結している。その場合、直列に接続された両方の連動板
片３３1 と３３2 の全長を固定ビス４４により調整でき
る。クランク円板４０は両側部にあるクランク円板４０
の中心を連結するシャフト３５には少なくとも一つのプ
ーリ３７が設けてあり、ステップモータ（図示せず）の
シャフトに設けた対応するプーリ（図示せず）とプーリ
３７との間に取り付けてある伝達ベルトＢＬＴM を介し
てステップモータの回転運動をシャフト３５に伝達して
クランク円板４０を回転させることができる。
【００２７】クランク円板４０の回転運動、従ってナイ
フ４の昇降運動は、一方のクランク円板４０に設けた溝
４１と切欠４２および各々に対応する遮光センサＳM1と
ＳM2（検出位置のみ丸印で示し取付台等は図示せず）か
ら得られる回転角度信号に基づき、後で説明する制御ユ
ニット中の記憶器内に保管されている所定のプログラム
に従いマイクロプロセッサで処理され、出力された駆動
パルスによりステップモータを回転させて得られる。遮
光センサＳM1の検知する溝４１の一端の位置Ｐ A は初期
位置（θ＝−10°）に対応し、遮光センサＳM2の検知す
る切欠４２の一端ＰB は最下位置（θ＝160 °）である
溶着・切断位置の少し手前の一定位置（θ＝ 110°これ
については後に説明する）に対応する。遮光センサは発
光素子と光電受光素子の対から形成されるもので、例え
ばフォトカプラである。
【００２８】ナイフ４の刃先を受ける刃受け台５はゴム
弾性を有するクッション材料５2 の上に比較的硬い耐熱
性材料、例えばガラス入りフッ素樹脂から成るシート５
1 で構成されている。レバーアーム３０側の軸受３１と
クランク円板４０側の軸受３４の間の間隔は、両方の連
動板片３３1,３３2 の長さを調整して行われる。この調
整は工場から出荷する前の初期調整として行われる。こ
の初期調整ではステップモータを回転させてナイフ４を
最上位置からゆっくりと下降させて、遮光センサＳM2が
切欠４２の一端ＰB を検知した直後を起点にステップモ
ータが更にＮ個の駆動パルスを受けた時に止め、ナイフ
４の刃の先端が刃受け台５のシート５1の上面に密着す
るように、両方の連動板片３３1,３３2 の全長を長穴４
３と固定ビス４４の位置により調整して固定する。その
後、Ｎ′個の駆動パルスをステップモータに送って刃先
をシート５1 より更に下に沈下させて、重なったフィル
ムの溶着を行う。実際の連続処理の場合には、遮光セン
サＳM2が位置ＰB を検知するまでは比較的弱いトルク
（励磁電流が小さく、押圧力が小さい）で降下し、この
位置ＰB を検知すると、最大であるＮ＋Ｎ′個の励磁電
流パルスをステップモータに送り最大のトルク、つまり
最大の押圧力でナイフ４を刃受け台５に向けて下降させ
る。
【００２９】図３は側部溶着用ナイフの昇降機構を示
す。この場合にも伝達ベルトＢＬＴS，クランク円板５
０，ステップモータ（図示せず）を使用し、モータの回
転運動を溶着用ナイフ６４の昇降運動に変換している。
この場合には、図２のレバーアーム３０のような揺動運
動ではなく、ナイフ６４が断熱材料のブロック６１を介
して固定連結されているスライダー５９と、このスライ
ダーの二つの穴をそれぞれ貫通する案内棒６２，６３と
によりクランク円板５０の回転運動がスライダー５９，
従ってナイフ６４の直線昇降運動に変換される。案内棒
６２，６３の端部は包装装置の本体に固定されているブ
ロック６０に固定されている。この場合でも、スライダ
ー５９とクランク円板５０の間の力の伝達には、初期調
整で調整可能な二つの連動板片５４1,５４2 および長穴
５７と固定ビス５８が使用されている。連動板片５４1
は軸受６５を介してスライダー５９に回動可能に連結
