JP2005041559A - 製袋包装機の横シール機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 揺動キャリッジを揺動させる製袋包装機の横シール機構において、高速化や間欠運転に容易に対応できるようにする。
【解決手段】 製袋包装機の横シール機構は、一対のシールジョー５１ａ，５１ｂと、駆動ユニット１６１を有するシールジョー移動機構１６０と、揺動キャリッジ１１０と、揺動キャリッジ１１０を揺動させる揺動機構１７０とを備える。揺動キャリッジ１１０は、回動軸を中心に回動するように軸支持され、シールジョー５１ａ，５１ｂおよびシールジョー移動機構１６０が組み込まれている。駆動ユニット１６１は、回動軸の真下に配置され、揺動キャリッジ１１０に支持される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、製袋包装機の横シール機構、特に、筒状にした包材の縦および横をシールして製袋しつつ被包装物の充填を行う製袋包装機の横シール機構に関する。

袋を製造しながら袋の内部にスナック菓子などの被包装物を充填して製袋包装する装置として、従来から製袋包装機が存在している。例えば、ピロー包装機と呼ばれる縦型の製袋包装機では、フィルムロールから送り出されたシート状のフィルムをフォーマーおよびチューブによって筒状に成形し、縦シール機構により筒状フィルムの重ねられた縦の縁を熱シール（熱溶着）して筒状フィルムとする。そして、最終的に袋となる筒状フィルムの内部にチューブから被包装物を充填して、チューブ下方の横シール機構によって袋の上端部と後続の袋の下端部とにまたがって熱シールした後、その熱シール部分（横シール部分）の中央をカッターで切断する。

このような製袋包装機の横シール機構としては、袋となる筒状フィルムを両側から一対のシール部により挟み込んで熱シールを施すものが多いが、しごき動作や筒状フィルムの搬送に対応させるために一対のシール部を上下に移動させる構造については、幾つかのタイプが存在する。そのうちの１つに、回動軸を中心に回動する揺動架台の一端に両シール部を配置させ、揺動架台を揺動させることで両シール部を上下に動かす構造が存在する（例えば、特許文献１および特許文献２を参照。）。
特開昭５６−９５８０８号公報 特開平２−２４２７０８号公報

ところで、シール部を揺動させて上下に移動させるタイプの横シール機構においても、一対のシール部で筒状フィルムを挟み込ませるために、一対のシール部を筒状フィルムに当接・離反させるための駆動ユニットが必要となる。そして、この駆動ユニットは、横シール機構の構造を無用に複雑化させないために、特許文献１の装置のように、シール部とともに揺動架台に支持されていることが望ましい。

一方、最近の製袋包装機には種々の要求が課せられており、例えば高速化や間欠運転実施への対応も要求として挙げられるようになっている。

しかし、特許文献１や特許文献２の装置では、揺動架台を揺動させるための駆動ユニットを構成する流体シリンダやモータに大きな力が作用する構造となっている。特許文献１の装置においては、回動軸となるクランク軸５６に対して比較的重量のある、シール部の当接・離反用の流体シリンダが、平面的に離れた場所に配置されている。このため、特許文献１の装置では、揺動架台が揺動するときに揺動架台に大きな慣性力が生じる。特許文献２の装置においては、揺動架台の一端にシール部が配置されるとともに他端が回動中心となっているため、揺動架台が揺動するときには自然と大きな慣性力が生じる。このように揺動架台の揺動に従って大きな慣性力が発生すると、揺動架台の揺動用駆動ユニット（モータ等）に大きな負担がかかるとともに、高速化や間欠運転における一時揺動停止の動きなどに追随することが難しくなる。このような問題を解消するために揺動用駆動ユニットのサイズを大きくすると、コストアップとなったり、揺動架台の揺動時の慣性力がさらに大きくなったりする恐れがある。

本発明の課題は、シール部を支持する揺動架台を揺動させるタイプの横シール機構において、揺動のための駆動ユニットに大きな負荷がかからないようにしつつ、高速化や間欠運転にも容易に対応できるようにすることにある。

請求項１に係る製袋包装機の横シール機構は、筒状にした包材の縦および横をシールして製袋しつつ被包装物の充填を行う製袋包装機の横シール機構であって、一対のシール部と、シール部移動機構と、揺動架台と、揺動機構とを備えている。シール移動機構は、一対のシール部を筒状の包材に当接および離反するように移動させる機構であり、第１駆動ユニットを有している。揺動架台は、回動軸を中心に回動するように軸支持されている。この揺動架台に、シール部およびシール部移動機構が支持される。揺動機構は、揺動架台に力を加えて、回動軸を中心に揺動架台を回動させる。この揺動機構は、第２駆動ユニットを有している。そして、シール部移動機構の第１駆動ユニットは、回動軸の真上あるいは真下に配置され、揺動架台に支持される。

ここでは、第１駆動ユニットを作動させることで、シール部が筒状の包材に当接・離反して筒状の包材の横をシールする。また、第２駆動ユニットを作動させることで、シール部を揺動させて上下させ、シール時において包材の移動にシール部を追随させたり、シール前において包材をしごいたりすることができる。包材をしごくとは、包材を横にシールするときに被包装物が噛み込まないように包材を両側から絞って包材よりも速い速度でシール部を動かし被包装物を下方に落とすことをいう。

そして、このような横シール機構において、ここでは、シール部を筒状の包材に当接・離反させるためのシール移動機構の第１駆動ユニットを、回動軸の真上あるいは真下に配置して揺動架台に支持させている。したがって、第１駆動ユニットの重量が大きい場合にも、揺動架台を回動軸を中心に回動させる際の慣性力は非常に小さいものとなる。すなわち、第１駆動ユニットが回動軸から平面的に離れているとすると第１駆動ユニットの自重による回動軸を中心とする慣性モーメントが大きくなって揺動用の第２駆動ユニットに大きな負荷がかかることになるが、ここでは、第１駆動ユニットの自重が大きくても回動軸と第１駆動ユニットとの平面的距離が極めて小さいため、慣性力（回動軸を中心とする慣性モーメント）が小さく、第２駆動ユニットにかかる負担も小さくなる。そして、揺動架台の揺動時の第１駆動ユニットによる慣性力が小さいため、揺動の速度を変えたり揺動を一時的に停止させたりする揺動制御がやりやすくなる。このため、製袋包装機の高速化や間欠運転にも容易に対応できる。

