JP2013233939A - 横シール装置およびそれを具える自動充填包装機 - Google Patents

Abstract

【課題】横シール部の幅寸法の変更に要する作業工数および作業時間を大きく低減できる他、設備コスト、管理コストの増加を十分に抑制して、該幅寸法の変更を簡易に、かつ迅速に行うことができる横シール装置を提供する。
【解決手段】長手方向に繰出し走行されて、接着層もしくはシーラント層の対向姿勢で配置される長尺の包装用フィルム６に、該包装用フィルムの長手方向と直交する方向に延在する一本以上のヒートシールバー１２ａを有し、相互に平行に、配設される一対の横シールローラ１２で、包装用フィルム６の長手方向に間隔をおく横シール部を形成するものであって、互いに逆方向に回転駆動される対をなす横シールローラ１２のそれぞれを、相互に独立したそれぞれの駆動手段１６に連結し、一方の横シールローラ１２の回転角度位置を他方の横シールローラ１２に対し、所要の角度範囲にわたって相対的に進ませ、もしくは遅らせる制御手段１８を設けてなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、横シール装置およびそれを具える自動充填包装機に関するものであり、とくには、相互に平行に延在して対をなす横シールローラの、互いに協働するヒートシールバーによって包装用フィルムに形成される横シール部の幅寸法を、包装袋の寸法、被包装物の充填包装量等に応じて簡易に、かつ迅速に適宜変更することができる横シール装置および、それを用いた自動充填包装機を提案するものである。

近年、軟質の包装用フィルムによって、飲食物、調味料、医薬品、化粧品等の液状物、粘稠物もしくは粉、粒状物、その他の被包装物を自動充填包装することが広く一般に行われている。

被包装物のこのような自動充填包装に当っては、たとえば、二軸延伸ベースフィルム層と無延伸のシーラント層との積層構造になる、または、ベースフィルム層に感熱接着層をパートコートした単層構造になる軟質の包装用フィルムを用いることができ、かかる自動充填包装に用いられる一般的な自動充填包装機では、対をなす横シールローラのそれぞれを、一の回転駆動手段により、歯車機構の介在下で、相互に逆方向へ等速回転させることとしており、ここでは、横シール部の幅寸法は、横シールローラに設けたヒートシールバーの、該ローラの周方向の幅をもって特定されることになる。

これがため、横シールローラに、特許文献１に開示されているような、回転ローラに対して着脱可能なヒートシールバーを取付けてなるものを用いるときは、横シール部の幅寸法の変更は、ヒートシールバーを所要の幅寸法を有するものに交換することにて行うことができる。

特開２０００−１８５７１５号公報

しかるに、特許文献１に記載された従来技術では、横シール部の幅寸法の変更の都度、回転ローラに対してヒートシールバーを着脱交換するか若しくは回転ローラごとヒートシールバーを着脱交換することが必要になるという作業工数上の問題があった他、幅寸法の異なる多数種類のヒートシールバーを予め準備して保管管理することが必要になるという設備コストおよび管理コスト上等の問題があり、しかも、ヒートシールバーの交換作業の開始に当っては、既設のヒートシールバーが十分に冷却されるのを待つことが必要になるという作業時間上の問題もあった。

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するものであり、それの目的とするところは、横シール部の幅寸法の変更に要する作業工数および作業時間を大きく低減できる他、設備コスト、管理コストの増加を十分に抑制して、該幅寸法の変更を簡易に、かつ迅速に行うことができる横シール装置およびそれを具える自動充填包装機を提供するにある。

この発明の横シール装置は、長手方向に繰出し走行されて、感熱性のパートコート接着層もしくはシーラント層の対向姿勢で配置される一枚もしくは二枚の長尺の包装用フィルムに、包装用フィルムの長手方向と直交する方向に延在する一本以上のヒートシールバーを有し、相互に平行に、たとえば水平姿勢で配設される一対の横シールローラで、包装用フィルムの長手方向に所定の間隔をおく横シール部を形成するものであって、互いに逆方向に等しい周速で回転駆動される、好ましくはともに同径の対をなす横シールローラのそれぞれを、相互に独立したそれぞれの駆動手段に連結し、一方の横シールローラの回転角度位置を他方の横シールローラに対し、所要の角度範囲にわたって相対的に進ませ、もしくは遅らせる制御手段を設けてなるものである。