し、この連動板片５４1 に固定連結されている連動板片
５４2 は軸受５３を介してクランク円板５０に回動可能
に連結している。図２の場合と同じように、クランク円
板５０の回転位置を検知するためクランク円板５０には
溝５１と切欠５２が設けてあり、それに応じて遮光セン
サＳS1，ＳS2が設けてある。
【００３０】初期調整は溶着・切断用のナイフ４の機構
の場合とほぼ同じであるが、遮光センサＳS2が切欠５２
の一端ＰB ′を検知する位置は回転角度θ＝ 90 °にし
てあり、その位置からステップモータにＮ個のパルスを
加えてナイフ６４を刃受け台（図示せず）に所定の間隔
に近接させる。この時のナイフ６４と刃受け台の間隔が
所定値になるように連動板４５1,４５2 の全長を調節す
る。その後、Ｎ′個のパルスを加えてナイフを刃受け台
の上面から所定距離下方に入れ込ませる。なお、θ＝ 9
0 °以降ではステップモータの励磁電流値を高める（ナ
イフの押圧力を高める）ことは行っていない。側部溶着
用のナイフ６４の駆動機構に関しては、励磁電流値は全
回転角にわたり一定であり、クランク円板５０の最大回
転角度位置θはほぼ 180°までを使用している。図３は
側部溶着用ナイフが最下位置（溶着位置）にある時の側
面図であるが、最上位置（待機位置）の側面図も容易に
予測できるので、これも図示することを省く。
【００３１】図４にはこの発明による溶着・切断用のナ
イフ４の温度検出部を示す。ナイフ４の加熱はナイフ表
面に密着させた帯状の発熱体ＫＨM により電気的に行わ
れ、ナイフ４を温度制御するためナイフの温度検出は発
熱体ＫＨM の外側表面上に貼り付けた温度検出素子ＴＨ
Maで行うが、この出願の発明ではナイフ４の実際の温度
を正確に測定するためナイフ本体の一部に密着する他の
温度検出素子ＴＨMbも使用する。これ等の温度検出素子
は精度と価格の点でサーミスタを使用すれば充分であ
る。
【００３２】両側部の溶着用ナイフ６４1 と６４2 で
も、それぞれ帯状の発熱体ＫＨS1とＫＨS2に対して温度
検出素子ＴＨS1a,ＴＨS1b とＴＨS2a,ＴＨS2b を使用す
る（何れも図示せず）。その外、この発明によれば外気
温度を知るため、外気に当たる包装装置の適当なところ
に外気用センサＴＨ0 （図示せず）を配置している。
【００３３】図５はこの発明による制御回路系の一部を
示すブロック図を示す。このブロック図には、この発明
で対象としているナイフ４，６４の駆動機構および温度
検出に直接関連しない回路、例えば搬送コンベヤのモー
タ、搬送路上の包装品の位置検出用のセンサ等の関連す
る回路は図示していない。
【００３４】ナイフ４の加熱素子ＫＨM に直接貼り付つ
けた温度検出素子ＴＨMaとナイフ４に直接貼り付けた温
度検出素子ＴＨMbの検出信号はそれぞれ濾波・増幅回路
ＡMaとＡMbに導入される。同様に、一方の側部のナイフ
６４1 と他方の側部のナイフ６４2 にそれぞれ直接貼り
付けた温度検出素子ＴＨS1b,ＴＨS2b の検出信号はそれ
ぞれ濾波・増幅回路ＡS1b とＡS2b に導入される。更
に、外気温度を測定する温度検出素子ＴＨ0 の検出信号
は濾波・増幅回路Ａ0 に導入される。濾波・増幅回路Ａ
Mb, ＡS1b,ＡS2b,Ａ0 の出力信号はそれぞれ一つのマル
チプレクサＭＰＸに導入される。マルチプレクサＭＰＸ
では、制御ユニットＣＴＬから導線Ｌ0 を介して導入さ
れる周期制御信号により濾波・増幅回路ＡMb, ＡS1b,Ａ
S2b,Ａ0 の出力信号が時間分割サンプリングされて一定
周期でアナログ・デジタル変換器Ａ／Ｄに導入され、対
応する温度検出素子ＴＨMb，ＴＨS1b,ＴＨS2b とＴＨ0
