JP2010013171A - ヒートシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一方の横シールロールの、他方の横シールロール側への押圧力の管理、コントロールが容易で、一対の横シールロールのヒートシール刃間に粒状物等を噛み込むことがあっても、シール不良の発生のおそれを有効に取り除くことができるヒートシール装置を提供する。
【解決手段】平行に配置され、相互に逆方法に回転駆動されて、予め縦シールを施された包装用フィルムに、フィルム幅方向に延びる横シールを間欠的に施す一対の横シールロール２３を具え、一方の横シールロール２３を他方の横シールロール２３に対して進退変位可能に配設するとともに、その一方の横シールロール２３を他方の横シールロール２３側へ押圧する加圧手段３３を設けてなるものであって、前記加圧手段３３を、一方の横シールロール２３の軸受ブロック２８を押圧するシリンダ３６と、このシリンダ３６と並列に配置されて、ばね力を外部調整されるばね部材３７とで構成してなる。
【選択図】図３

Description

この発明は、包装用フィルムを用いる充填包装装置に適用されて、包装用フィルムに横シールを施すヒートシール装置、なかでも、横シールロールの加圧機構に関するものであり、とくには、液状被包装物中に含まれることのある粒状物等を、一対の横シールロールのヒートシール刃間に噛み込んだ場合にもシール不良の発生を有効に防止できる、加圧力の管理、コントロール等が容易な技術を提案するものである。

この種のヒートシール装置が適用される従来の充填包装装置としては、たとえば、特許文献１に記載されているように、連続移送される包装用フィルムを半幅に折返し、その折返しフィルムの遊端部分を重ね合わせて縦シールロールにより縦シールし、この縦シール箇所によって包装用フィルムを筒状に成形し、この筒状に成形されたフィルムを横シールロールによってフィルム幅方向に横シールして包装袋の底部を成形し、これにより有底筒状に形成されたフィルム内に充填機構によって、液体などからなる被包装物を充填し、さらに、フィルムの送りとともに横シールロールにより横シールして、被包装物を充填包装してなる包装袋とした後、連続的に製造される包装袋の横シール箇所の中間部をカッタ機構により切断して単包の包装袋として搬出したり、あるいは、そのカッタ機構を停止状態とし、包装袋が連続する連包状態で搬出して、たとえば収納箱内に梱包して包装するようにしたものが知られている。

この場合、ロール状に巻かれた原反フィルムから引き出されて案内された包装用フィルムは半幅に折返され、この折返しフィルムは、前述したように縦シールロールと横シールロールとにより製袋されながら被包装物を充填されるが、この縦シールロールと横シールロールでは、それぞれ相互に接近させて平行に配置されたシールロール本体を互いに逆方向に回転駆動し、この各シールロール本体に設けられたヒートシール刃の間にフィルムを挟み込んで通過させつつ加圧、加熱することによりフィルムの内側に存在する液体や粘稠物質などの内容物を上方もしくは下方に追い出しながら、前記フィルムを溶融させて封着するようにしている。

ところで、このようにしてヒートシールされて、被包装物の充填包装に供される包装用フィルムは一般に、数十ミクロンといった極めて薄いものであり、この薄い包装用フィルムを重ね合わせて適正に熱シールするためには対をなすシールロール本体の相互に設けられたヒートシール刃間の間隔、および、ヒートシール刃間に挟み込まれる包装用フィルムに対する加圧力を適正に調整することが必要となる。

そこで、特許文献２には、連続移送されるフィルムの折返両端縁を重ねて縦シールし、かつフィルムを対向する一対の横ヒートシールロールにより挟持状態で横シールして連続包装するものにおいて、少なくとも上記一方の横ヒートシールロールを移動可能に配設して横ヒートシールロール間の隙間を調節可能に設け、該一方の横ヒートシールロールを他方の横ヒートシールロール側へ弾圧可能な弾圧機構を設け、上記横ヒートシールロールに互いに当接して横ヒートシールロール間の隙間を設定する設定部を設けて構成したことを特徴とするヒートシール装置。」が記載されており、特許文献３にもまた同様のヒートシール装置が記載されている。
特公平４−６９８７２号公報 特開平４−１１４８４１号公報 特開平８−３０１２３７号公報