ここで好ましくは、少なくとも一方の横シールローラを、他方の横シールローラに対して、たとえば、ユニバーサルジョイト、シュミットカップリング（登録商標）等の作用の下で、たとえば水平面内にて、近接および離隔変位可能に設ける。

また好ましくは、それぞれの駆動手段を、一方の横シールローラの、他方の横シールローラに対する角度変化量等を高精度に維持するべく、サーボモータもしくはステッピングモータにて構成する。

そして、この発明の自動充填包装機は、長手方向に間欠的もしくは連続的に繰出し走行され、パートコート接着層もしくはシーラント層の対向姿勢の下で、一枚もしくは二枚の長尺の包装用フィルムの側縁部分に、包装用フィルムの長手方向に連続する縦シール部を形成して、軟質の包装用フィルムを筒状に形成する縦シール手段を具えるとともに、縦シール部を形成された筒状の包装用フィルム内へ間欠的もしくは連続的に充填された被包装物を包装用フィルム内に密封する、包装用フィルムの長手方向と直交する方向に、包装用フィルムの全幅にわたって延在する横シール部を、包装用フィルムの長手方向に間隔をおいて形成する横シール手段を具えてなるものであって、その横シール手段を、先に述べたいずれかの横シール装置にて構成してなるものである。

この発明の横シール装置では、対をなす横シールローラのそれぞれを、相互に独立した、個別制御が可能なそれぞれの駆動手段に連結した状態で、制御手段への指令入力に基いて一方の駆動手段を他方の駆動手段に対して相対作動させて、一方の横シールローラの回転角度位置を他方の横シールローラに対して所要の角度範囲にわたって相対的に進ませ、もしくは遅らせ、結果として、各横シールローラに一本以上設けられて相互に協働する対向ヒートシールバーによる包装用フィルムの挟持幅を増減させること、いいかれば、相互に対向するヒートシールバーにあって、包装用フィルムの挟持、すなわち、横シール部の形成に寄与しない部分の幅を減少もしくは増加させることで、ヒートシールバーそれ自体を変更することなしに、横シール部の幅寸法を簡易に、かつ迅速に所期した通りのものに変更することができる。

かくして、この横シール装置では、横シール部の幅寸法に応じた多数種類のヒートシールバーを予め準備すること、保守管理等することを不要にできるとともに、ヒートシールバーの交換のための作業工数、ヒートシールバーが冷却されるまでの待ち時間等を不要にして、横シール部の形成作業を、該横シール部の幅寸法の変更回数のいかんにかかわらず、安価にかつ能率的に行うことができる。しかもこの横シール装置では、対をなす横シールローラを別個に駆動する二つの駆動手段があるので、包装用フィルムに対して送りトルクを従来の二倍掛けられるため、包装用フィルムの横シール部形成部分から被包装物をヒートシールバーで確実に押し出し得て、より安全に横シール部を形成することができる。

このような横シール装置において、相互に独立したそれぞれの駆動手段に連結した少なくとも一方の横シールローラを、他方の横シールローラに対して、各個の駆動手段への連結を維持したまま水平面内等にて近接および離隔変位可能に構成したときは、両横シールローラの近接変位下で、包装用フィルムに所期した通りの横シール部を形成することができ、それら両者の離隔変位下で、横シールローラの清掃、メンテナンス等の他、初期のフィルム通し作業その他を十分容易なものとすることができる。

そしてまた、それぞれの駆動手段を、サーボモータもしくはステッピングモータにて構成したときは、たとえば内蔵エンコーダ等からのフィードバック制御に基づき、対をなす両横シールローラ間の角度変化量等を高精度に維持しつつ、両横シールローラを同期させて回転駆動することができる。

また、この発明の自動充填包装機では、横シール装置について前述した作用および効果を十分に発揮させて、横シール部の幅を、所期した通りのものに簡易、迅速に変更することができる。

