JP2002264914A

JP2002264914A - 製袋包装機及び製袋包装機の横熱封止制御方法

Info

Publication number: JP2002264914A
Application number: JP2002069660A
Authority: JP
Inventors: Masao Fukuda; 雅夫福田
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 1991-10-03
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2002-09-18
Anticipated expiration: 2021-01-25
Also published as: JP3738226B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、回転駆動型（旋回型）の包装機に
おいて、包材の膜厚や材質、膜幅などに応じて、横熱封
止手段の圧接力を所定レベルに調節できる横熱封止機構
を提供することにある。また、間欠駆動型の包装機にお
いて、油圧シリンダを廃止することにより、包装機の小
型化と、油による充填物の汚れとを防止することにあ
る。【解決手段】帯状の包材を袋状に形成し、充填物が充
填された後に袋状の包材にその移送方向と交差する横方
向に封止処理を行う製袋包装機において、包材の移送方
向と交差する横方向に封止処理を行う一対の横熱封止手
段（２０，２０）による包材を圧接する圧接力を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品のような充填
物の充填と並行して包装を行う包装機に用いられて、包
材の熱封止を行う横熱封止機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】袋を作成しながらこの袋に食品のような
充填物を充填して包装する製袋包装機、例えばピロー包
装機は、帯状の包材をフォーマーにより筒状に形成しつ
つ重ね合った縦の縁を溶着し、次いで、筒状に形成した
この包材を引き出してゆく過程で、充填物を筒状の包材
の中に充填する充填筒の出口端下方に配設した一対の横
熱封止手段により、包材の底部を封止するものであり、
包材の形成と包材内への充填物の充填とを同時に連続的
に行うことができる点で作業性に優れた装置とされてい
る。

【０００３】特開昭６２−２３５００６号公報に開示さ
れた装置は、熱封サイクルを短縮した場合においても横
熱封止処理に充分な時間をとることができるよう、横熱
封止手段を包材の引出し方向に沿って直線的に走行させ
ながら、その加熱面を包材に接触させるようにした、い
わゆる回転駆動型である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置は、横熱封止手段を直線的に走行させる手段として、
横熱封止手段を旋回させながらＤ字形の案内溝によって
案内するような構造を採っているので、その直線走行軌
跡や横熱封止手段同志の圧接力が一定であるため、包材
の膜厚や材質、膜幅の如何によっては包材に無理な力を
加えて破損させたり、あるいは確実な横封止処理を行う
ことができないといった不都合を生じる。

【０００５】他方、熱封サイクルの短縮という点では劣
るが、構造が簡単な間欠駆動型の包装機、つまり、包材
の引出を間欠的に行い、引出しの停止中に横熱封止を行
う包装機において、横熱封止手段同志を油圧シリンダに
よって圧接させ、その油圧の調節によって圧接力を調整
可能にしたものが知られている。しかし、上記油圧シリ
ンダは、装置全体の大型化を招くうえに、充填物を油で
汚すおそれがある。

【０００６】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、回転駆動型（旋回型）の包装機において、包
材の膜厚や材質、膜幅などに応じて、横熱封止手段の圧
接力を所定レベルに調節できる横熱封止機構を提供する
ことにある。また、間欠駆動型の包装機において、油圧
シリンダを廃止することにより、包装機の小型化と、油
による充填物の汚れとを防止することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明に係る製袋包装機は、帯状の包材を袋状
に形成し、充填物が充填された後に袋状の包材にその移
送方向と交差する横方向に封止処理を行う製袋包装機に
おいて、包材の移送方向と交差する横方向に封止処理を
行う一対の横熱封止手段と、該一対の横熱封止手段によ
る包材を圧接する圧接力を制御する制御手段とを備えて
いる。この構成によれば、上記制御手段により、上記一
対の横封止手段同志の圧接力が制御されるので、包材に
その膜厚や材質、膜幅などに応じた適切な横熱封止を施
すことができる。

【０００８】第２の発明に係る製袋包装機は、さらに、
前記一対の横熱封止手段は、サーボモータにより駆動さ
れる。したがって、油圧シリンダを廃止することによ
り、包装機の小型化と、油による充填物の汚れとを防止
することができる。

【０００９】第３の発明に係る製袋包装機は、さらに、
前記制御手段は、前記一対の横熱封止手段による圧接力
を圧接するタイミングに基づき所定の圧接力となるよう
にサーボモータのトルクを制御する。従って、これによ
り、上記圧接力は適切なタイミングでサーボモータの設
定トルクに対応した大きさに維持される。また、油圧シ
リンダの代わりにモータを使用しているので、装置が小
型化されるうえに、充填物が油で汚れるおそれもない。

【００１０】第４の発明に係る製袋包装機は、第１の発
明に係る製袋包装機において、少なくとも二以上の異な
る横方向の封止処理を行うモードを指定するモード指定
手段を備えている。これにより、包材の材質等に応じた
適切な封止処理モードを指定することができる。

【００１１】第５の発明に係る製袋包装機は、さらに、
前記制御手段は、前記モード指定手段により指定された
モードに基づき前記一対の横熱封止手段による包材を圧
接する圧接力を制御することができる。これにより、上
記一対の横封止手段同志の圧接力が指定されたモードに
応じた所定の大きさに保持されるので、包材にその膜厚
や材質、膜幅などに応じた適切な横熱封止を施すことが
できる。

【００１２】第６の発明に係る製袋包装機は、さらに、
前記一対の横熱封止手段は、前記モード指定手段によっ
て指定されたモードに基づき横方向の封止処理を実行す
る。これにより、包材の材質等に応じた適切な封止処理
モードで、横方向の封止処理を行うことができ、包材に
無理な力を加えて破損させることがない。