しかるに特許文献２および３に記載された従来技術はいずれも、一方の横シールロールを他方の横シールロール側へ押圧する加圧手段をエアシリンダによって構成するものであるため、たとえば、被包装物の連続充填に伴う夾雑物シールに当って、被包装物中の粒状物等が、対をなす横シールロールのヒートシール刃間に噛み込まれた場合、他方の横シールロール側へ押圧されている一方の横シールロールがエアシリンダの押圧力に抗して、他方の横シールロールに対して後退変位することになるため、その横シール部位にシール不良が発生するおそれがある。

この一方で、一方の横シールロールを、押ねじ等をもって他方の横シールロール側へ押圧する従来技術では、加圧力の数値管理が難しいため、両横シールロールの近接限界位置を当接部材等によって規定してなお、横ヒールロールの押しすぎに起因するフィルム切れが発生するおそれがあった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題としてなされたものであり、それの目的とするところは、一方の横シールロールの、他方の横シールロール側への押圧力の管理、コントロールが容易で、一対の横シールロールのヒートシール刃間に粒状物等を噛み込むことがあっても、シール不良の発生のおそれを有効に取り除くことができるヒートシール装置を提供するにある。

この発明のヒートシール装置は、水平面内で、相互に近接姿勢で平行に配置され、互いに逆方向に回転駆動されて、縦シールロールによって予め縦シールを施された包装用フィルムに、フィルム幅方向に延びる横シールを間欠的に施す一対の横シールロールを具え、少なくとも一方の横シールロールを他方の横シールロールに対して進退変位可能に配設するとともに、その一方の横シールロールを他方の横シールロール側へ押圧する加圧手段を設けてなるものであって、その加圧手段を、一方の横シールロールの軸受ブロックを押圧する、空気圧もしくは液圧シリダンと、このシリンダと並列に配置されて、ばね力を外部調整されるばね部材とで構成してなるものである。

この場合、ばね部材は、シリンダの外側に配設することも可能であるが、シリンダ内に組み込んで配設することがより好ましい。

そして、このばね部材のばね力の調整態様は各種考えられるが、ばね力調整手段としてのねじ部材をばね部材に貫通させて配設することが好ましい。
ここで、ねじ部材は、ばね部材のばね力をピストンに直接的に作用させるものとすることも可能であるが、そのねじ部材を、シリンダのピストンに螺合させて設けて、ばね部材のばね力を調整するとともに支持するものとすることが好適である。

さらに、ばね部材は、複数枚の皿ばねを重畳させて構成することが好ましい。

この発明のヒートシール装置では、とくに、加圧手段を、一方の横シールロールの軸受ブロックを他方の横シールロール側へ押圧するシリンダと、シリンダと並列に配置されて、ばね力を外部調整されるばね部材とで構成し、シリンダを主体としてそれらの両者を同時に機能させる場合、その一方の横シールロールを、シリンダのばね力と、ばね部材のばね力との合算値で押圧することができ、これがため、一対の横ヒールロールのヒートシール刃間に粒状物等が噛み込まれることがあっても、一方の横シールロールの後退変位量を極めて少なくして、横シール部位へのシール不良の発生のおそれを大きく低減させることができるとともに、包装用フィルムのシーラント層の溶融下で、その粒状物等を、横シール部位から効率良く押出すことが可能となる。

またこの加圧手段では、初期の加圧力の調整に当り、流体圧力のみをもってピストンの加圧力を調整して、シール状態をほぼ適正なものとした後に、ばね部材のばね力がわずかに作用する程度にばね部材のばね力を調整することで加圧力調整を行うことができるので、実質上は流体圧力をもって加圧力の管理を行うことが可能となり、加圧力の客観的な調整、管理を簡易に行うことができる。
従ってここでは、押ねじ等によって横シールロールを押しすぎることによるフィルム切れ等の発生を有効に防止することもできる。