請求項２に係る製袋包装機の横シール機構は、請求項１に記載の横シール機構であって、揺動架台は、回動軸から略水平に両側に延びており、一端に一対のシール部が配置され、他端に入力部が配置される。入力部は、揺動架台において揺動機構からの力を受ける部位である。

ここでは、揺動架台の一端にシール部を配置し且つ他端の入力部で揺動機構からの力を受ける構成としているため、揺動によるシール部の移動距離を長くすることができているとともに揺動機構に対する揺動架台からの反力を比較的小さく抑えることができている。

請求項３に係る製袋包装機の横シール機構は、請求項１又は２に記載の横シール機構であって、第１駆動ユニットは、平面視において、回動軸と重なる。

請求項４に係る製袋包装機の横シール機構は、請求項１から３のいずれかに記載の横シール機構であって、第１駆動ユニットは、第１モータを含んでいる。

ここでは、第１モータの回転を利用する第１駆動ユニットによって一対のシール部を移動させ筒状の包材に当接・離反させる構成としている。そして、横シールに必要な力を発生させるためにモータはある程度の重量のものとなってしまうが、ここでは、第１モータを含む第１駆動ユニットが回動軸の真上あるいは真下に配置されるため、第１モータの自重による回動軸を中心とする慣性モーメントが大きくなってしまい揺動用の第２駆動ユニットに大きな負荷がかかるようなことが抑えられる。

請求項５に係る製袋包装機の横シール機構は、請求項４に記載の横シール機構であって、第１駆動ユニットは、第１モータの回転を減速する減速機をさらに含んでいる。そして、第１モータおよび減速機は、ともに回動軸の真上あるいは真下に配置されている。

ここでは、第１モータに加え減速機が第１駆動ユニットに含まれているが、これらの重量物の自重が揺動架台に作用しても、その力は平面的に揺動架台の回動軸のごく近傍に作用するため、揺動架台の揺動による慣性モーメントはそれほど大きなものとはならない。

請求項６に係る製袋包装機の横シール機構は、請求項１から５のいずれかに記載の横シール機構であって、第２駆動ユニットは、第２モータを含んでいる。また、揺動機構は、第２モータの回転運動を揺動架台に加える往復運動に変換するクランク機構をさらに有している。そして、請求項６に係る製袋包装機の横シール機構は、制御部をさらに備えている。制御部は、揺動架台の揺動制御を行い、第２モータを正転させる第１制御モードと第２モータを逆転させる第２制御モードとを有している。

ここでは、第２モータの回転をクランク機構で往復運動に変え、その力を揺動架台に作用させている。そして、揺動制御を行う制御部は、第２モータを正転させる第１制御モードだけではなく、第２モータを逆転させる第２制御モードも有している。したがって、クランク機構が固定的な機構であって調整がきかない場合にも、正転・逆転を繰り返し、そのときの正転・逆転の第２モータの回転量を調整することで、クランク機構が揺動架台を動かす量を調整することができる。これにより、揺動によるシール部の移動量を調整することができる。

また、ここでは、正転と逆転とを切り替えることができるが、その切り替え時においては、揺動架台の揺動による慣性モーメントが比較的小さくなっているため、第２モータにあまり負担をかけることなくスムーズに切り替えを行うことができる。

なお、クランク機構を有しているため、正転又は逆転の一方向のみの回転を第２モータにさせることで搖動架台を動かすことも可能である。この場合には、クランク機構を変えなければ揺動量が一定になってしまうデメリットがあるが、第２モータの負担軽減や第２モータへのグリースの供給容易性の観点からはメリットが生じる。

請求項７に係る製袋包装機の横シール機構は、請求項６に記載の横シール機構であって、クランク機構は、自動あるいは手動で伸び縮みするロッドを含んでいる。

ここでは、ロッドの長さを変えることができ、それによってクランク機構が揺動架台を動かす量を変えることができる。これにより、揺動によるシール部の移動量を調整することができる。

請求項８に係る製袋包装機の横シール機構は、請求項２に記載の横シール機構であって、揺動架台は、入力部の回動軸からの距離が自動あるいは手動で可変である。

ここでは、クランク機構が揺動架台を動かす量を変えることができなくても、揺動架台の入力部と回動軸との距離を変えることができる。このため、揺動量を変えることができ、揺動によるシール部の移動量を調整することができる。

本発明では、第１駆動ユニットを回動軸の真上あるいは真下で揺動架台に支持させているため、第１駆動ユニットの重量が大きくても、回動軸を中心に揺動架台を回動させる際の慣性力は非常に小さいものとなる。したがって、第２駆動ユニットにかかる負担も小さくなり、揺動の速度を変えたり揺動を一時的に停止させたりする揺動制御がやりやすくなる。このため、製袋包装機の高速化や間欠運転にも容易に対応できる。

〔全体概略〕
本発明の一実施形態に係る縦型の製袋包装機３を図１に示す。この製袋包装機３は、被包装物となるポテトチップス等の食品をフィルムで覆い、筒状となったフィルムを縦および横にシールして袋を製造する機械である。

被包装物は、製袋包装機３の上方に設けられた計量機２から、原則として所定量ずつ落下してくる。計量機２は、フィーダ、プールホッパ２４、計量ホッパ２５、集合排出シュート２６などから構成される組み合わせ計量装置である。

製袋包装機３は、被包装物の袋詰めを行う本体部分である製袋包装ユニット５（図３参照）と、この製袋包装ユニット５に袋となるフィルムＦを供給するフィルム供給ユニット６と、両ユニット５，６の駆動部分の動きを制御する制御装置９０（図２参照）とから構成されている。