【００１３】第７の発明に係る製袋包装機の横熱封止制
御方法は、帯状の包材を袋状に形成し、充填物が充填さ
れた後に袋状の包材にその移送方向と交差する横方向に
封止処理を行う一対の横熱封止手段を有する製袋包装機
において、横方向に封止処理を行う一対の横熱封止手段
をサーボモータにより駆動し、封止処理のため包材を一
対の横熱封止手段により圧接し、その圧接力を一定とな
るようにサーボモータのトルクを制御するようにした。
これにより、上記一対の横封止手段同志の圧接力が、一
定となるように制御されるので、包材にその膜厚や材
質、膜幅などに応じた適切な横熱封止を施すことができ
る。また、サーボモータにより駆動されるので、包装機
の小型化と、油による充填物の汚れとを防止することが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。第１図は、本発明の一実施例をな
す横熱封止機構を備えたピロー包装機を示したものであ
る。

【００１５】この包装機は、充填シリンダを使用しない
型式の装置として構成したもので、ホッパー１の下方に
取付けたフォーマ２により、帯状の包材Ｓを、袋にする
ために筒状に曲成し、その下方に対向配設した一対の吸
引チェンバー４付きプルダウンベルト３，３によって筒
状を維持させるように外面を吸着保持しつつ、同時に、
この縦の合わせ目ａに縦シールジョー５による縦シール
を施して、後述する横シール機構１０のもとへ送り出す
ように構成されている。

【００１６】一方、このプルダウンベルト３，３の下方
に配設した横シール機構１０は、包材Ｓにその移送方向
と交差する横方向にシールを施すもので、包材Ｓの移送
経路を挟んで対向する一対の横シールジョー２０，２０
を常に一定の向きに保持して同期回転させる前後一対の
旋回アーム（旋回駆動手段）１１，１１と、これらの横
シールジョー２０，２０にＤ字形の回転軌跡を画かせる
べく、各旋回アーム１１，１１の基端を接近・離間させ
るように移動させる左右一対の外側可動枠３０，３０と
内側可動枠３４，３４とを備えている。上記旋回アーム
１１，１１は、横シールジョー２０，２０が互いに接近
したときに上記包材Ｓの移送方向Ａと旋回方向Ｒとが合
致するように旋回する。

【００１７】第２図は、この旋回アーム１１，１１の一
方を詳細に示した断面図で、この旋回アーム１１は、左
右のアーム１２，１２を結合する結合軸１３によってコ
の字状に構成されており、さらに、これらのアーム１
２，１２の一方の基端部は、一方の可動枠３０，３４、
つまり、図中左方に位置する可動枠３０，３４の先端内
方に突設した支軸１４に、他方のアーム１２の基端部
は、図中右方に位置する可動枠３０，３４の先端内方に
突出した入力軸１５にそれぞれ固定された上、入力軸１
５に伝達される駆動力によりこれらの軸１４，１５を中
心として回転するように構成されている。

【００１８】１７は、結合軸１３に遊嵌されたシールジ
ョー支持用のスリーブで、ここには、筒状包材Ｓを横方
向に熱シールする横シールジョー２０が固定され、また
そのスリーブ１７の一側端には、太陽歯車２４と同じ歯
数をなす遊星歯車２１が一体的に取付けられていて、支
軸１４を貫通する固定軸２３の端部に固定した太陽歯車
２４と、アイドラ２２を介して噛合っている。

【００１９】２５，２５は、リンク２６（第１図）を介
して結合した３枚の円板２５ａ，２５ｂ，２５ｃより
なる周知の一対のシュミットカップリング機構で、各シ
ュミットカップリング機構２５の第１の円板２５ａは、
アーム旋回用サーボモータ２９によって駆動される駆動
軸２７に、第３の円板２５ｃは、上記した入力軸１５に
それぞれ結合されていて、両者間に生じる軸心のずれの
如何にかかわりなく、回転角のずれや伝達トルクの変動
をもたらすことなく駆動軸２７の回転を入力軸１５に伝
え、これにより、両シュミットカップリング機構２５の
それぞれの駆動軸２７端に設けられて互いに噛合う第１
図の歯車２８，２８をもって、一対の旋回アーム１１，
１１を互いに逆向きに回転させるように構成されてい
る。

【００２０】他方、上記した一対の旋回アーム１１，１
１の各基端部を保持してこれらを互いに接近離間させる
ように駆動する外側可動枠３０と内側可動枠３４は、そ
れぞれ後端に固定した各結合板３１，３５によって旋回
アーム１１，１１を囲むようにコ字状に構成された上、
さらに外側可動枠３０は、本体フレーム４６上を前後に
摺動し得るように、また内側可動枠３４は、外側可動枠
３０内を前後に摺動し得るようにそれぞれ取付けられて
いる。

【００２１】３８は、横シールジョー２０に所要のＤ字
形、つまり直線軌跡が含まれた形の回転軌跡を画かせる
べくこれら２つの各可動枠３０，３４を互いに関連させ
て前後に移動させるためのターンバックルであり、この
ターンバックル３８は、第３図に示したように、可動枠
３０，３４の間に設けた枠体４５に軸支されている。こ
のターンバックル３８には、その右ネジ部３８ａと左ネ
ジ部３８ｂに、それぞれ外側可動枠３０と内側可動枠３
４の各結合板３１，３５か、リニアベアリング３２，３
６を介して螺装されていて、ターンバックル３８の正転
及び反転により、上記両可動枠３０，３４を前後に互い
に逆方向に駆動して、第１図の旋回アーム１１，１１を
互いに接近及び離間させる。

