JP2011178453A - 縦型袋詰め包装機用被包装物充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被包装物の袋への充填時に、被包装物が破損したり、或いは重い被包装物によって袋が損傷したりグリッパからずれたりするのを完全に防止しうる被包装物充填装置を提供する。また、ホッパ内へ被包装物を供給する際にも被包装物が壊れるのを防止できる被包装物充填装置を提供する。
【解決手段】ホッパ２５の下方開放端側に一対の半部分４５からなる開閉部材４３を揺動可能に取付ける。ホッパと開閉部材とを合わせた長さは包装袋Ｂの長さより十分長い。ホッパを横向きにした状態で被包装物Ｃをホッパ内へ挿入する。第１エアシリンダを作動してホッパ及び開閉部材を縦向きに変える。昇降軸を下降させ、ホッパを包装袋内へ挿入し、開閉部材の先端を袋底近くに位置させて停止する。その状態で開閉部材を開き、ホッパ内の被包装物を袋内へ移す。
【選択図】図７

Description

本願発明は、縦型袋詰め包装機に使用される被包装物充填装置に関する。さらに詳細に言えば、充填時における袋或いは被包装物へのダメージを確実に排除できる被包装物充填装置に関する。

袋をグリッパ等で縦向きに吊下げた状態で包装処理を施す所謂縦型袋詰め包装機においては袋内へ被包装物を充填する被包装物充填装置が用いられる。その充填装置には通常ホッパが使用される。ここで、被包装物が比較的に重いものの場合、被包装物が袋底に達したときにその衝撃により、袋が比較的に薄いときには袋底が破れたり、袋が比較的に丈夫な場合には袋がグリッパから外れたり、外れないまでもずれたりする可能性がある。また、被包装物が比較的に脆く、壊れやすいものの場合、落下時の衝撃で壊れてしまうという問題が生じる。

このような問題に対処するものとしての被包装物充填装置の一例が特開昭６３−２７２６０１に開示されている。これは所謂烏口ホッパといわれるタイプのものである。この充填装置では、ホッパの品物供給筒部の外周に上下動する支持筒を嵌合し、その支持筒の下端部に一対の品物受け部を揺動可能に取付け、支持筒の下方への移動に合わせて品物受け部を袋口内に進入させるとともにリンク機構を介して品物受け部を互い開き、被包装物を袋内へ落下させるようになっている。この構成では通称烏口といわれる品物受け部を袋内へある程度進入させるので、烏口を持たない通常の漏斗型のホッパを介して被包装物を充填する場合に比して、被包装物の落下する距離、充填落差を小さくできるので、上記した袋或いは被包装物がダメージを受けることを軽減することができる。しかしながら、烏口は袋の上部に進入するだけなので、開いた烏口から袋底部まではやはり相当の充填落差があり、上記した問題は完全には解決されていない。この構成の場合、烏口を開閉する機構が干渉するために、烏口を袋の内部深くまで進入させることはできない。

特公平７−１０８６９２は、フラッパ弁を用いた充填装置を開示している。その充填装置では、ホッパの下端に充填筒をつなげて設け、その中に上下動するフラッパ弁を設けている。充填時にはフラッパ弁をある距離だけ下降させ、その下降中に僅かに遅れたタイミングでフラッパ弁を開くようになっている。この場合、フラッパ弁が開くためには下方にその為のスペースを残す必要があり、依然として相当な充填落差が存在する。また、フラッパ弁は下降途中から開き始めるので、最初に落下し始める被包装物の充填落差は更に大きくなる。

特開２００７−１５３３８０に開示された被包装物充填装置では、充填筒内を上下動するエレベータとしての錐体を使用している。錐体の斜面と充填筒内周との間に保持された被包装物は、錐体が充填筒から抜け出すと袋底へ落下する。しかし、この場合、充填筒から完全に脱出した錐体の下方に被包装物を収納するためのスペースが必要となり、やはり相当な充填落差が存在する。特に、錐体の下端が充填筒から脱出すると被包装物の落下が始まり、充填初期においては充填落差は更に大きくなる。また、当然に錐体の外周部は斜面となっており、袋の両側のシートに面した部分では錐体の下端がシートに当たっており、その上にある被充填物は落下しにくく、錐体が復帰するときに一緒に引き戻される可能性もある。