この発明の自動充填包装機の一実施形態を示す模式図である。 この発明の横シール装置の一実施形態を示す略線斜視図である。 制御手段による制御の一例を示すフローチャートである。 対をなす横シールローラの基準原点位置、および一方の横シールローラの角度変化後のローラ姿勢を、要部を断面として示す略線側面図である。

以下にこの発明の一実施形態を図面に示すところに基づいて説明する。
この発明の一実施形態の横シール装置を具える、図１に示す実施形態の自動充填包装機は、縦型の包装機である。

図１に示す自動充填包装機は、たとえば、二軸延伸したベースフィルム層と無延伸のシーラント層との積層構造になる、または、ベースフィルム層に感熱接着層をパートコートした単層構造になる、一枚の、軟質にして長尺の包装用フィルムを、それの長手方向に連続的に繰出し走行させながら、該包装用フィルムのシーラント層、もしくはパートコート接着層が対向姿勢となるように包装用フィルムを幅方向に折返して、それの両側縁同士を重ね合わせて、包装用フィルムの側縁部同士を合掌状に連続的に融着接合させ、これによって筒状に形成された包装用フィルム内へ、液状、粘稠状、粉・粒状等の所要の被包装物を、好ましくは連続的に所要量充填して自動包装するものであり、図示の包装機は、フィルム折返し部１と、縦シール手段２と、被包装物供給部３と、この発明に係る横シール装置４と、連続的に形成される、被包装物を充填包装した帯状連続包装体を所要の横シール部位置で切断する、たとえば回転切断手段５を主要な構成部分とする。

ところで、図示のフィルム折返し部１では、軟質の包装用フィルム６の巻回ロ−ルＲから連続的に繰出し走行される、一枚の長尺の包装用フィルム６を、複数本のガイドローラを介して、上方から下方に向けて走行させつつ、平面形成がＶ字状をなすフィルム通路を区画し、正面形状が鉤状をなす案内部材７でガイドして、包装用フィルム６を、シーラント層もしくはパートコート接着層が互いに向き合う対向姿勢となるように幅方向に折返して、図では包装用フィルム６の左端に位置するそれの側縁同士を揃えて重ね合わせる。

また、縦シール手段２では、包装用フィルム６の側縁部を、図の前後方向に対をなす一対の縦シールローラ８のフランジ状シールバー８ａによって挟持して連続的に加熱・加圧して、縦シールローラ８の回転下で、包装用フィルム６の長手方向に連続する縦シール部６ａを形成して、包装用フィルム６を筒状に形成する。

ここで縦シール手段２は、水平面内で、図の前後方向で平行に延在する、ともに同一直径の一対の縦シールローラ８（図では手前側に位置する前方側のものだけを示す。）と、それらの一対の縦シールローラ８を相互に逆向きに等速で回転駆動させる、たとえばサーボモータからなる一の駆動モータ９および図示しない歯車機構と、一方（前方側）の縦シールローラ８の両端部を軸受け支持する軸受けブロックを、他方（他方側）の縦シールローラ８を軸受け支持する軸受けブロックに向けて押圧する一対のシリンダ１０、たとえばエアシリンダとを具えてなる。

このような一対の縦シールローラ８の各々は、外周面に一の円形フランジ状のシールバー８ａを有するとともに、該シールバー８ａの加熱に寄与するヒ−タを内蔵してなり、上記の一対のシリンダ１０をもって前方側の縦シールローラ８を後方側の縦シールローラ８に向けて押圧することで、それらの一対の縦シールローラ８は、包装用フィルム６の重ね合わせ側縁部を両シールバー８ａ間に挟持しつつ加熱・加圧して、その側縁部のシーラント層もしくはパートコート接着層を合掌状に融着させて縦シール部６ａを形成するとともに、縦シールローラ８の回転に基づいて、包装用フィルム６を図の下方側へ繰出し走行させる。

また被包装物供給部３は、図示しないタンクから、ポンプおよび供給路を経て、一対の縦シールローラ８の間を貫通して上下方向の延びる充填ノズル１１を介して、筒状に形成された包装用フィルム６の内側へ被包装物Ｍを連続的もしくは間欠的に充填する。