【００２２】上記リニアベアリング３２，３６は上記両
ネジ部３８ａ，３８ｂに噛み合う多数のボールを有す
る公知のものであり、シール圧力の反作用によって両可
動枠３０，３４に前後方向Ｘの力が作用したとき、ター
ンバックル３８を回転させる、つまり、アーム軸移動用
モータ４０にトルクを付加する。上記ターンバックル３
８及びリニアベアリング３２，３６は、シール圧力の反
力、つまり一対のシールジョー２０，２０の圧接力の反
力に基づく上記一対の可動枠３０，３４の相対移動を回
転運動に変換する直線・回転変換手段Ｇを構成してい
る。

【００２３】一方、第３図のタイミングベルト３９を介
してターンバックル３８に結合した上記アーム軸移動用
モータ４０には、トルク制御と速度制御を自在に切換え
ることができるＡＣサーボモータが使用され、トルクモ
ードでは、スピードの如何に拘らずモータートルクを一
定の設定トルクに保持し、かつその設定トルクを適宜変
更することができ、またスピードモードでは、トルクの
如何に拘らず回転速度を一定にすることができるように
なっている。

【００２４】そして、このアーム軸移動用モータ４０
は、両横シールジョー２０，２０に、設定した長さＬ
（第５図）の直線軌跡を描かせるように、アーム旋回用
サーボモータと連動して設定されたタイミングをもって
正転及び反転し得るよう、後述する制御回路によって制
御されている。なお、第１図において４７は仕切板を示
している。

【００２５】第４図は、アーム旋回用サーボモータ２９
と、アーム軸移動用サーボモータ４０を制御する回路を
示したものであり、また第５図ないし第８図は、指定し
た各横シールモードでの旋回アーム１１の動きと、アー
ム旋回用サーボモータ２９及びアーム移動用サーボモー
タ４０の各動作とを示したものである。第４図の５１は
ある基準点Ｉからの旋回アーム１１の回転角を、アーム
旋回用サーボモータ２９の回転をもとに検出するアーム
回転角検出手段で、旋回アーム１１の回転角に比例した
パルス信号は、この検出手段５１に接続したパルス発信
器５２から制御手段５３に入力される。

【００２６】４８は、所望の横シールモードを指定する
キーボードのようなモード指定手段、４９は包材Ｓの材
質、膜厚、膜幅などを指定するキーボードのような包材
指定手段である。上記モード指定手段４８によって、
「汎横シールモード」(第５図)、「両端加減速横シール
モード」（第６図）、「しごき動作付き横シールモー
ド」（第７図）及び「しごき動作付き両端加減速横シ
ールモード」（第８図）等のいずれか１つの横シール
モードを指定し、さらに包材指定手段４９によって、包
材の材質及び幅などを指定すると、読出手段５４を介し
てメモリ５５から、モード別に作られ、さらに、熱シー
ル時の圧接力や後述するストローク長さの相違によって
分けられた各プログラムのうちの指定された１つのプロ
グラムが読み出され、この読み出されたプログラム信号
が制御回路５３に出力されて、実行される。

【００２７】他方、制御手段５３は、パルス発信器５２
からのパルス信号と、メモリ５５からのモード別プログ
ラムか入力されると、そのモードに応じて、汎用モード
設定手段５３ａ、加減速モード設定手段５３ｂ、しごき
モード設定手段５３ｃ等が作動する。これにより、制御
手段５３は、旋回アーム１１の角速度を横シール行程の
領域において変化させるよう、その制御信号をモータ駆
動手段５６に出力して、アーム旋回用サーボモータ２９
の回転を制御するとともに、旋回アーム１１の回転中心
位置を横シール行程の領域において変化させるよう、そ
の制御信号をモータ駆動手段５７に出力して、アーム軸
移動用サーボモータ４０の切換えタイミングを制御す
る。

【００２８】上記可動枠３０，３４、直線・回転変換手
段Ｇ、アーム軸移動用サーボモータ４０及び制御手段５
３が、軌跡・圧接力調整手段Ｈを構成している。また、
旋回アーム１１の回転中心を移動させることにより横シ
ール行程の長さ（ストローク長さ）が変わることから、
上記直線・回転変換手段Ｇを除いた、上記可動枠３０，
３４、アーム軸移動用サーボモータ４０及び制御手段５
３は、ストローク調整手段Ｊも構成している。

【００２９】つぎにこのように構成された装置の動作に
ついて説明する。はじめに、例えば第５ａ図に示した
ような横シール行程の長さがＬＩをなす「汎横シールモ
ード」を、第４図のモード指定手段４８によって指定
し、さらに、包材指定手段４９によって包材Ｓの材質及
び膜厚を指定する。

【００３０】これにより、メモリ５５に記憶された多数
のプログラムの中から、上記包材Ｓの材質及び膜厚に対
応する汎横シールモードのプログラムが、読出手段５４
によって読み出される。読み出されたプログラムに従っ
て、汎用モード設定手段５３ａが作動し、アーム軸移動
用サーボモータ４０は、第５ａ図の旋回アーム１１が基
準点Ｉから横シール行程開始点IIへ回転してきた時点
で、はじめに正転動作を、ついで中位点IIIから横シー
ル行程終了点IVまで逆転動作を行って、ターンバックル
３８に螺合した外側可動枠３０と内側可動枠３４を介し
て、一対の旋回アーム１１，１１を離間、近接させる。
このとき、包材Ｓは一対の横シールジョー２０，２０の
間に挟まれて、移送速度と同一速度で移動する。