〔フィルム供給ユニット〕
フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５の成形機構１３に対してシート状のフィルムＦを供給するユニットであって、製袋包装ユニット５に隣接して設けられている。このフィルム供給ユニット６では、フィルムＦが巻かれたフィルムロール６ｂがセットされており、このフィルムロール６ｂからフィルムＦが繰り出される。

フィルムロール６ｂから繰り出されるフィルムＦは、フィルムロール６ｂを回転させる送出モータ６ａ（図２参照）の作動により送り出され、後述する製袋包装ユニット５のプルダウンベルト機構１４の作動により製袋包装ユニット５側に引っ張られて、搬送が為される。送出モータ６ａやプルダウンベルト機構１４の動きは制御装置９０によって制御されるが、間欠運転制御が行われているときなどには、搬送中のフィルムＦにたるみが発生したり搬送されているフィルムＦが蛇行したりする不具合が生じる恐れがある。このような不具合を抑えるために、フィルム供給ユニット６は、図４および図５に示すフィルム張力調整機構６０を備えている。

＜フィルム張力調整機構＞
フィルム張力調整機構６０は、フィルムロール６ｂから繰り出されたフィルムＦを製袋包装ユニット５の成形機構１３（後述するフォーマー１３ａおよびチューブ１３ｂ）へと供給されるフィルムＦの張力が所定範囲から逸脱しないように調整する機構であって、主として、テンションローラ６１（フィルム張り部材）と、ローラ支持レバー６２と、エアーダンパ６７（移動抑制部材）とから構成されている。

テンションローラ６１は、フィルム供給ユニット６の他の搬送ローラ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ・・・と同様に左右に長く延びるローラであり、図４および図５に示すように、搬送ローラ６０ａと搬送ローラ６０ｂとの間にあるフィルムＦに対して重力によって下向きの力を作用させている。

このテンションローラ６１の左右両端は、それぞれ、ローラ支持レバー６２の先端部に軸支持されている。ローラ支持レバー６２は、基端がピン部材６２ａを介して固定部材６２ｂに軸支持されている。固定部材６２ｂは、製袋包装機３の固定フレームに固定される部材である。したがって、テンションローラ６１は、ローラ支持レバー６２の基端を中心に回転自在に支持されており、自重やローラ支持レバー６２の重量などをフィルムＦに下向きに作用させることになる。これにより、フィルムＦには、張力が発生する。

エアーダンパ６７は、ロッド６４と、シリンダ６５と、スピードコントローラ６６とから構成されている。ロッド６４は、シリンダ６５と一対のものであり、シリンダ６５から延び、その先端がピン部材６３を介してローラ支持レバー６２の中間部に回転自在に連結されている。シリンダ６５は、ピン部材６８を介して固定部材６９に軸支持されている。固定部材６９も、固定部材６２ｂと同様に、製袋包装機３の固定フレームに固定される部材である。スピードコントローラ６６は、シリンダ６５の内部と外部とを行き来する空気の流れを調整する調整弁である。ここでは、ロッド６４がシリンダ６５に対して上向きに移動する際に、スピードコントローラ６６において空気の流れが絞られ、ロッド６４の移動に対して強い抵抗力が生じる。一方、ロッド６４がシリンダ６５に対して下向きに引っ込むように移動する際には、そのロッド６４の移動に対して殆ど抵抗力は生じない。

すなわち、エアーダンパ６７は、図４および図５（ａ）の矢印Ａ１１のようにテンションローラ６１が上向きに旋回する動きをするときには、そのテンションローラ６１の上向きの移動に対して強い抵抗力を作用させるが、図４および図５（ｂ）の矢印Ａ１２のようにテンションローラ６１が下向きに旋回する動きをするときには、そのテンションローラ６１の下向きの移動に対して殆ど抵抗力を作用させない。また、エアーダンパ６７は、テンションローラ６１が移動していないときには、テンションローラ６１に対して上向きの力も下向きの力も作用させない。

なお、エアーダンパ６７には、高圧エアーなどは供給されていない。

〔製袋包装ユニット〕
製袋包装ユニット５は、図３に示すように、シート状で送られてくるフィルムＦを筒状に成形する成形機構１３と、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｍという。）を下方に搬送するプルダウンベルト機構１４と、筒状フィルムＦｍの重なり部分を縦にシールする縦シール機構１５と、筒状フィルムＦｍを横にシールすることで袋Ｂの上下の端部を封止する横シール機構１７とを有している。

＜成形機構１３＞
成形機構１３は、チューブ１３ｂと、フォーマー１３ａとを有している。チューブ１３ｂは、円筒形状の部材であり、上下端が開口している。このチューブ１３ｂの上端の開口部には、計量機２で計量された被包装物Ｃが投入される。フォーマー１３ａは、チューブ１３ｂを取り囲むように配置されている。このフォーマー１３ａの形状は、フィルムロール６ｂから繰り出されてきたシート状のフィルムＦがフォーマー１３ａとチューブ１３ｂとの間を通るときに筒状に成形されるような形状となっている（図３参照）。また、成形機構１３のチューブ１３ｂやフォーマー１３ａは、製造する袋の大きさに応じて取り替えることができる。

＜プルダウンベルト機構１４＞
プルダウンベルト機構１４は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍを吸着して下方に搬送する機構であり、図３に示すように、チューブ１３ｂを挟んで左右両側にそれぞれベルト１４ｃが設けられている。プルダウンベルト機構１４では、吸着機能を有するベルト１４ｃを駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって回して筒状フィルムＦｍを下方に運ぶ。なお、図３においては、駆動ローラ１４ａ等を回転させるローラ駆動モータの図示を省略している。

＜縦シール機構１５＞
縦シール機構１５は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍの重なり部分を、一定の圧力でチューブ１３ｂに押しつけながら加熱して縦にシールする機構である。この縦シール機構１５は、チューブ１３ｂの正面側に位置しており、ヒーターや、そのヒーターにより加熱され筒状フィルムＦｍの重なり部分に接触するヒータベルトを有している。また、縦シール機構１５は、図示しないが、ヒータベルトをチューブ１３ｂに近づけたり遠ざけたりするための駆動装置も備えている。

