JP2012236622A - 製袋包装機 - Google Patents

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Abstract

【課題】包材を安定してシールすることができる。
【解決手段】製袋包装機１００は、プルダウンベルト機構２３と、縦シール機構２と、制御部２９とを備える。プルダウンベルト機構は、筒状フィルムＦｍを搬送する。縦シール機構は、プルダウンベルト機構によって搬送されている筒状フィルムに圧力および超音波振動を与えて、筒状フィルムをシールする。制御部は、プルダウンベルト機構によって搬送される筒状フィルムの速度、および、縦シール機構によって筒状フィルムに与えられる超音波振動の振幅を制御する。制御部は、プルダウンベルト機構によって筒状フィルムの搬送が開始される第１時点に移行する直前の時間領域において、筒状フィルムに超音波振動を与える。制御部は、第１時点に移行した後の時間領域において、筒状フィルムの速度に応じた振幅を有する超音波振動をフィルムに与える。
【選択図】図４

Description

本発明は、製袋包装機に関する。
従来、特許文献１（特開２００１−２３３３０９号公報）に開示されているように、フィルム状の包材から袋を成形して、菓子などの被包装物を袋に充填する製袋包装機として、超音波シール装置を備える製袋包装機が用いられている。超音波シール装置は、熱可塑性の包材に微細な超音波振動を与えて包材を溶融させた後、包材を加圧してシールする。
しかし、包材のシール時に包材の搬送速度が変化する機構を有する超音波シール装置では、シール時に包材に与えられるエネルギーが適切に制御されない場合に、包材を安定してシールすることができない。
本発明の目的は、包材を安定してシールすることができる製袋包装機を提供することである。
本発明に係る製袋包装機は、搬送部と、シール部と、制御部とを備える。搬送部は、筒状のフィルムを搬送する。シール部は、搬送部によって搬送されているフィルムに圧力および超音波振動を与えて、フィルムをシールする。制御部は、搬送部によって搬送されるフィルムの速度、および、シール部によってフィルムに与えられる超音波振動の振幅を制御する。制御部は、搬送部によってフィルムの搬送が開始される第１時点に移行する直前の時間領域において、フィルムに超音波振動を与える。制御部は、第１時点に移行した後の時間領域において、フィルムの速度に応じた振幅を有する超音波振動をフィルムに与える。
本発明に係る製袋包装機は、包材であるフィルムを搬送しながら圧力および超音波振動を与えて、フィルムをシールする。この製袋包装機は、フィルムの搬送が開始される直前の予備動作の時間帯において、フィルムに超音波振動を与える。フィルムの搬送前にフィルムに超音波振動のエネルギーを予め与えることによって、フィルムをシールする本動作の時間帯において、フィルムをスムーズに溶着することができる。従って、本発明に係る製袋包装機は、包材を安定してシールすることができる。
また、本発明に係る製袋包装機は、制御部は、第１時点から、フィルムの速度が一定になる第２時点までの時間領域において、フィルムの速度が増加するに従って、フィルムに与えられる超音波振動の振幅が増加するように、搬送部およびシール部を制御することが好ましい。この態様では、フィルムの搬送が開始される時点から、フィルムの搬送速度が増加して一定になる時点までの時間帯において、フィルムの速度が増加するに従って、フィルムに与えられる超音波振動の振幅が増加する。
また、本発明に係る製袋包装機では、制御部は、第２時点以降であって、かつ、フィルムの速度が減少し始める第３時点の直前において、フィルムに与えられる超音波振動の振幅が減少し始めるように、搬送部およびシール部を制御することが好ましい。この態様では、フィルムの搬送速度が減少し始める時点より前に、フィルムに与えられる超音波振動の振幅が減少し始める。これにより、フィルムの搬送速度が減少する時間帯において、フィルムに超音波振動のエネルギーが必要以上に与えられて、フィルムが過度に溶着することを防ぐことができる。
また、本発明に係る製袋包装機では、シール部は、ホーンと、アンビルと、ホーンおよびアンビルを介してフィルムに圧力を与える加圧部とを有し、制御部は、第１時点に移行する直前の時間領域において、加圧部によってフィルムに圧力を与えるように、搬送部およびシール部を制御することが好ましい。この態様では、フィルムの搬送が開始される直前の予備動作の時間帯において、ホーンとアンビルとの間に挟持されているフィルムに圧力が加えられる。
本発明に係る製袋包装機は、包材を安定してシールすることができる。
本発明の実施形態に係る製袋包装機の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る製袋包装機の縦シール機構の外観図である。 本発明の実施形態に係る縦シール機構のブロック構成図である。 本発明の実施形態に係るタイムチャートである。 本発明の変形例Ａに係るタイムチャートである。