のデジタル化された検出信号が時間分割されて制御ユニ
ットＣＴＬに導入される。
【００３５】制御ユニットＣＴＬでは、その中の記憶器
（ＲＯＭ）に保管されているプログラムに従って、検出
された外気検出温度と各加熱素子ＫＨM,ＫＨS1，ＫＨS2
の温度に基づき演算した各加熱素子ＫＨM,ＫＨS1，ＫＨ
S2に対する目標加熱信号をそれぞれ計算して、対応する
デジタル・アナログ変換器Ｄ／ＡM,Ｄ／ＡS1，Ｄ／Ａ S2
に出力する。以下、デジタル・アナログ変換器Ｄ／ＡM,
Ｄ／ＡS1，Ｄ／ＡS2から出力されたアナログ目標制御信
号のうち、加熱素子ＫＨM に対する制御ループを説明
し、加熱素子ＫＨS1，ＫＨS2の制御ループに付いては回
路構成が全く同じであるため、破線で暗示的に示したよ
うに省略する。デジタル・アナログ変換器Ｄ／ＡM のア
ナログ目標制御信号ＳRef は比較器ＣＰに導入され、そ
こで濾波・増幅回路ＡMaの出力信号ＳMes と比較が行わ
れる。比較結果の偏差信号に応じてトリガパルス発生器
ＩＰで所望出力レートの点弧パルスを形成し、ナイフ４
の加熱素子ＫＨM に対するスイッチング素子ＴＲM のゲ
ートＧに送って、その時の出力レートに従ったスイッチ
ング素子ＴＲM を点弧させる。
【００３６】更に、制御ユニットＣＴＬで行う各加熱素
子ＫＨM,ＫＨS1，ＫＨS2に対する目標加熱信号の演算で
は、外気温度Ｔ0 と対応するナイフ４，６４1,６４2 の
実際の温度に応じてそれぞれ目標制御信号が算出され
る。その場合、これ等の目標制御信号は包装用のフィル
ムの材質や厚さも加味された実験則を使用して算出する
ようにプログラムされている。フィルムの材質や厚さを
定めた場合、外気温度が相当低い時、あるいは連続使用
によりナイフの温度が低下している場合には、より高い
温度に対応する目標制御信号が出力される。このような
演算処理と同時に、制御ユニットＣＴＬは保管されてい
るプログラムに従い外気温度Ｔ0 と対応するナイフ４，
６４1,６４2 の実際の温度とに基づき各ナイフの適正な
溶着期間も決定する。例えば、外気温度が 25 ℃で、厚
さが 12 μm のポリエチレンの包装フィルムの場合、溶
着切断用のナイフ４の溶着期間Ｔ2 はナイフ温度が 200
℃で100 ms であり、175 ℃では 250 ms である。この
ような最適溶着期間を可変できることは、溶着切断ナイ
フが未だ十分に最適温度に達していない場合（例えば装
置を立ち上げ中）でも溶着期間を長くして少しでも包装
処理を進めることができる。
【００３７】更に、制御ユニットＣＴＬではクランク円
板３０と５０に設けた遮光センサＳ M1，ＳM2とＳS1，Ｓ
S2の回転位置に対する検出信号に基づき、以下で説明す
る所定のプログラムシーケンスのタイミングに応じて溶
着切断ナイフ４の駆動用ステップモータＭM と側部溶着
ナイフ６４の駆動用ステップモータＭS をそれぞれ駆動
する。その場合、制御ユニットＣＴＬからのデジタル駆
動信号を対応する駆動ユニットＤＲM,ＤＲS に導入し、
それぞれ定められた相（例えば４相）の駆動パルス信号
を発生し、対応する導線（図では４本）を介してステッ
プモータＭM,Ｍ S に送る。駆動パルス信号の出力レート
がモータの回転速度を定め、励磁電流であるチョッパ電
流の波高値がモータのトルクを決める。言い換えれば、
ステップモータを使用しているため、クランク円板の回
転速度とトルク、従って、ナイフの昇降速度と押圧力を
互いに関連することなく独立に制御できる。また、パル
ス状の励磁電流ではなく一定の励磁電流を印加したまま
であれば、一定の回転位置、従ってナイフの位置をそれ
に応じた一定の押圧力で保持できる。
【００３８】図６はこの発明による包装装置の動作の総