＜横シール機構１７＞
横シール機構１７は、成形機構１３、プルダウンベルト機構１４および縦シール機構１５の下方に配置されている。横シール機構１７は、ヒーターを内蔵する一対のシールジョー５１を含む機構である（図３参照）。

図３では図示を省略しているが、横シール機構１７は、図６および図７に示すように、一対のシールジョー５１同士を接近・離反させるシールジョー移動機構１６０と、そのシールジョー移動機構１６０やシールジョー５１を搭載する揺動キャリッジ１１０と、回動軸Ｏ−Ｏを中心に揺動キャリッジ１１０を回動（揺動）させる揺動機構１７０とをさらに備えている。

一対のシールジョー５１は、前側シールジョー５１ａおよび後側シールジョー５１ｂであり、それぞれが筒状フィルムＦｍの前側および後側に位置するように、揺動キャリッジ１１０の前端部１１０ａにおいて支持されている。一対のシールジョー５１は、後述するように、互いに押しつけ合う状態で筒状フィルムＦｍを挟持し、袋の上下の端部となる筒状フィルムＦｍの一部分に圧力および熱を加えてシールを施す。

また、シールジョー５１の片方の内部には、図示しないカッターが内蔵されている。このカッターは、シールジョー５１による横シール部分の高さ方向の中心位置において、袋Ｂと後続の筒状フィルムＦｍとを切り離す役割を果たす。

揺動キャリッジ１１０は、回動軸Ｏ−Ｏを中心に回動するように、軸受１５８，１５９によって軸支持されている（図７参照）。具体的には、揺動キャリッジ１１０から左右に延びる左側揺動軸部材１５８ａ，右側揺動軸部材１５９ａが、軸受１５８，１５９に軸支持されている。揺動キャリッジ１１０は、回動軸Ｏ−Ｏから前後それぞれに略水平に延びており、前端部１１０ａにシールジョー５１が配置され、後端部１１０ｂに揺動機構１７０のロッド１７５からの力の入力を受ける入力部１１５が配置されている。

揺動キャリッジ１１０は、主として、左右フレーム１１１，１１２と、それらを中央および後部において結ぶ連結部材１１３，１１４とから構成されている。入力部１１５は、連結部材１１４の左右中央部に固定されている（図６および図９参照）。また、左側揺動軸部材１５８ａ，右側揺動軸部材１５９ａは、左右フレーム１１１，１１２の前後方向の中央部の外面に固定されている。

シールジョー移動機構１６０は、一対のシールジョー５１が筒状フィルムＦｍに当接および離反するように移動させる機構であり、揺動キャリッジ１１０に組み込まれている。シールジョー移動機構１６０は、主として、駆動ユニット１６１と、駆動ユニット１６１からの回転出力を前側シールジョー５１ａおよび後側シールジョー５１ｂの前後往復運動に変換するリンク機構とから構成されている。このリンク機構は、主として、回動板１６２と、前連結部材１６３と、後連結部材１６４と、後側シールジョー固定部材１６５と、左右連結バー１６６と、左右連結バー１６６の左右両端から前側に延びる前後バー１６８と、前後バー１６８の先端同士を結ぶ前側シールジョー固定部材１６９とから構成されている。

駆動ユニット１６１は、ジョー押圧用モータ１６１ａと、減速機１６１ｂとから構成されており、回転軸が鉛直になるように上下に長く配置されている。そして、駆動ユニット１６１は、ジョー押圧用モータ１６１ａの上側に配置される減速機１６１ｂの上部取り付け板が、揺動キャリッジ１１０の連結部材１１３の中央部分にボルトで締結固定されている。すなわち、駆動ユニット１６１は、揺動キャリッジ１１０の概ね中央部分から吊り下げられるように固定されている。また、図７から明らかなように、駆動ユニット１６１のジョー押圧用モータ１６１ａおよび減速機１６１ｂは、回動軸Ｏ−Ｏの真下に位置している。すなわち、駆動ユニット１６１のジョー押圧用モータ１６１ａおよび減速機１６１ｂは、平面視において回動軸Ｏ−Ｏと重なっている。

回動板１６２は、駆動ユニット１６１の減速機１６１ｂの上部に突出する出力回転軸に固定されている。前連結部材１６３は、回動板１６２の一端にピン部材１６３ａにより軸支時されており、後連結部材１６４は、回動板１６２の他端にピン部材１６４ａにより軸支時されている。後側シールジョー固定部材１６５は、その左右方向の中央部が、前連結部材１６３の前端にピン部材１６３ｂにより軸支時されており、その左右方向の両端部が、前後バー１６８に対して前後スライド移動が可能なスライド部材１６７に固定されている。そして、後側シールジョー固定部材１６５には、後側シールジョー５１ｂが固定される。左右連結バー１６６は、その左右方向の中央部が、後連結部材１６４の後端にピン部材１６４ｂにより軸支時されている。左右連結バー１６６の左右方向の両端部から前方に向けては、それぞれ前後バー１６８が延びている。これらの前後バー１６８は、揺動キャリッジ１１０の左右フレーム１１１，１１２の中央部および前部に固定されている４つのスライド支持部材１６８ａによって、揺動キャリッジ１１０に対して前後スライド自在に支持されている。そして、前側シールジョー固定部材１６９は、左右の両前後バー１６８の先端同士を結ぶように左右に延びており、前側シールジョー５１ａを固定している。

揺動機構１７０は、揺動キャリッジ１１０に上下往復の力を加えて、図６の矢印Ａ３に示すように、回動軸Ｏ−Ｏを中心に揺動キャリッジ１１０を回動（揺動）させる。この揺動機構１７０は、主として、揺動駆動ユニット１７２と、揺動駆動ユニット１７２の回転出力を上下往復運動に変換するクランク機構とから構成されている。クランク機構は、主として、偏芯支持板１７３と、ロッド１７５とから構成される。