また、上記いずれの文献に記載された充填装置でも、被充填物がホッパ内へ上方から落下して供給されるので、その際に脆い被包装物は壊れてしまう可能性がある。
特開昭６３−２７２６０１号公報 特公平７−１０８６９２号公報 特開２００７−１５３３８０号公報

本願発明は上記従来例の問題点に鑑みなされたものであり、被包装物の袋への充填時に、脆い被包装物が破損したり、或いは重い被包装物によって袋が損傷したりグリッパからずれたり又は外れたりするのを完全に防止しうる被包装物充填装置を提供することをその課題とする。

また、ホッパ内へ被包装物を供給する際にも被包装物が壊れるのを防止できる、縦型袋詰め包装機用の被包装物充填装置を提供することもその課題とする

上記課題を解決するために本発明に係る縦型袋詰め包装機用の被包装物充填装置は、駆動源に連結されて上下に昇降可能に設けられ、上端及び下端が開口した筒状のホッパと、二つの半部分により形成され、ホッパの下方に位置してホッパの下端開口を開閉する開閉部材とを備えた縦型袋詰め包装機用被包装物充填装置であり、開閉部材の半部分はそれぞれホッパの下端側において略垂直面内でホッパに対して揺動自在に支承されている。そしてその被包装物充填装置はさらに、ホッパと一体に昇降するエアシリンダと、ホッパの外周に沿ってホッパの長さ方向に延び、エアシリンダと開閉部材とを連結し、エアシリンダの動作に応じて上下動して半部分を往復揺動させ、開閉部材を開閉する連結部材とを備えている。そして、ホッパと開閉部材とを合わせた縦方向の長さは、被包装物が充填される包装袋の長さより長く、ホッパが下降端位置に達したとき、開閉部材は被包装物が充填される包装袋の袋底近くに位置し、その位置で該開閉部材が開かれる構成となっている。
エアシリンダと連結部材とは開閉部材の二つの半部分のそれぞれに対応して１つずつ設け、連結部材はそれぞれ対応するエアシリンダと半部分とを連結し、エアシリンダの動作に応じて上下動し、それぞれの半部分を往復揺動させる構成とすることができる。
エアシリンダが二つ設けられる場合、そのエアシリンダは、水平面内で対向する位置に設けられ、ホッパは、水平面内でエアシリンダと同じ対向位置で外周面に形成された該ホッパの長さ方向に延びる二つの凹部を備え、連結部材はそれぞれ該凹部内に配置される構成とすることができる。
上記の被包装物充填装置において、ホッパは昇降自在なホッパ支持部材に揺動自在に支持され、上記被包装物充填装置はさらに、ホッパを揺動させるエアシリンダを備えている構成とすることができる。

本発明によれば、ホッパを包装袋内部へ深く挿入し、開閉部材の先端が包装袋の袋底近くに位置した状態で開閉部材を開くことができるので、ホッパ内の被包装物はきわめて静かに袋内へ移されるので、被包装物が長い距離を落下して衝撃的に袋底に衝突することはないので、被包装物が壊れたり、或いは重い被包装物であっても衝撃によって袋がグリッパからはずれてしまうようなことは完全に防止される。また、開閉部材を略垂直状態まで開くことができるので、ホッパ内の被包装物を円滑に充填できる。
また、開閉部材を開閉するための連結ロッドをホッパに形成した凹部内に配置すると、ホッパの外周面から突出するものがなく、袋内へのホッパの挿入がスムーズに確実に行え、突起物により袋を損傷することもない。
ホッパを横向きにした状態でホッパ内へ被包装物を受け入れるようにすると、ホッパへ被包装物を挿入する際に被包装物が壊れることも防止できる。