また、後に詳述する横シール装置４は、同一の水平面内で、図の前後方向に平行に延在させて設けた一対の横シールローラ１２の、ローラ軸線方向に延在する一本以上のそれぞれのヒートシールバー１２ａにより、筒状に形成されて被包装物を充填された包装用フィルム６に、該包装用フィルム６の長手方向と直交する方向に延びる、包装用フィルム６の全幅にわたる横シール部６ｂを、包装用フィルム６の長手方向に所定の間隔をおいて設けて、包装用フィルム６の長手方向に連続する、被包装物を充填包装された包装体Ｗを形成する。

そして回転切断手段５では、上下方向に連続する包装体Ｗを、所要の個数毎に、横シール部６ｂのシール幅の中間位置で、直状切断刃５ａをもって切断分離する。

ところで、横シール装置４は、図２に例示するように、図示しないヒータを内蔵した前後一対の、相互に平行な、好ましくは同径の横シールローラ１２の各々に、ローラ軸線方向に直線状に延在する一本以上、図では四本のヒートシールバー１２ａを、好ましくは着脱可能に設けるとともに、それぞれの横シールローラ１２の両端部分を、ガイドロッド１３の案内下で、相互に近接および離隔方向へ摺動変位可能に設けたそれぞれの軸受けブロック１４により回転自在に支持し、また、各個の横シールローラ１２の一端を、対をなす両横シールローラ１２のそれぞれの近接および離隔変位を許容する変位吸収手段１５、たとえばシュミットカップリング（登録商標）を介して、各個の駆動手段１６、たとえばサーボモータに連結して、対をなす横シールローラ１２のそれぞれを、相互に逆方向へ、相互に等しい周速で回転駆動可能とし、たとえば、手前側の一方の横シールローラ１２のそれぞれの軸受けブロック１４を、後方側の他方の横シールローラ１２の一対の軸受けブロック１４に向けて押圧するそれぞれのシリンダ１７を設け、さらに、入力指令に基づいて、一方の横シールローラ１２の回転角度位置を、他方の横シールローラ１２に対し、所定の角度範囲にわたって相対的に進め、もしくは遅らせるための指示を駆動手段１６へ出力する制御手段１８を、各個の駆動手段１６に信号接続させて設けることによって構成することができる。

ここにおいて、対をなす横シールローラ１２のそれぞれには、各ローラ１２のそれぞれの端部分に配設されて、周面の当接下で、両横シールローラ１２の近接変位を制限する円形フランジ１２ｂを設けることができ、このような円形フランジ１２ｂの当接下では、それぞれのシリンダ１７によって、フランジ周面相互の所要の当接力を担保することで、包装用フィルム６に、ヒートシールバー１２ａをもって所期した通りの適正な横シール部６ｂを形成することができる。

またここでは、対をなす横シールローラ１２の一方の軸端部側のそれぞれの軸受けブロック１４は、前後のそれぞれの固定ブロック１９に固定され、たとえば水平方向に直線状に延びる上下一対の平行なガイドロッド１３を、各個の軸受けブロック１４に貫通させて設けることで、近接方向および離隔方向のそれぞれに、十分円滑に摺動変位することができ、このことは他方の軸端部側のそれぞれの軸受けブロック１４についても同様である。

なおここで、変位吸収手段１５としてシュミットカップリングを用いた場合は、駆動手段１６から横シールローラ１２までの間の軸線方向長さを短く抑えて横シールローラ１２の水平変位を円滑に許容できる利点があり、また、駆動手段１６としてサーボモータを用いた場合は、一方の横シールローラ１２の他方の横シールローラ１２に対する回動位相差を高精度に維持することができる。

ところで、制御手段１８は、たとえば、通常のマイクロコンピュータを持つコントローラと、各横シールローラ用のモータ駆動回路を持つモータドライバとを有し、たとえば、駆動手段１６としてのサーボモータに内蔵された、たとえばアブソリュートエンコーダからの当該サーボモータの絶対回転角データのフィードバックの下で、図３にフローチャートを示すように、ステップＳ１での電源ＯＮに続き、ステップＳ２での、充填条件設定すなわち、ラインスピ−ド、製品ピッチ、縦横シール部幅設定、フィルムテンション、フィルム押圧力設定、被包装物充填量設定、縦横シールローラ温度設定等の入力に基いて、ステップＳ３で、対をなす横シールローラ１２の、相互の対向するヒートシールバー１２ａのそれぞれが図４（ａ）に例示するように全幅にわたって整合し正対する、基準原点位置を確認する初期化を行う。