揺動駆動ユニット１７２は、揺動用モータ１７２ａと、減速機１７２ｂとから構成されている。揺動駆動ユニット１７２の回転軸が左右に延びるように、揺動駆動ユニット１７２は固定部材１５４に吊り下げられるように固定されている。固定部材１５４の左右両端は梁部材１５１，１５２に固定されており、梁部材１５１，１５２は、さらに別の梁部材１５３，１５５などを介して製袋包装機３の固定フレームと一体化されている。

揺動駆動ユニット１７２の減速機１７２ｂの出力回転軸には、図６に示す偏芯支持板１７３が固定されている。偏芯支持板１７３は、片面の中央部分が減速機１７２ｂの出力回転軸に固定されている一方、反対側の面では回転中心となる中央部分から偏芯した位置においてピン部材１７４を介してロッド１７５の上端を軸支持している。したがって、偏芯支持板１７３が回転すると、ロッド１７５の上端は、水平な揺動駆動ユニット１７２の回転中心の周りを旋回する動きを行うことになる。一方、ロッド１７５の下端は、ピン部材１７６を介して揺動キャリッジ１１０の入力部１１５にピン支持されている。この入力部１１５は、揺動キャリッジ１１０の回動軸Ｏ−Ｏに対して旋回自在である。したがって、揺動用モータ１７２ａが作動し、偏芯支持板１７３が回転すると、ロッド１７５が入力部１１５を上下方向に移動させ、揺動キャリッジ１１０が回動軸Ｏ−Ｏを中心に回動する。

なお、ロッド１７５は手動で伸び縮みするロッドとなっており、ロッド１７５の長さを調整することで揺動キャリッジ１１０の回動角度を変えることができる。このようにして揺動キャリッジ１１０の回動角度を変えれば、最終的には揺動キャリッジ１１０の前端部１１０ａに配置されているシールジョー５１の上下方向の移動量を変えることができる。

〔制御装置〕
制御装置９０は、計量機２の制御および製袋包装機３の制御を行うものであって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されている。制御装置９０は、図１および図２に示す操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８から入力された操作や設定に従って、フィルム供給ユニット６においてフィルムローラ６ｂを回転させてフィルムＦを繰り出させる送出モータ６ａや、製袋包装ユニット５の各機構の駆動部分などを制御する。また、制御装置９０は、計量機２のフィーダ、プールホッパ２４、計量ホッパ２５などの駆動を制御する。さらに、制御装置９０は、計量機２および製袋包装機３にある各種センサから必要な情報を取り込み、その情報を各種制御において利用する。

また、制御装置９０は、連続的に計量および製袋包装を行う連続運転制御に加え、間欠的に計量および製袋包装を行う間欠運転制御を行うことができる。間欠運転制御では、製袋包装機３において、フィルム供給ユニット６から間欠的にフィルムＦが製袋包装ユニット５へと供給され、製袋包装ユニット５において袋が間欠的に製造される。

そして、制御装置９０は、揺動機構１７０の揺動用モータ１７２ａの制御において、原則として、揺動用モータ１７２ａを正転させる第１制御モードと揺動用モータ１７２ａを逆転させる第２制御モードとを繰り返す。しかし、第１制御モードあるいは第２制御モードだけにより適切な揺動制御が可能な場合には、揺動用モータ１７２ａを同じ方向に回転させ続ける揺動制御が行われる。

〔フィルム供給におけるフィルム張力調整機構の動作〕
図４に示すように、フィルムロール６ｂから製袋包装ユニット５のフォーマー１３ａおよびチューブ１３ｂに送られるフィルムＦは、テンションローラ６１によって張力が常に作用している状態となっている。

フィルムＦは、送出モータ６ａの駆動によってフィルムロール６ｂが回転することによって送り出されるとともに、プルダウンベルト機構１４のローラ駆動モータの駆動によって製袋包装ユニット５側に引っ張られる。したがって、制御装置９０が送出モータ６ａおよびプルダウンベルト機構１４のローラ駆動モータを連動制御することによって、フィルムＦに過剰な張力が作用したりたるみが発生したりすることが抑えられる。これに加えて、テンションローラ６１が上下に動くことで、より確実にフィルムＦの過剰張力の作用やたるみの発生などが抑制されている。

しかし、間欠運転制御においては、頻繁にフィルムＦの供給停止状態と供給実施状態とが入れ替わる。そして、その度にフィルムＦに張力の変化が生まれることになる。このときには、テンションローラ６１が連続運転制御のときよりも大きく上下に動くことになる。フィルムＦの供給停止状態から供給実施状態に移るときには、フィルムＦが急激にプルダウンベルト機構１４に引っ張られる。すると、テンションローラ６１よりも製袋包装ユニット５側にあるフィルムＦに大きな張力が作用し、テンションローラ６１がフィルムＦに引っ張られて上に移動してしまうこともある（図５（ａ）参照）。このテンションローラ６１の移動に対しては、エアーダンパ６７が作動して、大きな抵抗力が作用することになる。テンションローラ６１が上に移動してローラ支持レバー６２が図５（ａ）の矢印Ａ１１の方向に旋回すると、ロッド６４がローラ支持レバー６２の旋回に従って上に持ち上げられるが、そのロッド６４の上向きの移動に応じてシリンダ６５の内部から外部へと出ようとする空気が、スピードコントローラ６６において大きな抵抗を受ける。このため、フィルムＦに大きな力で引っ張られても、テンションローラ６１は、上に行くほどエアーダンパ６７から強い抵抗力を受け、フィルムＦによる引き上げの力に対抗できる下向きの力をフィルムＦに対して作用させることになる。したがって、エアーダンパ６７がないと仮定すればテンションローラ６１が上に移動するときの慣性でテンションローラ６１がフィルムＦから浮き上がってフィルムＦの蛇行やたるみの発生の恐れがある場合においても、実際にはエアーダンパ６７が働くことによってテンションローラ６１からフィルムＦに作用する下向きの力が大きくなり、テンションローラ６１が確実にフィルムＦを押さえ、フィルムＦの蛇行やたるみの発生を抑えるようになっている。

