JP2004217219A - バッグインボックスの液体充填方法及び充填機 - Google Patents

Abstract

【課題】バッグインボックスのバッグへの液体の充填及び充填機からのバッグの搬出に必要なサイクル時間を短縮して、能率良く液体の包装を行うことができる充填方法及び装置を得る。
【解決手段】バッグ内に液体を注入する充填動作と、充填済みバッグ１を搬出ハンガ１８に受渡す受渡動作とを含み、当該充填動作は、バッグ１内に液体を注入しつつその注入量に関連づけて上記テーブルを下降させる動作と、その下降途中で形成されるバッグ側部の上辺直下の凹部９に搬出ハンガ１８を挿入する動作とを含み、前記受渡動作が、下降端に達した上記テーブル１２を更に下動する動作とを含む。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、硬質の口部を備え、所定量の液体を充填したときに立方体形状となる軟質フィルム製のバッグへの、液体の充填方法及び充填機に関するもので、液体を充填したバッグを更にカートン（一般的には段ボール箱）に収納するバッグインボックスと呼ばれる種類のバッグへの飲料その他の液体の充填に特に有効な、上記方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体容器としての可撓性のバッグは、大容量のものを比較的安価に製造でき、充填前及び充填した液体を使用した後の容器の貯蔵や回収が便利であり、かつ硬質の口部を設けることによって、バッグ内への液体の充填及び口部の封止を容易に行うことができる。この種のバッグは、所定量の液体を充填したときに直方体状になるけれども、正確な形状を保持できないため、積み重ねることができないなど、取扱いが不便である。そこで、液体を充填したバッグを段ボール箱などのカートンに収容するバッグインボックスと呼ばれる方法が好んで使用されている。
【０００３】
従来、バッグインボックスのバッグの充填や搬送を行うものとして、特許文献１及び特許文献２に記載のものがあり、液体の注入量を制御するものとして、特許文献３がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１３５４０６号公報
【特許文献２】
特開平６−１３５４０５号公報
【特許文献３】
特開２００１−２４０００３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
バッグインボックスによる液体の包装においては、バッグへの液体の充填と、充填されたバッグのキャッピングと、カートンへのバッグの収容作業とが必要である。軟質のバッグは形状が定まらないので、液体の充填及びキャッピングを口部を固定して行う必要があり、キャッピングしたあとバッグを箱詰め位置に搬送して、カートンーの収納作業を行わなければならない。
【０００６】
この発明は、バッグインボックスにおけるバッグへの液体の充填及び充填機からのバッグの搬出に必要なサイクル時間を短縮して、能率良く液体の包装を行うことができる充填方法及び装置を得ることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決したこの発明のバッグインボックスの充填方法は、偏平に折畳まれたバッグ１をテーブル１２上に搬入する搬入動作と、搬入されたバッグの口部８を定位置で固定する固定動作と、固定された口部を通してバッグ内に液体を注入する充填動作と、充填終了後口部８を封鎖する口封動作と、充填済みバッグ１を搬出ハンガ１８で懸吊す懸吊動作と、搬出ハンガ１８を搬出方向に移動する搬出動作とを繰り返す、バッグインボックスの充填方法において、前記充填動作が、バッグ１内に液体を注入しつつその注入量に関連づけて上記テーブルを下降させる動作と、その下降途中で形成されるバッグ側部の上辺直下の凹部９に搬出ハンガ１８を挿入する動作とを含み、前記懸吊動作が、下降端に達した上記テーブル１２を更に下動する動作であることを特徴とするものである。
【０００８】