【００３１】このため、各旋回アーム１１，１１の先端
に保持された横シールジョー２０，２０は、包材Ｓ面に
接して、つまり直線軌跡に沿って走行を始める。このと
き、アーム軸移動用サーボモータ４０はトルク制御さ
れ、第５ｂ図に示したように、一定の設定トルクＴｏが
保持されることになり、このため、サーボモータ４０
は、横シールジョー２０．２０の圧接力を可及的に一定
に維持する。他方、アーム旋回用サーボモータ２９は、
作用するトルクに応じて旋回アーム１１の回転速度を増
減させながら、横シールジョー２０，２０を包材Ｓに沿
わせて走行させて、包材Ｓに所要の横シールを施す。こ
のとき、第５ａ図の横シールジョー２０の旋回アーム１
１の回転中心は、上記圧接力の反作用によるターンバッ
クル３８の回転トルクと、サーボモータ４０の設定トル
クＴｏとがバランスしながら、つまり上記圧接力を一定
に保持しながら、前後方向Ｘに移動する。上記サーボモ
ータ４０の設定トルクＴｏを変えることにより、上記圧
接力の一定値が変わる。

【００３２】なお、この「汎横シールモード」で、例え
ば横シール行程の長さ、つまりストローク長さが短い
（Ｌ２）第２の汎横シールモードを指定した場合には、
第５ａ図及び第５ｂ図に二点鎖線で示したように、装置
の作動当初に、アーム軸移動用モータ４０はプログラム
に従って正転し、旋回アーム１１の回転中心をＯ´に移
し、その上で、横シール行程開始点IIと終了点IVとの間
で、横シールジョー２０に短い直線走行を行わせる。

【００３３】また、横シールジョー２０を横シールの開
始位置の手前で加速し、終了位置の後で減速させるよう
な「両端加減速横シールモード」を指定した場合には、
加減速モード設定手段５３ｂが作動し、第６図に示した
ように、横シール開始点IIに達する前に、アーム軸移動
用サーボモータ４０を徐々に加速して、旋回アーム１
１，１１の各回転中心位置を予めＯから０´に徐々に離
間させた上で、横シール開始点IIでの速度に到達させ、
終了点IVに達した後に、上記モータ４０を徐々に減速す
るように、それぞれ加速領域II´−II、減速領域IV−IV
´ができるようなプログラムに従って動作させる。これ
により、一対の旋回アーム１１，１１同志の横シール開
始点IIでの急激な離間、及び横シール終了点IVでの急激
な接近がなくなり、横シール機構１０の動作が円滑にな
る。

【００３４】一方、横シールに先立って包材Ｓ内の充填
物が横シール部にかみ込まないように、充填物のしごき
落とし動作を行わせる、第７図に示したような「しごき
動作付き横シールモード」を指定した場合には、しごき
モード設定手段５３ｃが作動する。これにより、制御手
段５３は、横シール開始点IIより若干早いしごき開始点
II´で、旋回アーム１１，１１を離間させた状態で、バ
ネ６０によってしごき板６１を包材Ｓに当てつけて、中
位点III まで包材Ｓの移送速度よりも速く走行させるこ
とにより包材Ｓをしごいた後、旋回アーム１１の回転中
心をＢからＣへ移動して両横シールジョー２０，２０を
圧接させ、その後は、横シール終了点IVまでアーム軸移
動用サーボモータ４０をトルク制御しながら、包材Ｓの
移送速度と同一速度で横シールジョー２０，２０を移動
させるようなプログラムに従って装置を動作させる。こ
れにより、充填物の横シール部へのかみ込みが防止され
て、横シールが確実になされる。

【００３５】またさらに、第８図に示したような「しど
き動作付き両端加減速横シールモード」を指定した場合
には、しごき行程の開始点IIの前と横シール行程終了点
IVの後に、加速領域II'−IIと減速領域IV−IV´を持たせ
ることができるようなプログラムに従って装置を動作さ
せる。

【００３６】このように第１図〜第８図に示した実施例
では、上記軌跡・圧接力調整手段Ｈにより、一対の横シ
ールジョー（横熱封止手段）２０，２０が包材Ｓの移送
経路に沿う直線軌跡を描くので、連続的に移送される包
材Ｓに対して横熱封止を施すことができる。また、上記
一対の横シールジョー２０，２０同志の圧接力が、アー
ム軸移動用モータ（接近・離間移動用モータ）４０の設
定トルクＴｏに対応した大きさに保持されるので、包村
Ｓに、その膜厚や材質に応じた適切な横熱シールを施す
ことができる。

【００３７】さらに、上記ストローク調節手段Ｊによ
り、包材Ｓの膜厚や材質に応じたストローク長さ、つま
り熱封止処理時間が設定されるから、包材Ｓに一層適切
な横熱シールを施すことができる。

【００３８】また、上記軌跡・圧接力調整手段Ｈは、上
記一対の横シールジョー２０，２０所定の軌跡を形成さ
せる機能と、上記一対の横シールジョー２０，２０同志
の圧接力を一定に保持する機能とを備えているから、こ
れらの機能を別個の機構で発揮させる場合と比較して、
装置全体が簡略化される。しかも、油圧シリンダの代わ
りにモータ４０を使用しているので、装置が小型化され
るうえに、充填物が油で汚れるおそれもない。

【００３９】さらに、上記軌跡・圧接力調整手段Ｈの一
部を形成する一対の可動枠３０，３４、アーム軸移動用
モータ４０及びその制御手段５３が、上記ストローク調
整手段Ｊを兼用している。したがって、装置が簡略化さ
れる。なお、上記直線・回転変換手段Ｇは、上記リニア
ベアリング３２、３６及びターンバックル３８を用いた
機構で構成する以外に、リンク機構または溝カムなどに
より構成することもできる。