一方、エアーダンパ６７は、テンションローラ６１が移動したときにだけ力を作用させるものであるため、テンションローラ６１が大きく移動しないときにはフィルムＦに過剰な力を作用させることはない。

反対に、フィルムＦの供給実施状態から供給停止状態に移るときには、フィルムＦの搬送速度が急激に落ちるため、フィルムロール６ｂからのフィルムＦの繰り出し動作の停止が遅れたような場合には、フィルムＦの張力が急に小さくなることも想定される。このようなときには、テンションローラ６１が図５（ｂ）の矢印Ａ１２で示すように下降してフィルムＦの張力を高く維持することが望まれる。そして、ここでは、エアーダンパ６７を設けているものの、そのエアーダンパ６７はテンションローラ６１の下向きの移動に対して殆ど抵抗力を作用させないものであるため、テンションローラ６１がスムーズに下降してフィルムＦの張力を維持することになる。

〔製袋包装ユニットの横シール動作〕
次に、図８を参照して、横シール機構１７による筒状フィルムＦｍの横シール動作について説明する。

縦シールが施された筒状フィルムＦｍが横シール機構１７に降りてくると、図８（ａ）の矢印Ａ１で示すように、シールジョー移動機構１６０の駆動ユニット１６１が作動して両シールジョー５１ａ，５１ｂが筒状フィルムＦｍに近づいてくる。このときには、図８（ｂ）に示すように、揺動駆動ユニット１７２のロッド１７５の上端が最も低い位置にあり、両シールジョー５１ａ，５１ｂは反対に最も高い位置にある。そして、両シールジョー５１ａ，５１ｂは、少し隙間をあけた状態で筒状フィルムＦｍを前後両側から挟み込み、揺動機構１７０の作動によって筒状フィルムＦｍをしごくように下降する。このしごき動作によって、これから横シールする筒状フィルムＦｍの一部分近くに浮遊している被包装物が下に落とされ、横シール時における被包装物の横シール部分への噛み込みが抑えられる。しごき動作においては、揺動機構１７０の揺動用モータ１７２ａが作動して、クランク機構のロッド１７５が上に持ち上げられる。これにより、揺動キャリッジ１１０が回動軸Ｏを中心に回動し、揺動キャリッジ１１０の前端部１１０ａに配置されている両シールジョー５１ａ，５１ｂが下降する。

両シールジョー５１ａ，５１ｂが所定位置まで下降すると、シールジョー移動機構１６０の駆動ユニット１６１がさらに作動して、両シールジョー５１ａ，５１ｂが筒状フィルムＦｍを完全に挟み込んで、熱を加えて押圧する。これにより、筒状フィルムＦｍが、横にシールされ、横シール部分の高さ方向の中心位置において図示しないカッターによって上下に分断される。

図９に、シールジョー移動機構１６０の駆動ユニット１６１の作動による両シールジョー５１ａ，５１ｂの動きを示す。駆動ユニット１６１が作動して回動板１６２が回動すると、両連結部材１６３，１６４が回動軸Ｏ−Ｏから離れるように移動する。これに従って、後側シールジョー固定部材１６５が前側に移動し、それに固定されている後側シールジョー５１ｂも前側に移動する。一方、後連結部材１６４が後側に移動すると、それに従って、左右連結バー１６６、前後バー１６８および前側シールジョー固定部材１６９が後側にスライドする。これにより、前側シールジョー５１ａも後側に移動する。

〔製袋包装機の特徴〕
（１）
製袋包装機３では、フィルム供給ユニット６により製袋包装ユニット５に供給されるフィルムＦに、テンションローラ６１によって、張力が作用するようになっている。したがって、フィルムＦの供給において所定範囲の張力の変化が発生しても、テンションローラ６１により生じている張力よりも小さい変化であれば、フィルムＦの蛇行やたるみは殆ど発生しない。

しかし、製袋包装機３では、フィルム供給ユニット６から製袋包装ユニット５へと間欠的にフィルムＦを供給する間欠運転制御が行われるため、頻繁にフィルムＦの供給停止状態と供給実施状態とが入れ替わることがある。したがって、その度にフィルムＦには張力の変化が生まれることになる。例えば、フィルムＦの供給が一時的に止まっている状態からフィルムＦの供給を急激に行う状態にかけては、フィルムＦが製袋包装ユニット５側に引っ張られてフィルムＦの張力が一時的に非常に高くなってしまう恐れがある。この張力がテンションローラ６１によりフィルムＦに生じている張力よりも大きくなったりすると、テンションローラ６１がフィルムＦから浮き上がってしまってフィルムＦが蛇行したりたるんだりすることがある。そうなると、製袋包装ユニット５における袋の製造に不具合が生じることも出てくる。

これに対し、製袋包装機３では、テンションローラ６１がフィルムＦから離れてしまうといった不具合を、エアーダンパ６７によって抑えている。フィルムＦに大きな張力が作用してテンションローラ６１がフィルムＦから離れる向きに移動するときに、ここでは、エアーダンパ６７がテンションローラ６１の移動に抗する力をテンションローラ６１に作用させる。これにより、移動前に較べてテンションローラ６１がエアーダンパ６７から受けた力の分だけ大きな力をフィルムＦに対して下向きに作用させるようになり、間欠運転などに起因してフィルムＦに作用する大きな張力に対抗できるだけの力を、テンションローラ６１がフィルムＦに作用させる。すなわち、テンションローラ６１が移動してしまうほど大きな力でフィルムＦが引っ張られるようなときには、エアーダンパ６７がテンションローラ６１に下向きの力を加え、フィルムＦからテンションローラ６１が浮き上がってしまう不具合を抑える。これにより、間欠運転などでフィルムＦに通常よりも大きな力がかかったときにも、フィルムＦが蛇行したりたるんだりする不具合を抑えることができている。