（１）製袋包装機の構成
本発明の実施形態に係る製袋包装機１００の概略構成図を図１に示す。製袋包装機１００は、ポテトチップスなどの被包装物を筒状に成形したフィルムで覆い、フィルムを縦方向および横方向にシールして、被包装物が入った袋を製造する機械である。
製袋包装機１００は、図１に示すように、主として、包材である熱可塑性のフィルムＦを供給するフィルム供給部（図示せず）と、フィルム供給部から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１と、筒状に成形されたフィルムＦ（以下、「筒状フィルムＦｍ」と呼ぶ。）の重なり部分を縦方向にシールする縦シール機構２と、筒状フィルムＦｍを横方向にシールする横シール機構３とを有している。
（１−１）成形機構
成形機構１は、チューブ１１と、フォーマー１２とを有している。チューブ１１は、円筒形状の部材であり上下端が開口している。チューブ１１の上端の開口部には、被包装物であるポテトチップスＣが投入される。フォーマー１２は、チューブ１１を取り囲むように配置されている。フォーマー１２は、フィルム供給部から送られたシート状のフィルムＦが、フォーマー１２とチューブ１１との間を通るときに筒状フィルムＦｍに成形されるような形状を有している。筒状フィルムＦｍは、フィルムＦの水平方向の両端部が互いに重なっている重なり部分を有する。チューブ１１およびフォーマー１２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。
また、図１に示されるように、製袋包装機１００の正面から見てチューブ１１の左側および右側には、プルダウンベルト機構２３が設けられている。プルダウンベルト機構２３は、チューブ１１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。
（１−２）縦シール機構
縦シール機構２は、プルダウンベルト機構２３によって下方に搬送される筒状フィルムＦｍの重なり部分に、超音波振動および圧力を与えて縦方向にシールする機構である。縦シール機構２の外観図を図２に示す。縦シール機構２は、ホーン２１とアンビル２２とを有している。ホーン２１は、超音波振動子２１ａおよびエアシリンダ２１ｂに連結されている。アンビル２２は、チューブ１１の外周面に取り付けられ、ホーン２１の先端面と対向して配置される。ホーン２１は、超音波振動子２１ａが発振した超音波に基づいて、超音波振動を引き起こす。ホーン２１は、エアシリンダ２１ｂの内部の空気圧に基づいて、アンビル２２に向かって進退する。ホーン２１は、アンビル２２との間に筒状フィルムＦｍを挟持した状態で、筒状フィルムＦｍを超音波振動によって加熱して溶融させ、筒状フィルムＦｍをアンビル２２に向かって押し当てて加圧する。これにより、筒状フィルムＦｍの重なり部分が溶着してシールされる。
縦シール機構２のブロック構成図を図３に示す。超音波振動子２１ａは超音波発信器２４に接続され、エアシリンダ２１ｂは電空レギュレータ２５に接続されている。超音波発信器２４は、超音波振動子２１ａによってホーン２１が引き起こす超音波振動の振幅を制御する装置である。電空レギュレータ２５は、空気源（図示せず）から供給される空気を、電磁弁２５ａを介してエアシリンダ２１ｂに送り込み、エアシリンダ２１ｂの内部の空気圧を制御する装置である。すなわち、電空レギュレータ２５は、ホーン２１およびアンビル２２によって筒状フィルムＦｍに与えられる圧力を制御する。制御部２９は、プルダウンベルト機構２３、超音波発信器２４および電空レギュレータ２５の動作を制御するコンピュータである。
（１−３）横シール機構
横シール機構３は、成形機構１および縦シール機構２の下方に配置されている。横シール機構３は、ヒータを内蔵する一対のシールジョー３１を有している。一対のシールジョー３１は、それぞれ、製袋包装機１００の正面から見て筒状フィルムＦｍの前側および後側に配置されている。一対のシールジョー３１は、それぞれ、前後対称の略Ｄ字状の軌跡Ｔを描くように旋回する。一対のシールジョー３１は、旋回の途中で、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の部分に圧力および熱を加えてシールする。
シールジョー３１の一方の内部には、カッター（図示せず）が内蔵されている。このカッターは、シールジョー３１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。
（２）製袋包装機の動作