また上記方法を使用するこの発明のバッグインボックスの充填機は、テーブル１２上へ折畳まれたバッグ１を案内する搬入ガイド１１と、定位置でバッグの口部８を保持するバッグ固定装置１４と、バッグの充填途中における注入量に関連して下降速度を制御されるテーブル昇降手段４０及びその所定の下降端から前記下降速度より速い速度でテーブルを下動させるテーブル下動手段１７と、上記バッグ固定装置の下方で待機して、前記テーブルが下降を開始してから所定の下降端に達する間のタイミングにおいて、両側から互いに接近する方向に進出する搬出ハンガ１８と、当該搬出ハンガを搬入ガイド１１から離隔する方向に移送する搬出装置２０とを備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図５は、バッグインボックスにおけるバッグの形状を模式的に示したもので、（ａ）は折畳まれた状態、（ｂ）は所定量の液体が充填された状態である。折畳まれた状態においては、容器の前後面２、３となるフィルムの間に側面４、５となるフィルムが中央を内折りした状態で畳み込まれており、それら相互の上下辺が溶着６、７されている。容器前面となるフィルムの上辺近くには、硬質の口部８が設けられており、この口部の根元部分には、充填時に口部を案内及び固定するための周溝８ａが設けられいる。
【００１０】
充填前のバッグは、下辺と次のバッグの上辺を連結した状態で細長く繋がれたものが箱に収容されており、一端を引出して充填機に挿入し、連結部を切断した後、切離された先頭のバッグへの液体の充填作業が行われる。
【００１１】
バッグに所定量の液体が充填されると、同図（ｂ）に示すように、バッグの前後面の上部と下部とが内側へ折れ曲がって、容器の上面と下面が形成され、側面の上部と下部とが形成された上面と下面との下に折り込まれて、懐状の凹部９が形成される。口部８は容器の上面手前側に位置する。液体を充填した後のバッグは、凹部９に両側から棒状のハンガないしピンを挿し込んで吊り下げることにより搬送される。
【００１２】
図１ないし３は、この発明に係る充填機とケーサの一例を示した図である。充填機１０は、主要な要素として折畳まれたバッグの搬入ガイド１１と、搬入されたバッグを支えるテーブル１２と、当該テーブルとの間でバッグを案内するガイドプレート１３と、バッグの口部及び上辺部を固定するバッグ固定装置１４と、充填ノズル１５及びキャッパ（図示せず）と、テーブル昇降装置１６と、所定の下降端からテーブルを下方へ揺動するテーブル下動装置１７と、搬出ハンガ１８と、この搬出ハンガの移送装置２０と、搬出補助テーブル４７とを備えている。
【００１３】
また、ケーサ２１は、昇降フレーム２２及びその昇降装置２３と、昇降フレーム上で水平移動する移動台２４と、この移動台から懸吊されたケーサハンガ２５と、移動台の走向駆動装置２６とを備えている。ケーサハンガ２５は、充填済みバッグの前記凹部９に挿入される棒状のハンガピン２５ａを備えている。
【００１４】
ガイドプレート１３は、対向する両縁２７でバッグ口部の周溝８ａを案内する帯状のガイド開口２８を備えており、このガイド開口から突出する口部８を図示しないプッシャで押して、折畳まれたバッグを収納箱２９から搬入ガイド１１を経てテーブル１２上へと移送する。この移送途中において、カッタ３０により先頭のバッグが切離される。切離されたバッグは、前記プッシャにより、バッグ固定装置１４に向けて押動されてテーブル１２上に搬入され、その押動力によってバッグ口部の周溝８ａが前記ガイド開口２８の前端部に位置する口部クランパ１４ａに挿入される。
【００１５】
バッグ固定装置１４は、口部クランパ１４ａと、その両側に位置する一対の上辺クランパ１４ｂとを備えている。口部クランパ１４ａは、ガイド開口２８の先端に位置しており、対向する円弧切欠を設けた鋏状に開閉する一対のクランププレート３１と、その開閉用エアシリンダ３２と、クランププレートを閉方向に付勢する図示しないばねとを備えている。クランププレート３１の前端には、バッグ口部８がプッシャで押込まれたときに前記ばねの付勢力に抗してクランププレート３１を開くための、斜めの案内縁３１ａが設けられている。バッグ口部８は、プッシャでガイドプレート３１の円弧切欠に押込まれ、エアシリンダ３２でクランプされる。同時に上下方向に開閉される上辺クランパ１４ｂがエアシリンダ３３で閉じて、バッグの溶着された上辺１ａの両端を挟持して固定する。
【００１６】
テーブル１２は、上下方向のガイド３４で案内されたテーブルフレーム３５で支持されており、バッグの供給方向と直交する方向の支点ピン３６と、テーブルフレーム３５から下方に延びるブラケット３５ａで斜めに揺動可能に支持された下動シリンダ（テーブル下動手段）１７のロッド先端の揺動ピン３７とで、基端側と揺動側とを支持されている。テーブルフレーム３５は、そのガイド３４と平行に設けたボールねじ３８に螺合しており、このボールねじはタイミングベルト３９を介してサーボモータ４０で回転駆動される。サーボモータ４０は、充填ノズル１５から供給される液量に略比例する速度でテーブルフレーム３５を下降する方向に回転し、所定量が充填された状態で停止する。そして、下動シリンダ１７が縮退して、テーブル１２を図４（ｄ）に示すように下方に揺動し、バッグが搬出されたあと水平に復帰し、サーボモータ４０の逆回転により上昇位置に復帰する。