合流れ図である。この流れは三つの処理過程に分類でき
る。即ち、被包装品を包装装置の入口に挿入する動作に
対応する処理過程Ｉ，溶着と切断を行う処理過程 II お
よび包装を完了して包装した品物を排出する処理過程 I
IIである。入口のところの溶着・切断ナイフ４を挟んで
搬送方向αに順次配置されている二つのセンサＩと II
および出口に配置されているセンサ III（何れも図示せ
ず）の検出信号に基づき、搬送モータ（図示せず）によ
り品物の搬送が行われる。なお、処理過程Ｉの全体およ
び IIIの一部は特開平８−１４３０１０号公報に開示す
るものと同じであるので、これ等の部分に対する詳しい
説明は省く。
【００３９】処理過程 II および処理過程 IIIの最初の
部分がこの発明で変更されている。処理過程 II の開始
は、第二入口センサ II の検出信号の立下りエッジを受
け取った制御ユニットＣＴＬから、搬送コンベヤ用の搬
送モータへ停止信号を送り、クランク円板４０，５０用
のステップモータに起動信号を送り、クランク円板４
０，５０の回転をスタートさせて行われる。両クランク
円板４０，５０の正転運動によりレバーアーム３０（＝
溶着・切断ナイフ４）とスライダー５９（側部溶着ナイ
フ６４）が下降する。両方のナイフ４と６４がナイフ受
け台に達すると、フィルム２′，２″を溶着するため、
それぞれ期間Ｔ2 とＴ1 の間、押圧接触した状態で保持
される。側部ナイフ６４は保持期間Ｔ1 の後、直ちにク
ランク円板５０の逆転運動により上昇運動を始める。こ
れに対してナイフ４は期間Ｔ2 に引き続き期間Ｔ3 を加
えた保持期間（Ｔ2 ＋Ｔ3 ）まで受け台５に押圧接触し
た状態で保持される。他方、搬送モータは期間Ｔ2 の終
了に相当する時点で回転を再び始めて搬送動作に移る。
期間Ｔ3 の終了に相当する時点に到達すると（実際には
搬送用ステップモータが品物を一定の送り量、例えば 2
0 mm移動した時），クランク円板４０を逆転させてナイ
フ４を上昇させる運動に移る。つまり期間Ｔ3はフィル
ム２′，２″の溶着部分を切り離す切断過程に相当す
る。
【００４０】図７は処理過程 II の詳細をクランク円板
４０，５０の回転角度に対して対応する遮光センサ
ＳM1，ＳM2，ＳS1，ＳS2の検出信号の波形（ａとｅ）お
よびモータ速度ＶM,ＶS の変化（ｂとｆ）モータの励磁
電流ＩM,ＩS の変化（ｃ，ｄとｇ，ｈ）を示したもので
ある。この場合、回転角度０°がナイフ４，６４と最上
位置に対応し、回転角度θmax と 180°がそれぞれナイ
フ４と６４の最下位置に相当する。
【００４１】処理過程 II では、制御ユニットＣＴＬは
以下の処理を行う。センサ II が搬送路上で品物の通過
を検知したことを知らせる信号を制御ユニットＣＴＬに
送りると、制御ユニットＣＴＬはクランク円板４０を正
転させる起動信号を対応するステップモータに送る。遮
光センサＳM1は初期位置（検出点ＰA ；回転角度θ＝−
10°) でＨレベルであるが、回転の始まりと共にＬレベ
ルに移る。この間、モータは最大トルク（励磁電流＝Ｉ
max ）で回転し、比較的短い所定の時間（この値は制御
ユニットＣＴＬのプログラムに保管されている）後に相
当小さいトルク（励磁電流＝Ｉt ；Ｉt ＜Ｉmax ）にさ
れる。しかし、モータの回転速度ＶM は起動時に直ちに
最大（Ｖmax ）にされる。遮光センサＳM2は初期位置か
らＨレベルであったものが、検出点ＰB （この実施例で
はθ＝ 110°) でＬレベルに遷移する。この時点でナイ
フ４は受け台５に近接していて、フィルム２′，２″を
接触する寸前になっている。この時点以後は、モータの
速度を低下（Ｖt ）させてゆっくりとナイフ４を下降さ