【００４０】第９図は横シールジョー２０の支持構造を
改良して復帰手段を付加した第２実施例を示す。同図に
おいて、左右のアーム１２，１２を結合する結合軸１３
に遊嵌された一対のスリープ１７，１７には、それぞれ
の内端に支持バネ７１，７１（復帰手段）の基端が固着
されている。この支持バネ７１，７１は、包材Ｓの幅方
向Ｗ全体に均一な押圧力を付与させるためのもので、こ
れらの支持バネ７１，７１は片持梁として構成され、互
いに対向するように内方に向けて延びたこれらの自由端
部には、包材Ｓに横シールを施すための横シールジョー
２０が固定されている。

【００４１】これにより、シール行程において横シール
ジョー２０同士が互いに圧接し合った際に、介在する包
材Ｓの縦シール部分により、例えこれらの横シールジョ
ー２０がシーソ状に傾動したとしても、それぞれの支持
バネ７１，７１が独自に撓みながらその歪量に比例した
反力によって、横シールジョー２０を相手の横シールジ
ョー２０に向けて復帰させ、包材Ｓに均一の押圧力を付
与させる。

【００４２】このように構成された装置において、いま
旋回アーム１１のアーム１２の回転と、これに同期する
２つの可動枠３０，３４の進退動とにより一対の横シー
ルジョー２０，２０がＤ字型の旋回動をしながら横シー
ル領域に達して、そこに送り込まれた箇状包材Ｓを挟む
ようにして互いに接合し合うと、これらの横シールジョ
ー２０，２０には縦シール部分を支点として変位するよ
うな力が作用する。

【００４３】そして、このような力が横シールジョー２
０に作用すると、これを支えている左右の支持バネ７
１，７１は、それぞれ横シールジョー２０の変位量に応
じて撓み、同時にこの撓み量に比例した反力をもって横
シールジョー２０に復帰方向の力を加えつつ、包材Ｓに
均一な押圧力を加えて横シールを施す。

【００４４】これを第１０図によってさらに詳しく説明
すると、いま、中央の縦シール部ａが３層、４層になっ
た包材Ｓを一対の横シールジョー２０，２０によって挟
み込むと、少なくとも一方の横シールジョー２０は縦シ
ール部分ａを支点としてシーソ状に傾くか、この傾きは
左右の支持バネ７１，７１の変形として表われる。この
変形量（歪）δは、片持ち梁をなす支持バネ７１の有効
長をＤ、板厚をｔ、板幅をｂ、加わる荷重を２ｐとする
と、 δ＝ｐ×Ａ×Ａ×Ａ/（１２×Ｅ×Ｉ）＝ｐ×Ｄ×Ｄ×Ｄ/（Ｅ×ｂ×ｔ×ｔ×ｔ） …（１）となり、また、その反力Ｒは歪δに反比例したＲ＝Ｅ×ｂ×ｔ×ｔ×ｔ×δ/（Ｄ×Ｄ×Ｄ）…（２）となる。ここで、Ｅ，Ｉはそれぞれ、支持バネ７１のヤ
ング率と断面２次モーメントである。

【００４５】したがって、左右の支持バネ７１，７１
は、それぞれ変位量δｌ，δｒに比例した反力Ｒｌ，Ｒ
ｒをもって、横シールジョー２０の各支持部分を相手の
横シールジョー２０に向け押圧して、これを復帰させ
る。いま、一例として、有効長Ｄが４４ｍｍ、板厚ｔが
５ｍｍ、板幅ｂが１８ｍｍ、ヤング率が２．１×１０
ｋｇ／ｍｍ2の支持バネ７１に５００ｋｇの荷重が作用
して、左右の支持バネ７１，７１がそれぞれ０．５ｍｍ
と０．４ｍｍ変形したとすると、式（２）から、左側の
支持バネ７１は、その反力Ｒｌ＝２７８Ｋｇをもって、
また右側の支持バネ７１は、その圧力Ｒｒ＝２２２ｋｇ
をもって、横シールジョー２０を復帰方向に押圧してそ
の変位を補いつつ、包材Ｓに場所的に均一な横シールを
施す。

【００４６】第１１図は支持バネの変形例を示したもの
である。同図において、横シールジョー２０Ａの両側に
それぞれ内方に向かうスリット７２，７２を形成し、こ
のスリット７２によって横シールジョー２０Ａの本体か
ら分かれた部分を、片持ち梁状の弾性を有する支持バネ
部７３，７３として構成したものである。

【００４７】また第１２図に示した変形例は、横シール
ジョー２ＯＢのケース２００を中空弾性体として構成
し、上記ケース２００自体の撓み量に比例した反力を付
与して、横シールジョー２ＯＢの変位を補うようにした
ものであるが、同時に、その中空部分７４に鉛のような
低温で溶融する流体７５を封入しておくことにより、横
シールジョー２ＯＢに均一な熱バランスを持たせるよう
にすることもできる。この場合は、上記ケース２００が
復帰手段を構成する。なお、上記バネ部材７１，７３又
は中空弾性体２ＯＢは、一方の横シールジョーにのみ適
用することもできる。