次いでここでは、ステップＳ４で、対をなす横シールローラ１２のいずれか一方、たとえば手前側に位置する横シールローラ１２用のサーボモータを作動させ、その手前側に位置する横シールローラ１２を、横シール部幅の所要の増減量に応じて、それぞれのヒートシールバー相互の現実の対向姿勢からの差異分だけ、横シールローラ１２の周方向の進み側もしくは遅れ側へ角度変位させ、図４（ｂ）に例示するように、対向するそれぞれのヒートシールバー１２ａの整合幅の変化をもたらす。

このことにより、対向するヒートシールバー１２ａの整合幅が、図４（ｂ）に示すところで、図４（ａ）に示す、ヒートシールバー１２ａの最大整合幅に比して、各個のヒートシールバー１２ａで、たとえば片側に２．５ｍｍ減少したとすると、横シール部６ｂの幅は、図４（ａ）に示す場合よりも５ｍｍ狭幅に形成されることになる。

その後は、ステップＳ５で、対をなす両横シールローラ１２を、それぞれのヒートシールバー１２ａが上述の如く互いに周方向にずれて対向する、図４（ｂ）に示す合掌位置から、それぞれのヒートシールバー１２ａが互いに離間してそれらの間への包装用フィルム６のフィルム通しが容易になる開位置へ移動したスタート位置へ、互い同一回転角だけそれぞれ回転移動させ、その際、各シリンダ１７の押圧力を一時的に解除し、対をなす横シールローラ１２の間隔を広げられるようにしてそれらの間への包装用フィルム６のフィルム通しをさらに容易にし、フィルム通し後に各シリンダ１７の押圧力を元に戻しても良く、次いでステップＳ６で、自動充填包装機の初期化を完了する。

次のステップＳ７では、たとえば作業員が操作する運転開始スイッチからの信号に基づき、先のステップＳ２で設定された充填条件での当該自動充填包装機の連続運転を開始し、続くステップＳ８〜Ｓ１０で、対をなす二本の横シールローラ１２用のサーボモータを相互に同期させて互いに同一速度で回転させる制御を、それぞれの横シールローラ１２用のサーボモータに対して行う。このステップＳ８〜Ｓ１０では具体的には、上記コントローラがステップＳ８で、二本の横シールローラ１２のヒートシールバー１２ａの上記整合幅に対応する角度差をつけた角度位置指令を上記二本の横シールローラ１２のサーボモータ用のモータドライバに出し、モータドライバは、ステップＳ９でアブソリュートエンコーダにより現在の角度位置を確認し、ステップＳ１０でその角度位置が角度位置指令に近づくようにサーボモータを駆動し、アブソリュートエンコーダにより確認した現在の角度位置が角度位置指令に所定角度まで近づいたら、コントローラはステップＳ８で次の角度位置指令をモータドライバに出す、という処理を繰返す。

従って、上記実施形態の横シール装置４および、それを用いた自動充填包装機では、包装体Ｗの寸法、被包装物Ｍの充填包装量等に応じた、横シール部６ｂの幅寸法を、各個の横シールローラ１２を各個の駆動手段１６に連結することを前提として、制御手段１８の作用の下で、対をなす横シールローラ１２の一方の回転角度位置を、他方の横シールローラ１２に対し、所要の角度範囲にわたって進ませ、もしくは遅らせることによって選択するだけで、その幅寸法を、簡易に、かつ迅速に所期した通りのものに変更することができる。

これによりここでは、幅寸法の異なる多数種類のヒートシールバー１２ａを予め準備することも、管理することも不要になることはもちろん、ヒートシールバー１２ａの交換のための作業工数および作業時間をも不要として作業能率を大きく向上させることができる。しかもこの横シール装置４では、対をなす横シールローラ１２を別個に駆動する二つの駆動手段１６があるので、包装用フィルム６に対して送りトルクを従来の二倍掛けられるため、包装用フィルム６の横シール部形成部分から被包装物Ｍをヒートシールバー１２ａで確実に押し出し得て、より安全に横シール部６ｂを形成することができる。