せるが、モータの励磁電流は最大（Ｉmax ）にして、最
大のトルクにする。即ち、フィルム２′，２″へのナイ
フ４の押圧力を最大にする。そして保持期間（Ｔ2 ＋Ｔ
3 ；図６）中、最大励磁電流Ｉmax でナイフ４を押圧さ
せる。逆転時は最大速度で初期位置（θ＝−10°）に戻
す。この初期位置では、レバーアーム３０が対応するナ
イフ４をほぼ最上の位置にし、モータＭM には弱い励磁
電流（Ｉ0 ）が流れて、レバーアーム３０の位置がずれ
ないようにロックしている。
【００４２】側部溶着用ナイフの動きも制御ユニットＣ
ＴＬにより同じように行われる。これを図７ｅ〜ｈに示
す。これは溶着・切断用ナイフの説明（図７ａ〜ｄ）に
類似するので詳しい説明は省く。ただ、ナイフ６４の動
作はクランク円板５０の回転角度を−10°から 180°ま
でを使用するのに反して、ナイフ４の動作はクランク円
板４０の回転角度を−10°からθmax ＝ 160°を使用す
る。そして、特に被包装品を挿入口に入れる時、作業員
の安全性を考慮して、ナイフ４が受け台５に近接するま
では比較的弱い力で下降させている。ナイフ６４ではこ
のように下降時に力を弱めることは行っていない。
【００４３】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明により
改良された包装装置を用いると、包装フィルムの特性、
外気温度等に影響されることなく、多量の被包装品を短
期間に封止包装でき、高い信頼性と高い処理能力を保証
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 被包装品を包装する前の斜視図、
【図２】 溶着・切断用のナイフの駆動機構の模式側面
図、（ａ）最上位置、（ｂ）最下位置、
【図３】 側部溶着用のナイフの駆動機構の模式側面
図、
【図４】 溶着・切断用のナイフの斜視図、
【図５】 制御系の一部のブロック回路図、
【図６】 処理過程の総合流れ図、
【図７】 処理過程 II の詳細を示すシーケンス図であ
る。
【符号の説明】
２′，２″ フィルム ３ 被包装品 ４ 溶着・切断用のナイフ ５ 刃受け台 ５1 シート ５2 クッション ３０ レバーアーム ３１，３４，３６ 軸受 ５３，６５ 軸受 ３３1,３３2,５４1,５４2 連動板片 ３５，５５ シャフト ３７，５６ プーリ ４０，５０ クランク円板 ４１，５１ 溝 ４２，５２ 切欠 ４３，５７ 長穴 ４４，５８ 固定ビス ５９ スライダー ６２，６３ 案内棒 ＢＬＴM,ＢＬＴS 伝達ベルト ＳS1，ＳS2，ＳM1，ＳM2 遮光センサ ＴＨ0 温度検出素子（外気温度
用） ＴＨMa，ＴＨS1a,ＴＨS2a, 温度検出素子（温度制御
用） ＴＨMb, ＴＨS1b,ＴＨS2b 温度検出素子（ナイフ温
度用） ＫＨM 発熱体（溶着切断用） ＴＲM スイッチング素子（溶着
切断用） ＤＲS,ＤＲM 駆動ユニット ＭS,ＭM ステップモータ ＣＰ 比較器 ＣＴＬ 制御ユニット Ａ0,ＡMa, ＡMb, ＡS1b,ＡS2b 濾波増幅器 ＭＰＸ マルチプレクサ Ｔ1,Ｔ2 溶着保持期間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 繁雄 埼玉県行田市富士見町１−14 電元オート メーション株式会社内 (72)発明者 王 鉄 埼玉県行田市富士見町１−14 電元オート メーション株式会社内 Ｆターム(参考） 3E028 AB02 BB02 CA07 DA02 DA03 GA02 GA04 HA02 3E051 AA03 AB05 BA02 CA08 EA03 FB02 FD03 HA02 HA08 HE01 JA02 3E094 AA12 BA14 CA01 DA07 DA08 FA02 FA13 GA12 HA02 HA03