以上、シリンダとばね部材との両者をもって横シールロールを押圧する場合について述べたが、一旦初期設定を終えた後は、それらの一方のみをもって横シールロールを押圧することもでき、ばね部材のみによる押圧はシリンダ内圧を零とすることで、シリンダのみによる押圧は、ばね部材のばね力を不作用状態とすることで、部品交換等の必要なしに、所要に応じて適宜に選択することもできる。

ここで、シリンダ内にばね部材を組み込むときは、ばね部材をシリンダの外側に並列配置する場合に比して装置の小型化を図ることができる。
そしてこのことは、ばね部材のばね力を調整するねじ部材を、ばね部材に貫通させて配設した場合により効果的である。

ところで、ばね部材のばね力を調整するとともに支持するねじ部材を、シリンダのピストンに螺合させて設け、そのねじ部材の、ピストンに対する螺合を緩めることによって、ばね部材を、たとえば、そのねじ部材とシリンダブロックとの間で圧縮変形させて、ばね部材のばね力をねじ部材を介してピストンに伝達するべく構成するときは、外部から操作されるそのねじ部材を、シリンダブロックに単純に貫通させるだけで足りるので、シリンダブロックに螺合させたねじ部材をもってばね部材を圧縮変形させて、ばね部材のばね力をピストンに直接的に伝達させる場合に比し、装置の組付け作業をはるかに容易にできる利点がある。

そしてまた、ばね部材を、複数枚の皿ばねを重畳させて構成するときは、少ない占有体積の下で大きなばね力を発生させることができる。

図１はこの発明に係る装置を適用した充填包装装置を例示する正面図であり、図２は、一対の横シールロールを、駆動機構とともに示す拡大断面平面図である。

図示の充填包装装置では、機台１１の側方に、ロール状に巻回したフィルム巻反Ｒを交換可能とする保持枠１２が設けられ、この保持枠１２に支持されたフィルム巻反Ｒから包装用フィルムＦが引き出し案内される。

そして、機台１１の上部にはフィルム弛み防止機構からなるフィルム案内部１３が設けられ、このフィルム案内部１３を通過したフィルムＦがフィルム折返部１４へと導かれる。このフィルム折返部１４にはフィルムＦの折返し部分を支持して案内する棒状のガイド杆１５が垂下されており、このガイド杆１５に近接させて、充填機構１６に設けられたノズル１７が垂下して配列され、このノズル１７を経て、ソース、しょうゆ、ドレッシング、スープなどの、粒状物等を含むこともある液状の被包装物が、製袋される包装用フィルムＦの内面側へ充填可能とされている。

また、フィルム折返部１４の下方側には、機台１１の上側から縦シール機構１８、横シール機構１９およびカッター機構２０が順次配設されており、フィルム巻反Ｒから引き出された包装用フィルムＦは、フィルム案内部１３を介してフィルム折返部１４に導びかれ、フィルム折返部１４に設けたガイド杆１５により長手方向に沿って二つ折りにされ、そして、この包装用フィルムＦの折返し遊端部を重ね合わせた状態で、その遊端部に、縦シール機構１８の対向する一対の縦シールロール２１に設けられた縦ヒートシール刃２２によって縦シールを施し、この縦シールにより包装用フィルムＦを筒状に形成し、また、この筒状に形成されたフィルムＦを、横シール機構１９の対向する一対の横シールロール２３に設けられた横ヒートシール刃２４により、フィルムＦの幅方向に延びる横シールを施して、この横シール部により包装袋の底部を形成し、この有底筒状に形成されたフィルムＦ内に充填機構１６によって被包装物を充填し、さらに、フィルムＦの送りに伴って横シール機構１９により再び横シールを施して、被包装物を充填包装してなる包装袋を製袋した後、連続的に製造される包装袋の横シール部の中間部をカッター機構２０の作動によって一袋ずつに切断して、各個の包装袋を搬出機構を介して搬出したり、あるいは前記カッター機構２０の作動を停止状態として、連続包装袋を、搬出機構を介して搬出できるように構成している。