一方、エアーダンパ６７はテンションローラ６１が移動したときにだけ力を作用させるものであるため、通常においては、フィルムＦに過剰な力は作用しない。

（２）
製袋包装機３のフィルム供給ユニット６のフィルム張力調整機構６０では、モータ、油圧発生装置、空気圧発生装置といった動力を使うものは用いず、エアーダンパ６７によってテンションローラ６１が移動したときにフィルムＦに作用する力が大きくなるような構造を実現している。したがって、製袋包装機３の設置コストやランニングコストを低く抑えることができている。

なお、上記実施形態ではエアーダンパ６７を採用しているが、これに代えて油圧ダンパや摩擦部材などを使った無動力の抵抗力発生装置を採用することも可能である。

（３）
製袋包装機３の横シール機構１７では、シールジョー移動機構１６０の駆動ユニット１６１のジョー押圧用モータ１６１ａを作動させることで、一対のシールジョー５１が筒状フィルムＦｍに当接・離反して筒状フィルムＦｍの横をシールする。また、揺動機構１７０の揺動駆動ユニット１７２の揺動用モータ１７２ａを作動させることで、揺動キャリッジ１１０を揺動させて一対のシールジョー５１を上下させ、横シール時において筒状フィルムＦｍの下降にシールジョー５１を追随させたり、横シール前において筒状フィルムＦｍをしごいたりすることができている。

そして、このような横シール機構１７において、ここでは、一対のシールジョー５１を筒状フィルムＦｍに当接・離反させるためのシールジョー移動機構１６０の駆動ユニット１６１を、回動軸Ｏ−Ｏの真下に配置して揺動キャリッジ１１０に支持させている。したがって、ジョー押圧用モータ１６１ａおよび減速機１６１ｂから構成され重量が大きい駆動ユニット１６１が揺動キャリッジ１１０に組み込まれてはいるが、回動軸Ｏ−Ｏを中心に揺動キャリッジ１１０を回動させる際の慣性モーメントは比較的に小さいものとなっている。すなわち、駆動ユニット１６１が回動軸Ｏ−Ｏから平面的に離れていると仮定すると駆動ユニット１６１の自重による回動軸Ｏ−Ｏを中心とする慣性モーメントが大きくなって揺動用モータ１７２ａに大きな負荷がかかることになるが、ここでは、駆動ユニット１６１の自重が大きくても回動軸Ｏ−Ｏと駆動ユニット１６１との平面的距離が極めて小さいため（図７参照）、回動軸Ｏ−Ｏを中心とする揺動キャリッジ１１０の慣性モーメントが小さくなっており、揺動駆動ユニット１７２にかかる負担が小さくなっている。そして、揺動キャリッジ１１０の揺動時における駆動ユニット１６１による慣性モーメントが小さくなっているため、揺動の速度を変えたり揺動を一時的に停止させたりする揺動制御がやりやすくなっている。

（４）
製袋包装機３の横シール機構１７では、揺動キャリッジ１１０の前端部１１０ａにシールジョー５１を配置し、且つ、揺動キャリッジ１１０の後端部１１０ｂに入力部１１５を配置している。そして、入力部１１５で揺動機構１７０のロッド１７５からの力を受ける構成としている。このため、揺動によるシールジョー５１の上下移動距離を比較的長くすることができているとともに、揺動機構１７０に対する揺動キャリッジ１１０からの反力を比較的小さく抑えることができている。

（５）
製袋包装機３の横シール機構１７では、揺動用モータ１７２ａの回転をクランク機構で往復運動に変え、その力を揺動キャリッジ１１０に作用させている。そして、揺動制御を行う制御装置９０は、揺動用モータ１７２ａを正転させる第１制御モードだけではなく、揺動用モータ１７２ａを逆転させる第２制御モードも有している。そして、揺動用モータ１７２ａの正転・逆転を繰り返す揺動制御を原則として行うため、そのときの正転・逆転の揺動用モータ１７２ａの回転量を調整することで、クランク機構が揺動キャリッジ１１０を動かす量を調整することができる。これにより、揺動によるシールジョー５１の上下移動量を調整することができる。

また、この横シール機構１７では、揺動用モータ１７２ａの正転と逆転とを切り替えているが、その切り替え時においては、揺動キャリッジ１１０の揺動による慣性モーメントが比較的小さくなっているため、揺動用モータ１７２ａにあまり負担がかからずスムーズに切り替えを行うことができている。

なお、上述のように、揺動用モータ１７２ａを正転だけ（あるいは逆転だけ）させて所定のサイクルおよび揺動角度でシールジョー５１を適切に上下移動させることが可能な場合には、揺動用モータ１７２ａの寿命や揺動用モータ１７２等の軸付近に供給するグリースの効能などの観点から、揺動用モータ１７２ａを同じ方向に回転させ続ける揺動制御を行うことが望ましい。

〔変形例〕
（Ａ）
上記実施形態のフィルム供給ユニット６では、スピードコントローラ６６は、ロッド６４がシリンダ６５に対して上向きに移動する際に強い抵抗力を生みだし、ロッド６４がシリンダ６５に対して下向きに引っ込むように移動する際には殆ど抵抗力を生じさせていない。

これに対して、テンションローラ６１の急激な下降がフィルムＦの搬送に悪影響を及ぼす可能性がある場合には、ロッド６４がシリンダ６５に対して下向きに引っ込むように移動するときにも所定の抵抗力が発生するように構成することが考えられる。例えば、スピードコントローラを２つ配備して、テンションローラ６１が上向きに移動するときの抵抗力とテンションローラ６１が下向きに移動するときの抵抗力とをそれぞれ適切な値に調整することが可能である。

（Ｂ）
上記実施形態の横シール機構１７では、図７に示すように、重量物である駆動ユニット１６１のジョー押圧用モータ１６１ａおよび減速機１６１ｂを揺動キャリッジ１１０の回動軸Ｏ−Ｏの真下に位置させている。このような構造の代わりに、揺動キャリッジ１１０において回動軸Ｏ−Ｏの真上に駆動ユニット１６１を配置することもできる。この場合にも、駆動ユニット１６１の重量が揺動時に及ぼす慣性モーメントが小さくなり、上記（３）と同様の効果を得ることができる。