【００４８】第１３図は、本発明の第３の実施例を示し
たものである。この実施例は、旋回アーム１１の先端に
横シールジョー２０としごき板６１を併設し、直線走行
区間Ｉ→IIIの前半で、包材Ｓに対するしごき動作をし
ごき板６１により行わせるとともに、直線走行区間Ｉ→
III の後半で、包材Ｓに対する横シール動作を横シール
ジョー２０により行わせるように構成したものである。
すなわち、この実施例では、横シールジョー２０に直
線走行軌跡の長さ（シールのストローク長さ）を異なら
せる各種のＤ型軌跡を画かせる手段、つまり旋回アーム
１１の軸移動手段として、異なる案内面を持つ２つのア
ーム軸移動用カム８４Ａ，８４Ｂを、相対的な回転方向
位置の調整が可能に同軸上に取付けて回転させる一方、
横シール行程II−IIIにおいては、両シールジョー２
０，２０に包材Ｓに適した圧接力を付与させることがで
きるよう、一方もしくは双方のカム軸８５（この実施例
では右側のカム軸８５）を、エアシリンダ８６によって
他方のカム軸８５方向へ付勢するように構成したもので
ある。

【００４９】そして、エア供給源８７からエアシリンダ
８６に至るエア供給管には、横シール行程II−III にお
いてのみ管路を開放する電磁弁８８と、接触圧が設定圧
力を越えたときに動作する外部パイロット型シーケンス
弁８９とを設けて、一定の圧接力により横シールを行わ
せる一方、アーム旋回用サーボモータに対しては、しご
き行程Ｉ−IIで回転速度が大きくなるような制御を行っ
て、横シール動作の前にしごき動作をいち早く終了させ
るように構成されている。この第３実施例では、上述し
たアーム旋回用サーボモータと、これに連動するアーム
軸移動用カム８４Ａ、８４Ｂにより、横シールジョー２
０，２０が直線走行区間の前半、つまりしごき行程Ｉ−
IIに達したら、アーム軸移動用カム８４Ａ，８４Ｂはエ
アシリンダ８６の不作動下で旋回アーム１１，１１を離
間させ、同時に、アーム旋回用サーボモータの回転速度
を高めて、しごき板６１，６１を包材Ｓの搬送速度より
速い速度で直線走行させつつ、これらに所要のしごき動
作を行わせる。

【００５０】そしてつぎに、横シールジョー２０，２０
が横シール行程II−IIIに入ったら、アーム旋回用サー
ボモータを定回転に戻すとともに電磁弁８８を開放し、
外部パイロット式シーケンス弁８９を介してエアをエア
シリンダ８６内に導入し、予め設定された圧力をもって
アーム軸移動用カム８４Ａ，８４Ｂを他方のカム８４
Ａ，８４Ｂに向けて押圧しつつ、両横シールジョー２
０，２０に包材Ｓの膜厚や材質に応じた押庄力を付与し
て所要のシール動作を行わせる。上記しごき行程Ｉ−II
は一方のカム８４Ｂで、横シール行程II−IIIは他方のカ
ム８４Ａで制御される。したがって、上記両カム８４
Ａ、８４Ｂの相対的な回転方向位置を変えることによ
り、上記両行程Ｉ−II，II−IIIのストローク長さが変
わる。なお、この第３実施例では、アーム軸移動手段と
して２つのカム８４Ａ，８４Ｂを用いているが、これを
エアシリンダ等を用いた他の軸移動手段に替えることも
できる。

【００５１】第１４図は本発明の第４実施例を示すもの
で、横シール中に、横シールジョー２０を支持する旋回
アーム１１を包材Ｓの移送方向Ａに所定ストロークだけ
移動させる移動手段Ｋを設けたものである。すなわち、
一対の旋回アーム１１，１１の各基端部を保持する一対
の側板９１，９２を、それらの前端と後端に固定した各
結合板９３，９４によって結合して、旋回アーム１１，
１１を囲むような形状の移動枠９０が構成され、この可
動枠９０は、本体フレーム４６上に立設した４本のガイ
ドロッド９５，・・・に案内されて上下に摺動し得るよ
うに取付けられている。

【００５２】符号９６は、横シールジョー２０に所要の
楕円軌跡を画かせるべく可動枠９０を昇降動させるため
の駆動モータ（縦移動房モータ）で、この駆動モータ９
６には、所定のタイミングで回転方向を切換えることが
できるＡＣサーボモータが使用される．上記移動枠９
０、ガイドロッド９５及び駆動モータ９６が上記移動手
段Ｋを構成している。

【００５３】そして、横シールジョー２０，２０が互い
に接合位置及び最大離間位置近傍に達する都度、後述す
る制御手段により、上記駆動モータ９６を正転及び反転
させ、駆動軸を形成するネジ棒９７と螺合する移動枠９
０上のブラケット９８を介して、旋回アーム１１，１１
を設定した量のストロークをもって上下に駆動するよう
に構成されている。その他の構成は、第３図に示された
アーム水平移動機構を有しない点以外は、第１図及び第
２図に示した第１実施例と同一である。

【００５４】第１５図は、アーム旋回用駆動モータ２９
と、アーム昇降用駆動モータ９６を制御する回路を示し
たもので、また第１６図は、アーム旋回用駆動モータ２
９とアーム昇降用駆動モータ９６の関連動作による旋回
アーム１１の動きを示したものである。

【００５５】第１５図の符号１０１は、ある基準点Ｉか
らの旋回アーム１１の回転角を、アーム旋回用駆動モー
タ２９の回転をもとに検出するアーム回転角検出手段
で、旋回アーム１１の回転角に比例したパルス信号は、
この検出手段１０１に接続したパルス発信器１０２から
制御手段１０３に入力される。

【００５６】１００は、包材Ｓの材質、幅、膜厚等を指
定するキーボードのような包材指定手段で、包材幅等を
指定すると、読出手段１０４が作動し、メモリ１０５に
格納された各プログラムのうちの対応する１つのプログ
ラム信号を制御回路１０３に出力して実行させる。