【００１７】
搬出ハンガ１８は、バッグ固定装置１４の両側梢下方の位置に配置されている。搬出ハンガ１８は、水平ガイド付きエアシリンダ４３によって両側のものが互いに近接離隔する方向に同期進退する。離隔したとき搬出ハンガ１８の先端は、バッグの側面より外側に退避し、進出したときにバッグの前記凹部９に挿入される。搬出ハンガ１８の挿入は、バッグに液体の充填が開始され、それに応じてテーブル１２が下降して、バッグに凹部９が開かれた状態で行われる。即ち、搬出ハンガ１８の待機位置は、充填が開始される時のバッグ上辺から若干下方、かつ下辺寄りの位置である。
【００１８】
搬出ハンガ１８は、下端をテーブルの支点ピン３６と平行な支持ピン４１で揺動可能に支持された支持腕４２の上端に水平ガイド付きシリンダ４３を固定することによって支持されている。支持腕４２は、テーブル１２の両側の位置に配置されており、支持腕４２を伸縮させるための上下ガイド付シリンダ４４及び搬出側へ支持腕４２を揺動させるための揺動シリンダ４５と共に、搬出ハンガの移送装置２０を形成している。
【００１９】
前述したように、搬出ハンガ１８は、液体の充填途中において、バッグの凹部９に挿入される。所定量の液体が充填されると、テーブル１２の下降が停止し、口部８から充填ノズル１５が退避すると共に、図示しないキャッパが移動してきてキャッピングを行う。その後、口部クランパ１４ａと上辺クランパ１４ｂとが開いて、下動シリンダ１７の縮退でテーブル１２が下方へ揺動し、バッグ１がテーブル１２から滑り落ちて搬出ハンガ１８に懸吊される。次に上下ガイド付きシリンダ４４が縮退してバッグ１が下降し、次に揺動シリンダ４５が伸長して、支持腕４２がケーサ２１側へ揺動する。この揺動に伴う搬出ハンガ１８の下降により、バッグ１の底部が搬出補助テーブル４７で支持され、搬出ハンガ１８に作用するバッグ荷重が低減する。またこの時、ケーサハンガ２５は、搬出ハンガ１８の揺動終端位置で待機している。
【００２０】
搬出ハンガ１８の断面は、ケーサ２１側を向いたＣ形をしている。搬出ハンガ１８がケーサハンガ２５側へ移動したとき、ケーサハンガのハンガピン２５ａは、搬出ハンガ１８のＣ形断面の中空部に入り込み、その状態でケーサハンガのハンガピン２５ａがバッグの凹部９へと挿入された後、搬出ハンガ１８が両外側へ退避する。この動作により、充填済みバッグ１は搬出ハンガ１８からケーサハンガ２５へと受け渡される。搬出補助テーブル４７は、この受渡し時にバッグ１の荷重を受けとめて、受渡し動作が円滑に行われるようにするために設けられてものである。
【００２１】
受渡しを終わった搬出ハンガ１８は、揺動シリンダ４５の縮退と上下ガイド付きシリンダ４４の伸長により、元の待機位置に復帰する。
【００２２】
バッグ１を受取ったケーサハンガ２５は、移動台２４の第１の水平移動により、図１のＡ位置に移動し、次いで昇降フレーム２２の上動により、図１のＢ位置に上昇する。そして、更に移動台２４の第２の水平移動により待機しているカートン４６の上方に移動し、次いで昇降フレーム２２の下降動作により、バッグをカートン４６内に収める。ケーサハンガ２５は、カートン４６の上辺直上部で両側に退避してバッグをカートン４６内に落し込み、前記と逆の動作で搬出ハンガ１８との受渡し位置に復帰する。
【００２３】
次に図４の（ａ）ないし（ｅ）を参照して、上記充填機で行われるバッグへの液体の充填及び搬出動作を説明する。まず、テーブル１２上に搬入された折畳まれたバッグの口部８及び上辺１ａの両側が口部クランパ１４ａ及び上辺クランパ１４ｂで挟持して固定される（図４（ａ））。この状態で充填ノズル１５が下降して口部８に押し付けられ、液体の充填が開始される。バッグ１内に液体が充填されるに従って、バッグ１は上下のガイドプレート１３とテーブル１２との間で膨らみ、テーブル１２はこのバッグの膨らみ量に応じて下動する。このテーブルの下動は、サーボモータ４０を液体の充填量に関連付けて駆動することによって行われる。バッグの口部８及び上辺１ａがクランパ１４ａ、１４ｂで固定され、その状態でバッグ内に液体が充填されてテーブル１２が下降するので、バッグの口部８から上辺１ａにかけての下部に懐状の凹部９が開口してくる（同図（ｂ））。