被包装物であるポテトチップスＣは、製袋包装機１００の上方に設けられた計量機（図示せず）によって所定の量だけ計量され、成形機構１のチューブ１１の内部に投入される。フィルムＦは、フィルム供給部からシート状で送られてきて、成形機構１によって筒状に成形される。成形された筒状フィルムＦｍは、縦シール機構２によって、プルダウンベルト機構２３によって下方に搬送されながら、縦方向にシールされる。
縦シール機構２では、超音波振動子２１ａが発振する超音波振動に基づいて、ホーン２１は超音波振動を引き起こす。ホーン２１とアンビル２２との間に挟持されている筒状フィルムＦｍの重なり部分は、ホーン２１の超音波振動のエネルギーを受けて加熱されて溶融する。溶融した筒状フィルムＦｍの重なり部分は、ホーン２１およびアンビル２２に挟持されて加圧される。これにより、筒状フィルムＦｍの重なり部分は、溶着してシールされる。制御部２９は、筒状フィルムＦｍを縦方向にシールする過程において、プルダウンベルト機構２３によって搬送される筒状フィルムＦｍの速度、超音波振動子２１ａが発振する超音波振動の振幅、エアシリンダ２１ｂの内部の空気圧を制御する。
筒状フィルムＦｍは、縦シール機構２によって縦方向にシールされた後、横シール機構３によって、袋Ｂの上下の端部となる部分が横方向にシールされる。最初に、袋Ｂの下端部となる部分が横シールされ、チューブ１１内のポテトチップスＣが筒状フィルムＦｍの内部に投入される。次に、袋Ｂの上端部となる部分が横シールされ、シールジョー３１に内蔵されるカッターによって、この横シール部分の高さ方向の中心位置が切断される。これにより、袋Ｂが、後続の筒状フィルムＦｍから切り離される。
（３）縦シール機構の制御
本発明の実施形態に係る製袋包装機１００において、縦シール機構２が筒状フィルムＦｍを超音波でシールする際の制御部２９の動作について、図４のタイムチャートを参照しながら説明する。図４は、縦シール機構２が、筒状フィルムＦｍの搬送を開始して、筒状フィルムＦｍをシールして、筒状フィルムＦｍの搬送を停止するまでの時刻ｔ０〜ｔ６における、筒状フィルムＦｍの搬送速度および筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅の時間変化を表す。図４において、「フィルム搬送速度」は、プルダウンベルト機構２３によって下方に搬送される筒状フィルムＦｍの速度を表し、「超音波の振幅」は、超音波発信器２４によって筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅を表す。製袋包装機１００は、袋Ｂを連続的に製造する過程において、図４に示される時刻ｔ０〜ｔ６のサイクルを繰り返す。なお、時刻ｔ０〜ｔ６において、筒状フィルムＦｍには、エアシリンダ２１ｂ内部の空気圧に基づく所定の圧力が加えられている。以下、時刻ｔ０〜ｔ６のそれぞれの時点における制御部２９の制御について説明する。
時刻ｔ０において、筒状フィルムＦｍは、ホーン２１とアンビル２２との間に挟持された状態で、搬送されずに静止している。時刻ｔ０において、筒状フィルムＦｍには、超音波振動が与えられていない。
時刻ｔ１において、筒状フィルムＦｍは、ホーン２１とアンビル２２との間に挟持された状態で、搬送されずに静止している。時刻ｔ１において、筒状フィルムＦｍに超音波振動が与えられ始める。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの時間帯において、フィルム搬送速度および超音波振幅は、共にゼロである。
時刻ｔ２において、筒状フィルムＦｍの搬送が開始され、かつ、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が増加し始める。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間帯において、フィルム搬送速度はゼロであり、超音波振幅はａ１の一定値を示す。
時刻ｔ３において、筒状フィルムＦｍの速度が一定になり、かつ、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が一定になる。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間帯において、フィルム搬送速度はゼロからｖ１まで徐々に増加し、超音波振幅はａ１からａ２まで徐々に増加する。
時刻ｔ４において、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が減少し始める。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間帯において、フィルム搬送速度はｖ１の一定値を示し、超音波振幅はａ２の一定値を示す。
時刻ｔ５において、筒状フィルムＦｍの搬送速度が減少し始める。時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間帯において、フィルム搬送速度はｖ１の一定値を示し、超音波振幅はａ２からａ３まで徐々に減少する。