本願の実施の形態に係る包装物充填装置の正面図であり、ホッパが上昇位置にあり、その姿勢が横向きになっている状態を示している。 図１の状態での平面図である。 図１の状態での右側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１の状態からホッパの姿勢が縦向きに変更された状態での正面図である。 ホッパが下降位置へ下降して包装袋の中へ挿入された状態を示す正面断面図である。 開閉部材が開かれて被包装物を包装袋の中へ充填している状態を示す正面断面図である。 ホッパが上昇して包装袋から脱出し、上昇位置へ復帰した状態を示す正面断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、第１実施形態の図１に対応する図であるが、一部を破断して示している。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、第１実施形態の図１に対応する図であるが、一部を破断して示している。

以下、図面を参照して本願発明の実施の形態に係る被包装物充填装置（以下、「充填装置」という。）について説明する。最初に図１乃至図４を参照して、充填装置１の構成について説明する。なお、後述するようにこの実施の形態でのホッパは、被包装物を受け入れるときには図１乃至４に示されるようにその姿勢が水平状態すなわち横向きになっているが、その後その姿勢が垂直状態すなわち縦向きに変換され、包装袋への充填作業を行い、その後再び横向きに変換される。そして、本明細書（特許請求の範囲を含む）において「上下」、「上端」、「下端」、「上側」、「下側」、「垂直」「水平」などの用語はホッパが垂直状態にある図５乃至図８を基準としている。従って、図１乃至図４においては、ホッパ或いは開閉部材については図において右側が「上」「上端」「上側」等となる。

図において充填装置全体は１で示され、この充填装置１は、機台（図示せず）上に立設されたスタンド３を備え、このスタンド３により、図示しない駆動源に連結された昇降軸５が昇降自在に支持されている。符号７は昇降軸５の上端に固定されたホッパ支持部材である。ホッパ支持部材７は、一端側（図において右側）端部近くで昇降軸５に取付けられ、水平左側へ延びる取付け板９と、取付け板９の他端側から取付け板９に略直交する方向へ延びるホッパ支持板１１とを備えている。そしてホッパ取付け板１１の下面側から、３つの板状の支持部１３，１５，１７が下方へ延びている。符号１３は後述する回動用の第１エアシリンダ１９が取付けられるエアシリンダ支持部であり、符号１５，１７は後述するホッパ２５を支持するホッパ支持部である。

第１エアシリンダ１９は回動式であり、ホッパ２５の姿勢を水平状態と垂直状態との間で切替えるものである。第１エアシリンダ１９は図示の通りエアシリンダ支持部１３の外側面に固定され、そのロッド２１はエアシリンダ支持部１３に形成された孔を貫通して反対側に伸び、連結部材２３の一端側に固定されている。

ホッパ２５は本実施の形態では横断面略八角形の形をし、図４に示されるようにそれぞれ互いに対向する二つの面部分から成る第１、第２、第３、第４の４組の対向面部２７，２７；２９，２９；３１，３１；３３，３３；（以後、説明上支障がない場合には符号は１つのみ付す。以後に説明される複数個設けられる部材についても同様とする。）により囲まれ上端及び下端が開口した貫通孔３５を備えている。第１の対向面部２７のそれぞれ上端近くに外方へ延びる支点軸３７，３９が設けられ、ホッパ２５はこれを介してホッパ支持部１５，１７に回動可能に支持されている。図３において左側の支持軸３７はホッパ支持部１５を貫通して連結部材２３に連結され、これを介して第１エアシリンダ１９のロッド２１に結合されている。第１対向面部２７の向きと９０度異なる第３対向面部３１のそれぞれには、それぞれの面の幅方向中央において、すなわちホッパ２５の横断面で見て互いに対向する位置において、上端から若干下に下がった位置から下端まで、内側へ窪んだ凹部４１，４１が形成されている。これについては後述する。

符号４３はホッパ２５の下端部に近接して配置された開閉部材であり、図４において上下中央部分で左右に延びる分割ラインＬによって分割された一対の半部分４５，４５で構成されているが、先ず、図１乃至４に示される状態での全体の形状について説明する。