【００５７】他方、制御手段１０３は、パルス発信器１
０２からのパルス信号と、包材指定手段１００からの信
号が入力すると、旋回アーム１１の角速度を横シール行
程の領域において変化させるようその制御信号をモータ
駆動手段１０６に出力して、アーム旋回用駆動モータ２
９の回転を制御するとともに、旋回アーム１１が第１６
図の横シール位置II，II´及びその反対側位置IV，IV´
に達する都度、制御信号を第１５図のモータ駆動手段１
０７に出力して、アーム昇降用駆動モータ９６の切換え
タイミングを制御して、このモータ９６を所定のストロ
ーク量Ｌに相当する量だけ回転させるように構成されて
いる。上記移動手段Ｋ及び制御手段１０３がストローク
調整手段Ｊを構成している。

【００５８】つぎにこのように構成された装置の動作に
ついて説明する。はじめに、包材指定手段１００によっ
て使用する包材Ｓの材質や膜厚あるいは包材Ｓの幅等を
指定する。これにより、アーム昇降用駆動モータ９６
は、予め設定されたプログラムに従って旋回アーム１１
が予め定められた第１６図の基準点Iから横シール行程
開始点IIへ回転してきた時点で正転を開始し、包材Ｓの
材質等によって定められた量のストロークＬだけ移動枠
９０を包材Ｓの移送速度に合せて移送方向Ａに下降させ
る。

【００５９】このため、各旋回アーム１１，１１の先端
に保持された横シールジョー２０，２０は、指定された
包材Ｓの幅、材質または膜厚に応じてストロークＬにわ
たって包材Ｓの面に接して下方へ走行を始め、また、
アーム旋回用駆動モータ２９は、これに伴って変動する
トルクに応じて回転速度を増減させて包材Ｓに所要の横
シールを施す。

【００６０】そして、横シール行程の終了点II´で所要
の横シール処理を終えた各横シールジョー２０，２０が
さらに旋回し、やがて半周して最も離れた位置IVへ回っ
てきたら、アーム昇降用駆動モータ９６は、プログラム
にしたがって逆方向の回転を開始して、旋回アーム１
１，１１の各支点位置を上昇させて元に戻す。

【００６１】この第４実施例の構成によれば、一対の横
シールジョー２０，２０は、上記第１ないし第３実施例
におけるＤ形軌跡とは異なり、半円弧と直線を合わせた
単純な軌跡を描くので、制御が容易になる利点がある。
なお、以上は、旋回アーム１１の昇降機構として、アー
ム騨降用駆動モータ９６のネジ棒９７による移動枠９０
の昇降機構について説明したものであるが、包材Ｓの材
質等によって移動枠９０のストロークＬを変えることが
できる機構であれば、ラックとピニオン等の他の昇降機
構を用いることもできる。

【００６２】また、この機構において必要がある場合に
は、アーム昇降用駆動モータ９６が作動している間アー
ム旋回用駆動モータ２９を停止させ、全シール行程II−
II´にわたって横シールジョー２０と包材Ｓとの間の相
対的な動きをなくすように制御することもできる。

【００６３】上記第１ないし第４実施例は、包材Ｓを移
送しながらその横シールを行うために、横シールジョー
を回転させた回転駆動型であったが、これとは異なり、
第１７図の第５実施例では、包材Ｓの移送を間欠的に停
止し、停止している閏に包材Ｓの横シールを行う間欠駆
動型の横シール機構を用いている。

【００６４】第１７図に示された横シール機構１０Ａ
は、外側可動枠３０と内側可動枠３Ａのそれぞれに、旋
回アームを介さずに、横シールジョー２０を装着し、シ
ール移動用サーボモータ４０Ａによって、一対の横シー
ルジョー２０，２０を離間、近接させ、近接させた状態
で包材Ｓの所定の封止部を挟んで、横シールするもので
ある。その離間、近接させる機構の動作原理は、第３図
に示したものと同一である。

【００６５】上記一対の可動枠３０，３４、ターンバッ
クル３８及びリニアベアリング３２，３６からなる直線
・回転変換手段Ｇ、及びシール移動用サーボモータ４０
Ａが、圧接力調整手段Ｈ１を構成している。

【００６６】この第５実施例において、シール移動用サ
ーボモータ４０Ａの速度は、第１８図に示すように、一
対の横シールジョー２０，２０が最も離間（後退）した
時点ｔ１から包材Ｓに接する時点ｔ２までは正転して、
横シールジョー２０，２０を前進させる。この間、上記
モータ４０Ａはトルクの如何にかかわらず回転速度が一
定となるスピードモードで回転する。

【００６７】つぎに、上記時点ｔ２から時点ｔ３までの
シール行程において、上記サーボモータ４０Ａは一定の
設定トルクＴｏとなるように制御される。このとき、第
１７図の横シールジョー２０，２０同志の圧接力の反作
用によるターンバックル３８の回転トルクが、上記サー
ボモータ４０Ａに付加されるので、上記ターンバックル
３８の回転トルクがサーボモータ４０Ａの上記設定トル
クＴｏよりも大きいときはサーボモータ４０Ａが停止
し、小さいときはサーボモータ４０Ａが正転または逆転
して上記設定トルクＴｏとなるように横シールジョー２
０，２０同志を圧接させる。したがって、横シールジョ
ー２０，２０同志の圧接力は、サーボモータ４０Ａの設
定トルクＴｏに対応した大きさに制御される。