凹部９が開口した所で搬出ハンガ１８がバッグ１に向けて進出して、搬出ハンガ１８を凹部９に挿入する。その後、バッグ１に規定量の液体が充填されると、充填ノズル１５からの液体の流出が停止し、テーブル１２の下降動作も停止する。そして、充填ノズル１５が上昇して図の紙面直角方向に退避移動し、これに連動して図示しないキャッパが口部８の上方に移動してくる（同図（ｃ））。次に口部クランパ１４ａ及び上辺クランパ１４ｂが開いた後、テーブル１２が下方に揺動してバッグ１がテーブル１２から滑り落ち（同図（ｄ））、バッグ１が搬出ハンガ１８で支持された状態となる（同図（ｅ）の点線）。そして、上下ガイド付きシリンダ４４の縮退及び揺動シリンダ４５の伸長により、搬出ハンガ１８がケーサハンガ２５の待機位置に移動し、ケーサハンガのハンガピン２５ａが搬出ハンガ１８のＣ形の中空部に挿入された状態となる（同図（ｅ）の実線）。そして、ハンガピン２５ａがバッグ１側へ進出した後、搬出ハンガ１８が両外側へ退避して、バッグ１の搬出ハンガ１８からケーサハンガ２５への受渡しが行われる。この搬出ハンガ１８によるバッグの搬出動作の間にテーブル１２は上昇位置への復帰動作を開始し、更にバッグ１をケーサハンガ２５に受け渡した後、搬出ハンガ１８が元の待機位置へ復帰する。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、この発明の充填方法及び装置では、バッグへの液体の充填途中で搬出ハンガ１８がバッグを支持する位置に挿入されるので、バッグを所定量の液体が充填されてキャッピングされた後、直ちに充填済みバッグの搬出動作に移ることができ、速やかな充填及び搬出動作を実現できる。また、充填及びキャッピング時に口部８が定位置に固定された状態になるので、充填及びキャッピングが円滑に行われる。更に、充填済みバッグをテーブル１２の下動によってテーブルから落下させて搬出ハンガ１８に懸吊するので、充填済みバッグの搬出を短時間で行うことができる。また、搬出ハンガとしてＣ形断面のハンガを用いることにより、ケーサとの間でのバッグの受渡しを簡単な構造で速やかに行うことが可能になり、搬出ハンガ１８が速いタイミングで待機位置に復帰できるので、次のバッグへの充填動作に待ち時間が生ずることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の模式的な全体側面図
【図２】図１の要部拡大平面図
【図３】図２の側面図
【図４】本発明の動作説明図
【図５】模式的に表したバッグ形状
【符号の説明】
１ 容器
８ 口部
９ 懐
１１ 搬入ガイド
１２ テーブル
１４ バッグ固定装置
１７ テーブル下動装置
１８ 搬出ハンガ
２０ 移送装置
４０ サーボモータ

Claims (2)

1. 偏平に折畳まれたバッグ１をテーブル（１２）上に搬入する搬入動作と、搬入されたバッグの口部（８）を定位置で固定する固定動作と、固定された口部を通してバッグ内に液体を注入する充填動作と、充填済みバッグ（１）を搬出ハンガ（１８）で懸吊する懸吊動作と、搬出ハンガ（１８）を搬出方向に移動する搬出動作とを繰り返す、バッグインボックスの充填方法において、
   前記充填動作が、バッグ（１）内に液体を注入しつつその注入量に関連づけて上記テーブルを下降させる動作と、その下降途中で形成されるバッグ側部の上辺直下の凹部（９）に搬出ハンガ（１８）を挿入する動作とを含み、前記懸吊動作が、下降端に達した上記テーブル（１２）を更に下動する動作であることを特徴とする、バッグインボックスの充填方法。
2. テーブル（１２）上へ折畳まれたバッグ（１）を案内する搬入ガイド（１１）と、定位置でバッグの口部（８）を保持するバッグ固定装置（１４）と、バッグの充填途中における注入量に関連して下降速度を制御されるテーブル昇降手段（４０）及びその所定の下降端から前記下降速度より速い速度でテーブルを下動させるテーブル下動手段（１７）と、上記バッグ固定装置の下方で待機して、前記テーブルが下降を開始してから所定の下降端に達する間のタイミングにおいて、両側から互いに接近する方向に進出する搬出ハンガ（１８）と、当該搬出ハンガを搬入ガイド（１１）から離隔する方向に移送する搬出装置（２０）とを備えている、バッグインボックスの充填機。

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