開閉部材４３は上側の丈の短い横断面が変化しないストレート部４７と、その下側に位置し、下方に向かって次第に断面積が小さくなり、先端が閉じた錐体部５７とを備えている。ストレート部４７の横断面形状はホッパ２５の横断面に略相似形をしており、第１対向面部４９，４９、第２対向面部５１，５１、第３対向面部５３，５３、第４対向面部５５，５５で構成され、寸法はホッパ２５より若干大きくなっており、図４で見た場合にホッパ２５の外周とストレート部４７の内周との間に図示の通り隙間が存在する。被包装物はホッパ２５を通って開閉部材４３内へ達することができる。本実施の形態ではホッパ２５の下端面とストレート部４７の上端面とは面一となっているが、ホッパ２５内に収受された被包装物がこぼれない程度に上下方向で離れていても良い。また、ホッパ２５の下端が僅かにストレート部４７に嵌っていてもよい。後述するようにそれぞれ半部分４５が揺動するときに、ストレート部４７とホッパ２５とが干渉しなければ良い。

錐体部５７はストレート部４７の第１乃至第４対向面部４９，５１，５３，５５にそれぞれ繋がる第１乃至第４傾斜対向面部５９，５９；６１，６１；６３，６３；６５，６５を備えている。そして第１傾斜対向面部５９は前述の分割ラインＬにより図４において上側及び下側に示される上第１傾斜対向面部６７，６７と下第１傾斜対向面部６９，６９に分けられている。図に示されるように、第３傾斜対向面部６３は長方形の板の形に形成され、その下端側は分割ラインＬに沿って所定の長さにわたって当接している。第１、第２、第４傾斜対向面部５９、６１，６５は三角形の板の形をしており、その下端先端はそれぞれ第３傾斜対向面部６３下端の左右端部に位置するようになっている。このように図１乃至４に示された状態においては開閉部材４３の下端側は閉じられ、ホッパ２５の下側開口は閉鎖されているが、後述するようにそれぞれの半部分４５が揺動すると、半部分４５が分割ラインＬの部分で離れ、開閉部材４３の下側が開き、ホッパ２５の下側開口を開放することとなる。

符号７１は、ホッパ２５の第１対向面部２７の下端に近い位置で、第１対向面部２７の幅方向中心（分割ライン）から同じ距離だけ左右に隔てられた位置で、且つ、ホッパ２５の下端から同じ距離の位置に立設された揺動支持軸である。この支持軸７１に、開閉部材４３のストレート部４７の第１対向面部４９から上方に伸びて形成された取付け部７３に形成された孔が回動可能に嵌り、これにより二つの半部分４５はそれぞれこれらの支持軸７１を支点として揺動できるようになっている。

符号７５、７５は、ホッパ２５の第３対向面部３１の凹部４１より上側の平らな部分にそれぞれの取付け板７９、７９を介して取付けられた第２エアシリンダで、そのロッド７７，７７は下向きに延びている。第２エアシリンダ７５，７５は凹部４１と同じように第３対向面部３１の幅方向で中央に互いに対向して配置されている。符号８１，８１はそれぞれの凹部４１内に配置された連結ロッドであり、それぞれその両端は二股になっている。その一端は第２エアシリンダ７５のロッド７７の先端に固定された連結部材８３にピンを介して回動可能に取付けられ、他端は、開閉部材４３のそれぞれの半部分４５に設けた連結部８５，８５にピンを介して回動可能に取付けられている。図１乃至４に示された状態では第２エアシリンダ７５のロッド７７は伸長した状態であり、これが縮むことにより連結ロッド８１は上方へ移動し、半部分４５をそれぞれ支持軸７１を支点として互いに反対方向へ回動させる。本実施の形態では開閉部材４３の各半部分４５の第３傾斜対向面部６３は、開閉部材４３が閉じた状態では垂直に対して略３５度になっており、開閉部材４３が開くときの回動角度はそれぞれ略３５度であり、錐体部５７の第３傾斜対向面部６３が略垂直状態になる。なお、この角度は３５度に限定されるものではなく、例えば３０度、４５度、５０度など、適宜に設定すればよい。いずれにしても開いたときには第３傾斜対向面部６３が略垂直状態になるのが望ましい。