以上この発明の横シール装置を、縦型の自動充填包装機に用いる場合について説明したが、該シール装置を横型の包装機に用いるときは、そのシール装置を側部シール装置として適用することができ、この適用に当っても同様に、前後に対をなす制御シールローラの一方の回転角度位置を、制御手段の作用下で、他方の側部シールローラに対して所要の角度範囲にわたって相対的に進ませ、もしくは遅らせて、ヒートシールバーの整合幅を変更することで、側部シール部のシール幅を、所要に応じて簡易・迅速に増減調整することができる。また、駆動モータ９および駆動手段１６の少なくとも一方に、サーボモータに代えてステッピングモータを用いることもできる。

かくしてこの発明の横シール装置および自動充填包装機によれば、横シール部の幅寸法に応じた多数種類のヒートシールバーを予め準備すること、保守管理等することを不要にできるとともに、ヒートシールバーの交換のための作業工数、ヒートシールバーが冷却されるまでの待ち時間等を不要にして、横シール部の形成作業を、該横シール部の幅寸法の変更回数のいかんにかかわらず、安価にかつ能率的に行うことができる。しかもこの横シール装置では、対をなす横シールローラを別個に駆動する二つの駆動手段があるので、包装用フィルムに対して送りトルクを従来の二倍掛けられるため、包装用フィルムの横シール部形成部分から被包装物をヒートシールバーで確実に押し出し得て、より安全に横シール部を形成することができる。

１ フィルム折返し部
２ 縦シール部
３ 被包装物供給部
４ 横シール装置
５ 回転切断手段
６ 包装用フィルム
６ａ 縦シール部
６ｂ 横シール部
７ 案内部材
８ 縦シールローラ
８ａ フランジ状シールバー
９ 駆動モータ
１０，１７ シリンダ
１１ 充填ノズル
１２ 横シールローラ
１２ａ ヒートシールバー
１２ｂ 円形フランジ
１３ ガイドロッド
１４ 軸受けブロック
１５ 変位吸収手段
１６ 駆動手段
１８ 制御手段
１９ 固定ブロック
Ｒ 巻回ロール
Ｍ 被包装物
Ｗ 包装体

Claims (4)

1. 長手方向に繰出し走行されて、接着層もしくはシーラント層の対向姿勢で配置される長尺の包装用フィルムに、該包装用フィルムの長手方向と直交する方向に延在する一本以上のヒートシールバーを有し、相互に平行に、配設される一対の横シールローラで、包装用フィルムの長手方向に間隔をおく横シール部を形成する横シール装置であって、
   互いに逆方向に回転駆動される対をなす横シールローラのそれぞれを、相互に独立したそれぞれの駆動手段に連結し、一方の横シールローラの回転角度位置を他方の横シールローラに対し、所要の角度範囲にわたって相対的に進ませ、もしくは遅らせる制御手段を設けてなる横シール装置。
2. 少なくとも一方の横シールローラを、他方の横シールローラに対して、近接および離隔変位可能に設けてなる請求項１に記載の横シール装置。
3. それぞれの駆動手段を、サーボモータもしくはステッピングモータとしてなる請求項１もしくは２に記載の横シール装置。
4. 長手方向に間欠的もしくは連続的に繰出し走行され、接着層もしくはシーラント層の対向姿勢の下で、一枚もしくは二枚の長尺の包装用フィルムの側縁部分に、包装用フィルムの長手方向に連続する縦シール部を形成して、包装用フィルムを筒状に形成する縦シール手段を具え、縦シール部を形成された筒状の包装用フィルム内へ間欠的もしくは連続的に充填された被包装物を包装用フィルム内に密封する、包装用フィルムの長手方向と直交する方向に、包装用フィルムの全幅にわたって延在する横シール部を、包装用フィルムの長手方向に間隔をおいて形成する横シール手段を具えてなる自動充填包装機であって、
   前記横シール手段を、請求項１〜３のいずれかに記載の横シール装置としてなる自動充填包装機。

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