時刻ｔ６において、筒状フィルムＦｍの搬送速度がゼロになり、かつ、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅がゼロになる。時刻ｔ５から時刻ｔ６までの時間帯において、フィルム搬送速度はｖ１からゼロに向かって徐々に減少し、超音波振幅はａ３からａ４に向かって徐々に減少した後にゼロになる。
（４）製袋包装機の特徴
（４−１）
本実施形態に係る製袋包装機１００では、縦シール機構２が筒状フィルムＦｍをシールする過程において、筒状フィルムＦｍの搬送が開始される時刻ｔ２の直前の予備動作の時間帯ｔ１〜ｔ２において、振幅ａ１の超音波振動が筒状フィルムＦｍに与えられる。すなわち、本実施形態では、筒状フィルムＦｍを搬送しながら筒状フィルムＦｍに超音波振動を与えてシールする本動作の時間帯ｔ２〜ｔ６より前に、筒状フィルムＦｍに超音波振動のエネルギーが与えられる。これにより、本動作の時間帯ｔ２〜ｔ６において、筒状フィルムＦｍがスムーズに溶着される。従って、本実施形態に係る製袋包装機１００は、筒状フィルムＦｍを安定してシールすることができる。
（４−２）
本実施形態に係る製袋包装機１００では、縦シール機構２が筒状フィルムＦｍをシールする過程において、筒状フィルムＦｍの速度が減少し始める時刻ｔ５より前の時刻ｔ４において、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が減少し始める。ここで、筒状フィルムＦｍの速度が減少し始める時刻ｔ５と同じ時刻に、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が減少し始める場合（すなわち、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が時刻ｔ５まで減少しない場合）を仮定すると、筒状フィルムＦｍの速度が減少する時刻ｔ５〜ｔ６の時間帯において、筒状フィルムＦｍに超音波振動のエネルギーが必要以上に与えられるおそれがある。また、超音波振動のエネルギーに基づくホーン２１の温度の上昇によってホーン２１の物理的特性が変化することにより、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が増加して、筒状フィルムＦｍに超音波振動のエネルギーが必要以上に与えられるおそれがある。
本実施形態に係る製袋包装機１００では、筒状フィルムＦｍの速度が減少し始める時刻ｔ５において、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅がａ２からａ３まで低下しているので、超音波振動のエネルギーによって筒状フィルムＦｍが過度に溶着してしまうことを防ぐことができる。従って、本実施形態に係る製袋包装機１００は、筒状フィルムＦｍを安定してシールすることができる。
（４−３）
本実施形態に係る製袋包装機１００では、筒状フィルムＦｍの速度に応じた振幅を有する超音波振動が、筒状フィルムＦｍに与えられる。すなわち、縦シール機構２が筒状フィルムＦｍをシールする過程において、制御部２９は、筒状フィルムＦｍに与えられるエネルギーが適切に制御する。従って、本実施形態に係る製袋包装機１００は、筒状フィルムＦｍを安定してシールすることができる。
（５）変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の具体的構成は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で変更可能である。次に、本実施形態に対する適用可能な変形例について説明する。
（５−１）変形例Ａ
本実施形態に係る製袋包装機１００では、図４に示されるように、制御部２９は、筒状フィルムＦｍの速度に応じた振幅を有する超音波振動を筒状フィルムＦｍに与える制御を行うが、制御部２９は、上記制御と共に、図５に示されるように、筒状フィルムＦｍの速度に応じた圧力を筒状フィルムＦｍに加える制御を行ってもよい。図５は、縦シール機構２が、筒状フィルムＦｍの搬送を開始して、筒状フィルムＦｍをシールして、筒状フィルムＦｍの搬送を停止するまでの時刻ｔ０〜ｔ６における、筒状フィルムＦｍの搬送速度および筒状フィルムＦｍに与えられる圧力の時間変化を表す。図５において、「空気圧」は、電空レギュレータ２５によって制御される、エアシリンダ２１ｂ内部の空気圧を表す。筒状フィルムＦｍに与えられる圧力は、エアシリンダ２１ｂ内部の空気圧に応じて変化する。