次にこの充填装置１の動作について説明する。図１乃至図４はホッパ２５と開閉部材４３とが横向きの状態になっており、この状態において被包装物が図１において右側からホッパ２５内へ挿入され、その先頭側は開閉部材４３内へ入る。このような横向きホッパ内に被包装物を挿入する装置としては、例えば実公平３−５０００３号（トレイ式）、特開２００７−１５３４４５号公報（シャトルコンベア式）に開示された横向きの袋に被包装物を挿入する装置或いはそれに類した装置を使用することができる。

被包装物がホッパ２５内に挿入されると、第１エアシリンダ１９が動作し、ホッパ２５及び開閉部材４３を図５に示されるような垂直状態すなわち縦向きに姿勢変換する。この状態で開閉部材４３は閉じている。この時包装袋Ｂがホッパ２５の下方に移動してきて停止している。

ついで昇降軸５が下降し、ホッパ２５及び開閉部材４３が下方へ移動し、開閉部材４３とホッパ２５とを開かれた包装袋Ｂの中へ所定位置まで挿入して停止する（図６）。ホッパ２５と開閉部材４３とを合わせた長さは包装袋Ｂの長さより十分長くなっており、ホッパがその下限位置まで下降しても、第１、第２エアシリンダ１９、７５などが包装袋Ｂと干渉することはない。この状態で閉じている開閉部材４３の下端は包装袋Ｂの袋底にきわめて近い位置に位置している。

ホッパ２５が停止した状態で、第２エアシリンダ７５が動作し、連結ロッド８１を上方へ引張り、それにより開閉部材４３の半部分４５はそれぞれの支持軸７１を支点として互いに反対方向へ略３５度回動する（図７）。これにより開閉部材４３の下側が開き、開閉部材４３、ホッパ２５内の被包装物Ｃは包装袋Ｂ内に下ろされる。開閉部材４３の下端は袋底にきわめて近いので、被包装物Ｃが下方へ移動する距離はきわめて短く、落下するというよりも下ろされるといった状態で包装袋内へ移動するので、衝撃で被包装物が壊れたり、或いは重い被包装物の場合でも包装袋がグリッパからずれたりすることがない。

図７の状態では被包装物の全ては包装袋Ｂ内へ移動せず、ホッパ２５及び開閉部材４３内にその一部は止まっている。この様態から昇降軸５が上昇を始め、開閉部材４３が開いた状態のままでホッパ２５と開閉部材４３が上方へ移動し始める。それにつれて開閉部材４３とホッパ２５内に留まっていた被包装物Ｃは包装袋Ｂへ順次移されることとなる。

ホッパ２５と開閉部材４３が包装袋Ｂから完全に抜け出す前に被包装物Ｃの包装袋Ｂ内への移し替えは完了する。開閉部材４３の下端が包装袋Ｂから脱出すると第２エアシリンダ７５が先と反対に動作し、開閉部材４３を先と反対向きに回動し、下側を閉じる。その間も昇降軸５は上昇を続け、上限位置まで上昇する（図８）。上限位置に達すると、第１エアシリンダ１９が先と逆方向に作動してホッパ２５と開閉部材４３とを横向きの状態に戻し（図１）、次の充填作業が開始される。なお、開閉部材４３の閉じるタイミングは開閉部材４３が包装袋Ｂから脱出した後に限る必要はなく、ホッパ２５内の被包装物Ｃの包装袋Ｂへの移し替えが完了した後であれば包装袋Ｂから脱出する前でも差支えない。また、ホッパ２５、開閉部材４３を横向きの姿勢に変換する動作も、必ずしも上端位置に達した後に限定はされず、開閉部材４３が包装袋Ｂから脱出した後ならば上限位置へ向かって上昇中にその姿勢変換動作を開始してもよい。

なお、開閉部材は本実施の形態のように錐体型に限られない。例えば半球状の形とすることもできる。また、本実施の形態とは異なり、連結ロッドを下方へ引張ることにより開閉部材を開くようにしてもよい。また、二つの半部分の揺動のための支持軸を共通の軸とすることもできる。さらに、ホッパに形成した凹所の位置、第２エアシリンダの取付け位置も本実施の形態の位置に限定されない。