【００６８】このように、間欠駆動型の包装機において
包材Ｓの停止状態で熱封止を行う際に、上記圧接力調整
手段Ｈ１により、上記一対の横シールジョー２０，２０
同志の圧接力が所定の大きさに保持されるので、包材Ｓ
に、その膜厚、材質、膜幅などに応じた適切な横熱封止
を施すことができる。しかも、油圧シリンダの代わりに
モータ４０Ａを使用しているので、装置が小型化される
うえに、充填物が油で汚れるおそれもなくなる。なお、
この第５実施例における横シールジョー２０にも、第９
図〜第１２図に示したのと同様な復帰手段７１，７３，
２００を設けることができることはいうまでもない。

【００６９】また、上記第１〜５実施例では、縦型ピロ
ー包装機に使用される横シール機構について説明した
が、本発明の横シール機構は、横型ピロー包装機にも使
用できることは自明であるし、さらに、包材を２つに折
り畳んで、その合わせ部を縦シールするとともに、２ヶ
所の横シールを行う三方シールタイプ、または上記合わ
せ部と合わせ部の反対側の２ヶ所を縦シールする一方
で、２カ所の横シールを行う四方シールタイブのシール
装置にも使用できる。本発明は、食品の包装機のほか、
工業部品または製品の包装機における横熱封止機構にも
利用できる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、包材の移送方向と交差
する横方向に封止処理を行う一対の横熱封止手段をサー
ボモータにより駆動し、包材を一対の横熱封止手段によ
り圧接し、その圧接力を一定となるようにサーボモータ
のトルクを制御するようにしている。従って、上記一対
の横封止手段同志の圧接力が所定の大きさに保持される
ので、包材にその膜厚や材質、膜幅などに応じた適切か
つ的確な横熱封止を施すことができ、包材に無理な力を
加えて破損させたりすることがない。また、上記一対の
横熱封止手段をサーボモータにより駆動しているので、
油圧シリンダを使用した場合のような装置全体の大型化
を招くことなく、また充填物を油で汚すことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明の第１実施例に係る横熱封止手
段を備えたピロー包装機を示す斜視図である。

【図２】第２図は同上装置におけるアーム旋回機構の縦
断正面図である。

【図３】第３図は同上装置におけるアーム軸移動機構の
概要を示した構成図である。

【図４】第４図は同上装置の動作制御回路の一例を示し
たブロック図である。

【図５】第５ａ図及び第５ｂ図は、同上装置により遂行
される「汎横シールモード」での動作タイミングを示し
た図である。

【図６】第６ａ図及び第６ｂ図は、同上装置により遂行
される「両端加減速横シールモード」での動作タイミン
グを示した図である。

【図７】第７ａ図及び第７ｂ図は、同上装置により遂行
される「しごき動作付き横シールモード」での動作タイ
ミングを示した図である。

【図８】第８ａ図及び第８ｂ図は、同上装置により遂行
される「しごき動作付き両端加減速横シールモード」で
の動作タイミングを示した図である。

【図９】第９図は本発明の第２実施例に係る横シール機
構の要部を示す縦断正面図である。

【図１０】第１０図は同上装置の原理を示す図である。

【図１１】第１１図は同第２実施例の変形例を示す横シ
ールジョーの概略構成図である。

【図１２】第１２図は同第２実施例の別の変形例を示す
横シールジョーの概略構成図である。

【図１３】第１３図は本発明の第３実施例に係る横シー
ル機構を示す概略構成図である。

【図１４】第１４図は本発明の第４実施例に係る横シー
ル機構を備えた包装機を示す斜視図である。

【図１５】第１５図は同上装置の動作制御回路の一例を
示すブロック図である。

【図１６】第１６図は同上装置により遂行される動作と
タイミングを示した図である。

【図１７】第１７図は本発明の第５実施例に係る装置の
要部を示す平面図である。

【図１８】第１８図は同上装置により遂行される動作と
タイミングを示した図である。

【符号の説明】

４…プルダウンベルト１０…横シール機構１１…旋回アーム２０…横シールジョー２９…アーム旋回用サーボモータ４０…アーム軸移動用サーボモータ４８…モード指定手段５３…制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状の包材を袋状に形成し、充填物が充填
された後に袋状の包材にその移送方向と交差する横方向
に封止処理を行う製袋包装機において、包材の移送方向
と交差する横方向に封止処理を行う一対の横熱封止手段
と、該一対の横熱封止手段による包材を圧接する圧接力
を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする製袋
包装機。
【請求項２】前記一対の横熱封止手段は、サーボモータ
により駆動されることを特徴とする請求項１記載の製袋
包装機。
【請求項３】前記制御手段は、前記一対の横熱封止手段
による圧接力を圧接するタイミングに基づき所定の圧接
力となるようにサーボモータのトルクを制御することを
特徴とする請求項２記載の製袋包装機。
【請求項４】少なくとも二以上の異なる横方向の封止処
理を行うモードを指定するモード指定手段を備えること
を特徴とする請求項１記載の製袋包装機。
【請求項５】前記制御手段は、前記モード指定手段によ
り指定されたモードに基づき前記一対の横熱封止手段に
よる包材を圧接する圧接力を制御することを特徴とする
請求項４記載の製袋包装機。
【請求項６】前記一対の横熱封止手段は、前記モード指
定手段によって指定されたモードに基づき横方向の封止
処理を実行することを特徴とする請求項５記載の製袋包
装機。
【請求項７】帯状の包材を袋状に形成し、充填物が充填
された後に袋状の包材にその移送方向と交差する横方向
に封止処理を行う一対の横熱封止手段を有する製袋包装
機において、横方向に封止処理を行う一対の横熱封止手
段をサーボモータにより駆動し、封止処理のため包材を
一対の横熱封止手段により圧接し、その圧接力を一定と
なるようにサーボモータのトルクを制御するようにした
ことを特徴とする製袋包装機の横熱封止制御方法。