ここで、横シール機構１９は、図２に、要部を断面とした拡大平面図で示すように、機台１１の前面に、一対の軸受台２５を突出させて設け、これらの軸受台２５間に、位置固定となる他方の横シールーロール２３を回動可能に軸支するとともに、各軸受台２５に、上下に対をなす各一対のガイド軸２６をさらに前方側へ突出させて設け、そして、これらのガイド軸２６の先端に、支持板２７を固定するとともに、各対のガイド軸２６に軸受スライド台２８を摺動可能に嵌め合わせ、さらに、軸受ブロックとしてのそれぞれの軸受スライド台２８に、位置可変の一方の横シールロール２３を回転可能に軸受して、この一方の横シールロール２３と他方の横シールロール２３とを、水平面内での相互の近接姿勢で平行に配設するとともに、一方の横シールロール２３と他方の横シールロール２３とに、相互に噛合するハスバ歯車２９を固定し、また、他方のハスバ歯車２９に従動用ベベルギヤ３０を一体的に設け、この従動用ベベルギヤ３０に、機台１１内に設けた図示しない駆動装置によって駆動される駆動用ベベルギヤ３１を噛合させてなる。

また、このような横シール機構１９の対をなす横シールロール２３の内部にはヒータが内蔵され、各横シールロール２３の外周部分にはそれぞれ、筒状のフィルムＦを横切る方向に挟持した状態で熱シールする複数本の横ヒートシール刃２４が取り付けられているとともに、横ヒートシール刃２４の両端部に隣接して位置して外周面の接触下で、一対の横シールロール２３の軸間距離を特定する位置規制フランジ３２が突設されている。そしてさらに、支持板２７には、一方の横シールロール２３を軸支する軸受スライド台２８を他方の横シールロール２３側へ押圧する加圧手段３３が設けられている。

ところで、一対の横シールロール２３には、相互に対向して位置して、包装用フィルムＦを所要の力で挟持するそれぞれの横ヒートシール刃２４が取付けられているが、それぞれの横ヒートシール刃２４の、フィルムＦを加圧・加熱するためのヒートシール刃間隔は、一対の横シールロール２３の位置規制フランジ３２の、外周面の相互の接触下で、包装用フィルムＦの厚み分より若干小さくなるように設定されている。

従って、このように構成してなる横シール機構１９によれば、包装機の機台１１の軸受台２５に固定された他方の横シールロール２３に対し、一方の横シールロール２３を加圧手段３３の作動によって押圧して、それぞれの位置規制フランジ３２の外周面を相互に当接させることにより、一対の横シールロール２３の回転に伴い対向される横ヒートシール刃２４の間隔は、たとえば、位置規制フランジ３２の当接状態に基いて寸法設定されるものであり、その間隔は、フィルムＦの厚み分より若干狭い間隔に設定してあるので、前記フィルムＦの厚み分からその間隔寸法分を差し引いた分が加圧力として作用する。すなわち、フィルムＦに加圧・加熱する際にフィルムＦの外側に設けられるベースフィルムの厚さおよび内側に設けられる熱溶着に作用する溶融樹脂層の厚さとを考慮した上で、その溶融樹脂層に十分なる加圧力を与え、かつ所定の接着強度を満足する厚さ分の間隔が設定されることになる。

ところで、図２中３４は、位置固定となる他方の横シールロール２３の軸受ブロックと、位置可変の一方の横シールロール２３を軸受けする軸受スライド台２８との間で、たとえば、それぞれのガイド軸２６上に配設した圧縮ばね部材を示し、この圧縮ばね部材３４は、軸受スライド台２８を、軸受ブロックから離隔する方向に常時付勢する。
この圧縮ばね部材３４は、たとえば、加圧手段３３を不作用状態とすることで、対をなす横シールロール２３を離隔変位させるべく機能するので、それらのシールロール間へのフィルム通しを簡単にかつ容易に行うことができる。
ところで、このような圧縮ばね部材３４は、ガイド軸２６から完全に独立させて、他方の横シールロール２３の軸受ブロックと、一方の横シールロール２３の軸受スライド台２８との間に配設することもできる。