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 先端部（ＬＭ′）を互いに溶着させた二
    つの合成樹脂の薄い長尺フィルム（２′，２″）の間に
    被包装品（３）を挿入し、フィルム（２′，２″）の両
    側部（ＬS1，ＬS2）と後端部（ＬＭ）を溶着し、溶着さ
    せた後端部（ＬＭ）を分離して被包装品（３）を密閉封
    止する封入機構と、包装する品物を送り込み包装後に送
    り出す搬送機構と、全ての処理作業を電気的に制御する
    電子制御部（ＣＴＬ）とを備えた包装装置において、 前記封入機構が両端部をそれぞれ溶着するため加熱され
    たナイフ（６４1,６４ 2 ）と、後端部を溶着して切断す
    るため加熱されたナイフ（４）とを昇降させ、各個所で
    フィルム（２′；２″）の溶着を行うため、それぞれ一
    つの電子制御可能なモータ（ＭS ；ＭM ）の回転運動を
    対応するナイフ（６４1,６４2 ；４）の昇降運動に変換
    するクランク機構を保有し、 前記ナイフの各々の実際の温度を検出するため、対応す
    る各ナイフ（６４1,６４2 ；４）に密着貼付された一つ
    のナイフ温度検出素子（ＴＨS1b,ＴＨS2b ；ＴＨMb）を
    備え、 前記電子制御部（ＣＴＬ）が各ナイフ（６４1,６４2 ；
    ４）の実測温度に基づき、両側部溶着用のナイフ（６４
    1,６４2 ）に対して最適な溶着期間（Ｔ1 ）および溶着
    切断用のナイフ（４）に対して最適な溶着期間（Ｔ2 ）
    を算出して、各ナイフを前記溶着期間（Ｔ1 ；Ｔ2 ）に
    わたり一定の押圧力に維持するように対応するモータ
    （ＭS ；ＭM ）を制御する、ことを特徴とする包装装
    置。
  2. 【請求項２】 更に、外気の温度を検出する外気用温度
    検出素子（ＴＨ0 ）を備え、前記溶着期間（Ｔ1 ）は両
    側部溶着用のナイフ（６４1,６４2 ）の実測温度と実測
    外気温度から決定され、前記溶着期間（Ｔ2 ）は溶着切
    断用のナイフ（４）の実測温度と実測外気温度から決定
    されることを特徴とする請求項１に記載の包装装置。
  3. 【請求項３】 各ナイフ（４；６４1,６４2 ）に発熱体
    （ＫＨM,ＫＨS1, ＫＨS2）が密着させてあり、これ等の
    発熱体（ＫＨM,ＫＨS1, ＫＨS2）の外側表面に制御用と
    してそれぞれ一つの制御温度検出素子（ＴＨMa，ＴＨ
    s1a,ＴＨs2a ）が貼り付けてあり、各ナイフ（４；６４
    1,６４2 ）の加熱はこれ等の制御温度検出素子（Ｔ
    ＨMa，ＴＨs1a,ＴＨs2a ）の実測温度と各ナイフ対応す
    る目標加熱温度の差が零になるように各ナイフの発熱体
    （ＫＨM,ＫＨS1，ＫＨS2）へ通電を行って実施されてい
    ることを特徴とする請求項１または２に記載の包装装
    置。
  4. 【請求項４】 各ナイフ（６４1 ；６４2 ；４）に対す
    る目標加熱温度はそれぞれ対応するナイフ温度検出素子
    （ＴＨS1b ；ＴＨS2b ；ＴＨMb）と外気用温度検出素子
    （ＴＨ0 ）の実測温度に基づき前記電子制御部（ＣＴ
    Ｌ）で決定されることを特徴とする請求項３または４に
    記載の包装装置。
  5. 【請求項５】 電子制御可能なモータ（ＭS ；ＭM ）は
    ステップモータであることを特徴とする請求項１〜４の