図９は本願発明の第２の実施の形態を示し、第１実施形態の図１に対応する図である。この実施形態が第１の実施の形態と異なるのは、第２エアシリンダ７５が一個のみ使用される点である。そしてこのエアシリンダ７５を二本の連結ロッド８１に対して共通に使用するために、ホッパ２５の外周に沿って伸びる半円状（３６０度の円でも良い。）の連結リンク９１を用いる。連結リンク９１はその一端で第２エアシリンダ７５のロッド７７の下端に固定され、その両端から第１の実施の形態での連結部材８３と同じでよい連結部材８３が内方へ伸び、それぞれ対応する連結ロッド８１の一端（上端）に第１の実施の形態と同じようにピンを用いて回動可能に連結される。従って第２のエアシリンダ７５の動作によって二本の連結ロッド８１が同時に上下動される。他の構成は第１の実施の形態と同じであるので、その説明は省略する。

図１０は本願発明の第３の実施の形態を示し、第１実施形態の図１に対応する図である。この実施形態が第１及び第２の実施の形態と異なるのは、第２エアシリンダ７５及び連結ロッド８１がそれぞれ一個のみ使用される点である。そして、この第２のエアシリンダ７５のロッド７７を第１の実施の形態と同じように一方の連結ロッド８１の一端（上端）に連結する。一方、開閉部材４３の二つの半部分４５の取付け部７３に、図示のようにそれぞれに近づく方向で斜め上方へ延びる係合部９３，９５を一体に形成し、一方の係合部９３の先端側に二股部９４を形成し、その二股部９４に他方の係合部９５の先端に取付けたピン９６が嵌るようにする。この構成を用いることにより、二つの半部分４５は互いに連動して反対方向に回動するようになり、一個のエアシリンダ７５と一本の連結ロッド８１で開閉部材４３を開閉することができる。なお、二股部９４に変えて長孔を形成してもよい。他の構成は第１の実施の形態と同じであるので、その説明は省略する。

Claims (4)

1. 駆動源に連結されて上下に昇降可能に設けられ、上端及び下端が開口した筒状のホッパと、二つの半部分により形成され、前記ホッパの下方に位置して前記ホッパの下端開口を開閉する開閉部材とを備えた縦型袋詰め包装機用被包装物充填装置において、
   前記開閉部材の前記半部分はそれぞれ前記ホッパの下端側において略垂直面内で前記ホッパに対して揺動自在に支承され、
   前記被包装物充填装置はさらに、
   前記ホッパと一体に昇降するエアシリンダと、
   前記ホッパの外周に沿って前記ホッパの長さ方向に延び、前記エアシリンダと前記開閉部材とを連結し、前記エアシリンダの動作に応じて上下動して前記半部分を往復揺動させ、前記開閉部材を開閉する連結部材とを備え、
   前記ホッパと前記開閉部材とを合わせた縦方向の長さは、被包装物が充填される包装袋の長さより長く、
   前記ホッパが下降端位置に達したとき、前記開閉部材は被包装物が充填される包装袋の袋底近くに位置し、その位置で該開閉部材が開かれる
   ことを特徴とする、被包装物充填装置。
2. 請求項１記載の被包装物充填装置において、前記エアシリンダと前記連結部材とは前記半部分のそれぞれに対応して１つずつ設けられ、前記連結部材はそれぞれ対応する前記エアシリンダと前記半部分とを連結し、前記エアシリンダの動作に応じて上下動し、前記それぞれの半部分を往復揺動させることを特徴とする、被包装物充填装置。
3. 請求項２記載の被包装物充填装置において、前記エアシリンダは、水平面内で対向する位置に設けられ、前記ホッパは、水平面内で前記エアシリンダと同じ対向位置で外周面に形成された該ホッパの長さ方向に延びる二つの凹部を備え、前記連結部材はそれぞれ該凹部内に配置されていることを特徴とする、被包装物充填装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１に記載の被包装物充填装置において、前記ホッパは昇降自在なホッパ支持部材に揺動自在に支持され、前記被包装物充填装置はさらに、前記ホッパを揺動させるエアシリンダを備えていることを特徴とする、被包装物充填装置。

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