このように対をなす横シールロール２３の、相互に対向するそれぞれの横ヒートシール刃間隔を所定値に設定してなお、一方の横シールロール２３を他方の横シールロール２３側へ押圧する加圧手段の構造、ないしは押圧力の大小等のいかんによっては、先に述べたような問題が生じることがあるので、ここでは、図２のIII-III線に沿う断面を示す図３から明らかなように、ガイド軸２６の先端に固定される支持板２７を、シリンダチューブ部分を有するシリンダブロックとするとともに、このシリンダブロック２７内への、図示しないがポートからの加圧流体、たとえば加圧空気もしくは加圧液体の供給によって、シリンダチューブ部分内を、軸受ブロックとしての軸受スライド台２８側へ向けて摺動して、そのスライド台２８を他方の横シールロール２３側へ押圧するピストン３５を設けることによって構成してなるシリンダ３６と、このシリンダ３６と並列に配置したばね部材３７とで加圧手段３３を構成し、この場合、ばね部材３７のばね力を、たとえばねじ部材３８の、シリンダブロック２７の外側からの操作によって調整可能とする。

ところで、ばね部材３７は、図示のように、シリンダ３６内に組み込んで配置することが装置の小型化等を図る上で好ましく、このことは、ばね部材３７のばね力を調整するねじ部材３８を、図示のように、ばね部材３７に貫通させて配設した場合にも同様である。

なお、ねじ部材３８を、図示のように、ピストン３５の背面側に螺合させるとともに、シリンダブロック２７に貫通させて設け、そのピストン３５とシリンダブロック２７との間に介装したばね部材３７を、ねじ部材３８、たとえば、そこに嵌め合わせた座金３８ａとシリンダブロック２７との間で圧縮可能として、発生するばね力をねじ部材３８で支持するよう構成し、そのばね力をもって、ピストン３５を進出方向に押圧するときは、ねじ部材３８を、オーリングその他のシール部材３８ｂの介在下で、シリンダブロック２７に単純に貫通させて配置することができるので、そのねじ部材３８をシリンダブロック２７に螺合させて配置して、ばね部材３７のばね力をピストン３５に直接的に作用させる場合に比して、加圧手段３３の組み立てを容易にできる利点がある。
ここで、ばね部材３７のばね定数は、他方の横シールロール２３の軸受ブロックと、軸受スライド台２８との間に介装される圧縮ばね部材３４の約８〜１５倍のばね定数を有するものとすることが、対をなすヒートシール刃による、包装用フィルムに対するヒートシールを、フィルムの損傷等なしに適正に行う上で好ましい。
すなわち、一般的には、両ばね部材３４、３７のばね定数の差として表わすことができる、ヒートシール刃によるフィルム挟持力は、両者のばね定数比が８倍未満では、従来技術のシリンダタイプのものと同様に、夾雑物の噛み込みに起因するシール不良等の発生のおそれが高くなる一方で、ばね定数比が１５倍を越えると、従来技術のねじタイプのものと同様に、フィルムカットのおそれが生じ、また、夾雑物等の噛み込みによってヒートシール刃にきずが発生するおそれがある。

そして、より好適には、ばね部材３７を、複数枚の皿ばね３７ａの重畳構造として、小さな体積の下で、大きなばね力の発生を可能とする。

以上のように構成してなる加圧手段３３による、一方の横シールロール２３の、他方の横シールロール２３に対する押圧は、それをシリンダ３６の作用のみにてもたらすときは、ピストン３５の背面側に所要の流体圧を作用させて、そのピストン３５で軸受スライド台２８を、圧縮ばね部材３４のばね力に抗して、他方の横シールロール２３の軸受ブロック側へ押圧して、両横シールロール２３の、たとえば、位置規制フランジ３２を所要の力で当接させることによって行うことができ、また、ばね部材３７の作用のみにてもたらすときは、ねじ部材３８をピストン３５から抜き出す方向に回動させて、ばね部材３７の圧縮変形量を所要に応じて増加させて所要のばね力を発生させ、そして発生したそのばね力を、ねじ部材３８を経てピストン３５に伝達させることにより行うことができる。
なお、前者の場合は、ねじ部材３８を十分に締め込んで、ばね部材３７のばね力を実質的に零とし、そして後者の場合は、ピストン３５の背面側加圧力を実質的に零とする。また、後者の場合は、ねじ部材３８の回動変位によって、ねじ部材３８の、シリンダブロック２７からの突出量は次第に増加することになるので、ねじ部材３８のこの突出変位量を計測等することで、ばね部材３７のばね力を所要の精度で求めることができる。