    何れか１項に記載の包装装置。
  6. 【請求項６】 溶着切断用のナイフ（４）のクランク機
    構では、一方の端部の近くにある軸受（３６）に回動可
    能に固定されたレバーアーム（３０）の他方の端部にナ
    イフ（４）が取り付けてあり、レバーアーム（３０）に
    連動板を介して連結するクランク円板（４０）が設けて
    あり、ステップモータの回転運動が伝達ベルト（ＢＬＴ
    M ）を介してクランク円板（４０）に伝達され、ナイフ
    （４）の昇降運動はレバーアーム（３０）の旋回揺動運
    動により達成されていることを特徴とする請求項１〜５
    の何れか１項に記載の包装装置。
  7. 【請求項７】 側部溶着用のナイフ（６４）のクランク
    機構では、ナイフ（６４）を固定したブロック（５９）
    が案内棒（６２，６３）に摺動可能に配設してあり、ブ
    ロック（５９）には連動板を介してクランク円板（５
    ０）が設けてあり、ステップモータの回転運動が伝達ベ
    ルト（ＢＬＴS ）を介してクランク円板（５０）に伝達
    され、ナイフ（６４）の昇降運動はブロックの上下運動
    により達成されていることを特徴とする請求項１〜６の
    何れか１項に記載の包装装置。
  8. 【請求項８】 溶着切断用のナイフ（４）に対するクラ
    ンク機構の前記連動板はそれぞれ二つの連動板片（３３
    1,３３2 ）で形成され、一方の連動板片にある調整用長
    穴（４３）と他方の連動板片にあるネジ穴に螺入できる
    固定ビス（４４）により連動板の全長を調整できること
    を特徴とする請求項７に記載の包装装置。
  9. 【請求項９】 溶着切断用のナイフ（４）および側部溶
    着用のナイフ（６４）の対応するクランク円板（４０；
    ５０）にはそれぞれ回転位置を検知するため溝（４１；
    ５１）と切欠（４２；５２）が設けてあり、特定な回転
    位置を検出するため溝（４１；５１）と切欠（４２；５
    ２）に対応する遮光センサ（ＳM1，Ｓ M2；ＳS1，ＳS2）
    が設けてあることを特徴とする請求項１〜８の何れか１
    項に記載の包装装置。
  10. 【請求項１０】 側部溶着用のナイフ（６４）に対する
    クランク機構の前記連動板はそれぞれ二つの連動板片
    （５４1,５４2 ）で形成され、一方の連動板片にある調
    整用長穴（５７）と他方の連動板片にあるネジ穴に螺入
    できる固定ビス（５８）により連動板の全長を調整でき
    ることを特徴とする請求項９に記載の包装装置。
  11. 【請求項１１】 連動板の全長は、ナイフ（４；６４）
    を最上位置から下降させ、対応するクランク円板（４
    ０；５０）に設けた特定の回転角度位置を遮光センサに
    より検出した後、クランク円板（４０；５０）を更に所
    定回転角度だけ回転させてそれに応じた距離だけ対応す
    るナイフ（４；６４）を下降させ、その時のナイフの先
    端と刃受け台が所定の間隔を保つように調整されること
    を特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の包装
    装置。
  12. 【請求項１２】 溶着切断用のナイフ（４）が前記特定
    回転位置に達するまでは弱い力で下降させ、その後は強
    い力で下降させるように前記モータのトルクが調整され
    ていることを特徴とする請求項１１に記載の包装装置。
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