本変形例では、図５に示されるように、時刻ｔ０から、筒状フィルムＦｍの搬送が開始されて筒状フィルムＦｍの速度が一定になる時刻ｔ３までの時間帯において、空気圧はｐ１の一定値を示す。その後、時刻ｔ３から、筒状フィルムＦｍの搬送が停止する時刻ｔ６までの時間帯において、空気圧はｐ１より低いｐ２の一定値を示す。すなわち、本変形例では、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が最大となる時刻ｔ３以降において、筒状フィルムＦｍに与えられる圧力が低下する。これにより、筒状フィルムＦｍの速度が一定になる時刻ｔ３以降において、エアシリンダ２１ｂ内部の空気圧に基づくエネルギーが必要以上に筒状フィルムＦｍに与えられて、筒状フィルムＦｍが過度に溶着してしまうことを防ぐことができる。従って、本変形例に係る製袋包装機１００は、筒状フィルムＦｍを安定してシールすることができる。
（５−２）変形例Ｂ
本実施形態に係る製袋包装機１００では、図４に示されるように、制御部２９は、筒状フィルムＦｍの速度に応じた振幅を有する超音波振動を筒状フィルムＦｍに与える制御を行うが、制御部２９は、フィルム搬送速度が一定になる時間帯ｔ３〜ｔ５において、筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動のパワーが一定になるような制御を行ってもよい。これにより、筒状フィルムＦｍの速度が一定になる時間帯ｔ３〜ｔ５において、超音波振動のエネルギーが必要以上に筒状フィルムＦｍに与えられて、筒状フィルムＦｍが過度に溶着してしまうことを防ぐことができる。従って、本変形例に係る製袋包装機１００は、筒状フィルムＦｍを安定してシールすることができる。
（５−３）変形例Ｃ
本実施形態に係る製袋包装機１００では、袋Ｂの連続製造工程において、図４および図５に示される時刻ｔ０〜ｔ６のサイクルが繰り返されるが、２回目以降のサイクルにおいて筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅が、１回目のサイクルにおいて筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅よりも小さくなるように、制御部２９が超音波発信器２４を制御してもよい。通常、２回目以降のサイクルの開始時点（時刻ｔ０）では、１回目のサイクルにおいて筒状フィルムＦｍに与えられた超音波振動のエネルギーの一部が、筒状フィルムＦｍに残留している。すなわち、本変形例では、２回目以降のサイクルにおいて筒状フィルムＦｍに与えられる超音波振動の振幅（図４におけるａ１およびａ２）の値を低く設定することによって、２回目以降のサイクルにおいて筒状フィルムＦｍに超音波振動のエネルギーが必要以上に与えられて、筒状フィルムＦｍが過度に溶着してしまうことを防ぐことができる。従って、本変形例に係る製袋包装機１００は、筒状フィルムＦｍを安定してシールすることができる。
２ シール部（縦シール機構）
２１ ホーン
２２ アンビル
２３ 搬送部（プルダウンベルト機構）
２５ 加圧部（電空レギュレータ）
２９ 制御部
１００ 製袋包装機
特開２００１−２３３３０９号公報

Claims (4)

  1. 筒状のフィルムを搬送する搬送部と、
    前記搬送部によって搬送されている前記フィルムに圧力および超音波振動を与えて、前記フィルムをシールするシール部と、
    前記搬送部によって搬送される前記フィルムの速度、および、前記シール部によって前記フィルムに与えられる超音波振動の振幅を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記搬送部によって前記フィルムの搬送が開始される第１時点に移行する直前の時間領域において、前記フィルムに超音波振動を与え、かつ、前記第１時点に移行した後の時間領域において、前記フィルムの速度に応じた振幅を有する超音波振動を前記フィルムに与える、
    製袋包装機。
  2. 前記制御部は、前記第１時点から、前記フィルムの速度が一定になる第２時点までの時間領域において、前記フィルムの速度が増加するに従って、前記フィルムに与えられる超音波振動の振幅が増加するように、前記搬送部および前記シール部を制御する、
    請求項１に記載の製袋包装機。
  3. 前記制御部は、前記第２時点以降であって、かつ、前記フィルムの速度が減少し始める第３時点の直前において、前記フィルムに与えられる超音波振動の振幅が減少し始めるように、前記搬送部および前記シール部を制御する、
    請求項２に記載の製袋包装機。
  4. 前記シール部は、ホーンと、アンビルと、前記ホーンおよび前記アンビルを介して前記フィルムに圧力を与える加圧部とを有し、
    前記制御部は、前記第１時点に移行する直前の時間領域において、前記加圧部によって前記フィルムに圧力を与えるように、前記搬送部および前記シール部を制御する、
    請求項１に記載の製袋包装機。
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