（Ｃ）
上記実施形態の横シール機構１７では、揺動機構１７０のロッド１７５を手動で伸び縮みする構造とし、ロッド１７５の長さを調整することで揺動キャリッジ１１０の回動角度を変えることができるようにしている。

これに代えて、ロッド１７５にエアーシリンダなどを組み込んで、自動でロッド１７５の長さを変更できるようにすることも有効である。この場合には、シールジョー５１を上下に移動させたい長さに合わせて、随時ロッド１７５の長さを自動調整して、揺動キャリッジ１１０の揺動角度を変えることができるようになる。

（Ｄ）
上記実施形態の横シール機構１７では、揺動機構１７０のロッド１７５を伸び縮みさせることで揺動キャリッジ１１０の回動角度の変更を可能にしているが、これに代えて、揺動キャリッジ１１０の回動軸Ｏ−Ｏよりも後側の部分の長さを可変とする構造を採ることも考えられる。

例えば、図１０に示すように、揺動キャリッジ１１０の回動軸Ｏ−Ｏの後側にエアーシリンダ１１０ｃを組み込み、揺動キャリッジ本体から分離させた後端部１１０ｂをエアーシリンダ１１０ｃのロッド先端に固定する。すると、エアーシリンダ１１０ｃのロッドを伸ばしているときには、揺動機構１７０が揺動キャリッジ１１０に力を加えるポイントが回動軸Ｏ−Ｏから遠くなり、揺動角度が小さくなる。一方、エアーシリンダ１１０ｃのロッドを縮めているときには、揺動機構１７０が揺動キャリッジ１１０に力を加えるポイントが回動軸Ｏ−Ｏに近くなり、揺動角度が大きくなる。したがって、エアーシリンダ１１０ｃの状態を調節すれば、揺動キャリッジ１１０の回動角度を自動変更することができるようになる。

本発明を利用すれば、製袋包装機の横シール機構において揺動のための駆動ユニットにかかる負担が小さくなり、製袋包装処理の高速化や間欠運転に対応することなどが容易となる。

本発明の一実施形態に係る製袋包装機および計量機の概略斜視図。 製袋包装機の制御ブロック図。 製袋包装機の製袋包装ユニットの概略を示す斜視構成図。 フィルム張力調整機構の側面図。 フィルム張力調整機構におけるテンションローラの動きを示す図。 横シール機構の一部透視側面図。 横シール機構の平面図。 横シール機構の動作を示す側面概略図。 横シール機構の動作を示す平面概略図。 横シール機構の変形例を示す側面概略図。

符号の説明

３ 製袋包装機
１７ 横シール機構
５１ シールジョー
５１ａ 前側シールジョー
５１ｂ 後側シールジョー
９０ 制御装置（制御部）
１１０ 揺動キャリッジ（揺動架台）
１１０ａ 揺動キャリッジの前端部
１１０ｂ 揺動キャリッジの後端部
１１９ 入力部
１５８ａ 左側揺動軸部材
１５９ａ 右側揺動軸部材
１６０ シールジョー移動機構（シール部移動機構）
１６１ 駆動ユニット（第１駆動ユニット）
１６１ａ ジョー押圧用モータ（第１モータ）
１６１ｂ 減速機
１７０ 揺動機構
１７２ 揺動駆動ユニット
１７２ａ 揺動用モータ（第２モータ）
１７３ 偏芯支持板（クランク機構）
１７５ ロッド（クランク機構）
Ｏ−Ｏ 回動軸

Claims (8)

1. 筒状にした包材の縦および横をシールして製袋しつつ被包装物の充填を行う製袋包装機の横シール機構であって、
   一対のシール部と、
   第１駆動ユニットを有し、前記一対のシール部を前記筒状の包材に当接および離反するように移動させるシール部移動機構と、
   回動軸を中心に回動するように軸支持されており、前記シール部および前記シール部移動機構を支持する揺動架台と、
   第２駆動ユニットを有し、前記揺動架台に力を加えて前記回動軸を中心に前記揺動架台を回動させる揺動機構と、
   を備え、
   前記シール部移動機構の第１駆動ユニットは、前記回動軸の真上あるいは真下に配置され前記揺動架台に支持される、
   製袋包装機の横シール機構。
2. 前記揺動架台は、前記回動軸から略水平に両側に延びており、一端に前記一対のシール部が配置され、他端に前記揺動機構からの力を受ける入力部が配置される、
   請求項１に記載の製袋包装機の横シール機構。
3. 前記第１駆動ユニットは、平面視において、前記回動軸と重なる、
   請求項１又は２に記載の製袋包装機の横シール機構。
4. 前記第１駆動ユニットは、第１モータを含んでいる、
   請求項１から３のいずれかに記載の製袋包装機の横シール機構。
5. 前記第１駆動ユニットは、前記第１モータの回転を減速する減速機をさらに含んでおり、
   前記第１モータおよび前記減速機は、ともに前記回動軸の真上あるいは真下に配置されている、
   請求項４に記載の製袋包装機の横シール機構。
6. 前記第２駆動ユニットは、第２モータを含み、
   前記揺動機構は、前記第２モータの回転運動を前記揺動架台に加える往復運動に変換するクランク機構をさらに有しており、
   前記第２モータを正転させる第１制御モードと前記第２モータを逆転させる第２制御モードとを有し前記揺動架台の揺動制御を行う制御部をさらに備えた、
   請求項１から５のいずれかに記載の製袋包装機の横シール機構。
7. 前記クランク機構は、自動あるいは手動で伸び縮みするロッドを含んでいる、
   請求項６に記載の製袋包装機の横シール機構。
8. 前記揺動架台は、前記入力部の前記回動軸からの距離が自動あるいは手動で可変である、
   請求項２に記載の製袋包装機の横シール機構。
   

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