この一方で、加圧手段３３のシリンダ３６とばね部材３７の双方による所要の押圧力の実現は、たとえば、はじめに流体圧力だけによって、ピストン３５の加圧力を概ね所要値とし、次いで、ねじ部材３８を緩める方向に回動させて、ばね部材３７に幾分のばね力を発生させることによって行うことができる。
従って、この場合もまた押圧力の調整は簡易に行うことができる。

かくして、このヒートシール装置、なかでも加圧手段３３によれば、対をなす横シールロール２３のヒートシール刃２４間に、被包装物中の粒状物等を噛み込むことがあっても、一方の横シールロール２３の、他方の横シールロール２３からの逃げ変位を、ばね部材３７の作用をもって有効に拘束することで、シール不良の発生のおそれを効果的に低減させ、併せて、噛み込まれた粒状物等を横シール部から有利に押出すこともできる。
また、加圧手段３３によるロール押圧力を、数値制御の容易なシリンダ３６を主体として特定することで、包装用フィルムＦを押圧しすぎることに起因するフィルム切れの発生を効果的に防止することができる。

そしてま、押圧力の初期調整は、上述したように、シリンダ３６に供給される流体圧力の調整を主として行い、ばね部材３７のばね力の発生を従として行うことで、その初期調整を極めて簡易に行うことができる。
ここで、シリンダ３６だけによるロール押圧への切換えは、ばね部材３７を完全に開放する、ねじ部材３８の締め込みによって行うことができる一方、ばね部材３７のみによる押圧は、シリンダ３６に供給する流体圧力を零とすることによって行うことができるので、シールロール２３の押圧をシリンダ３６と、ばね部材３７とのいずれかの一方のみで行う場合、および、それらの双方にて行う場合のいずれにあっても、部品交換等の作業を全く不要にすることができる。

本発明のヒートシール装置の考え方は、主として液体自動充填包装装置に適用されるものであるが、その他、粘稠物や固形物を含有する液体の自動充填機にも適用される。

この発明を適用した充填包装装置を例示する正面図である。 横シール機構の要部断面平面図である。 図２のIII-III線に沿う拡大断面図である。

符号の説明

１１ 機台
１８ 縦シール機構
１９ 横シール機構
２０ カッター機構
２３ 横シールロール
２４ 横ヒートシール刃
２５ 軸受台
２６ ガイド軸
２７ 支持板（シリンダブロック）
２８ 軸受スライド台
３２ 位置規制フランジ
３３ 加圧手段
３４ 圧縮ばね部材
３５ ピストン
３６ シリンダ
３７ ばね部材
３７ａ 皿ばね
３８ ねじ部材
３８ａ 座金
３８ｂ シール部材

Claims (5)

1. 平行に配置され、相互に逆方法に回転駆動されて、予め縦シールを施された包装用フィルムに、フィルム幅方向に延びる横シールを間欠的に施す一対の横シールロールを具え、少なくとも一方の横シールロールを他方の横シールロールに対して進退変位可能に配設するとともに、その一方の横シールロールを他方の横シールロール側へ押圧する加圧手段を設けてなるヒートシール装置であって、
   前記加圧手段を、一方の横シールロールの軸受ブロックを押圧するシリンダと、このシリンダと並列に配置されて、ばね力を外部調整されるばね部材とで構成してなるヒートシール装置。
2. シリンダ内にばね部材を組み込んでなる請求項１に記載のヒートシール装置。
3. ばね部材のばね力を調整するねじ部材を、ばね部材に貫通させて配設してなる請求項１もしくは２に記載のヒートシール装置。
4. ばね部材のばね力を調整するとともに支持するねじ部材を、シリンダのピストンに螺合させて設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載のヒートシール装置。
5. ばね部材を複数枚の皿ばねにより構成してなる請求項１〜４のいずれかに記載のヒートシール装置。

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