JP2014024591A - 包装機の横シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波シール機構によって横シールされる製袋包装機において、容易に所望の横シール強度を実現できる、操作性に優れた製袋包装機を提供する。
【解決手段】製袋包装機１０は、第１ホーンと第１アンビルとの間に筒状フィルムを挟み、袋の横シールを行うものであって、圧電素子４４と、第１及び第２回転体と、強度設定部７０ａと、発振制御部７０ｂと、を備える。圧電素子４４は、超音波発振を行い、第１ホーンを振動させる。第１及び第２回転体は、第１ホーンと第１アンビルとの間に、筒状フィルムが第１時間の間だけ挟まれるように、第１ホーン及び第１アンビルを動かす。強度設定部は、横シールの強度を設定する強度設定を受け付ける。発振制御部は、強度設定に基づいて、第１時間内であって第１時間よりも短い第２時間内で発振時間を決定し、圧電素子に、発振時間の間、超音波発振を実行するよう指示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、搬送されてくる包材が筒状に成形され、その内部に被包装物が充填された後に超音波シール機構によって横シールされる製袋包装機に関する。

搬送されてくる包材を筒状に成形し、被包装物の充填後に、超音波シール機構によって横シールする製袋包装機が知られている（例えば、特許文献１（特開２００７−２６９３７７号公報））。

従来、このような製袋包装機においては、所望の横シールの強度を得るため、試運転時等に、超音波シール機構に関連する複数のパラメータがオペレータにより調節されている。

しかし、このように複数のパラメータを変更して横シール強度を調整する場合、オペレータの技量や経験によっては、調整のために多大な時間を要する場合がある。

本発明の課題は、超音波シール機構によって横シールされる製袋包装機において、容易に所望の横シール強度を実現できる、操作性に優れた製袋包装機を提供することにある。

本発明に係る製袋包装機は、ホーンとアンビルとの間に筒状包材を挟み、袋の横シールを行う製袋包装機である。製袋包装機は、振動発生器と、駆動部と、強度設定部と、発振制御部と、を備える。振動発生器は、超音波発振を行い、ホーンを振動させる。駆動部は、ホーンとアンビルとの間に、筒状包材が第１時間の間だけ挟まれるように、ホーン及びアンビルの少なくとも一方を動かす。強度設定部は、横シールの強度を設定する強度設定を受け付ける。発振制御部は、強度設定に基づいて、第１時間内であって第１時間よりも短い第２時間内で発振時間を決定し、振動発生器に、発振時間の間、超音波発振を実行するよう指示する。

ここでは、強度設定部が受け付けた横シールの強度設定に基づいて、超音波発生器の発振時間が決定され、横シールの強度が変更されるので、容易に所望の横シール強度を得ることができる。その結果、操作性に優れた製袋包装機が実現される。

また、本発明に係る製袋包装機では、発振制御部は、強度設定が弱い設定のときよりも、強い設定のときに、発振時間を長く決定することが望ましい。

ここでは、強度設定に応じた所望の横シールの強度が実現でき、操作性に優れた製袋包装機が実現される。

また、本発明に係る製袋包装機では、発振時間には、第２時間の中央時点が含まれることが望ましい。

ここでは、ホーンとアンビルとが筒状包材を圧する圧力が安定しやすく、横シールが確実に行われやすい。そのため、所望の横シールの強度が実現される。

また、本発明に係る製袋包装機では、発振制御部は、強度設定に基づいて、更に発振時間の開始時点又は終了時点を決定することが望ましい。

ここでは、強度設定に基づき、発振のタイミングも調整されるので、容易に所望の横シール強度を得ることができる。

更に、本発明に係る製袋包装機では、発振制御部は、強度設定が弱い設定のときよりも、強い設定のときに、発振時間の中央時点が第２時間の終了時点に近づくように、発振時間の開始時点又は終了時点を決定することが望ましい。

これにより、強度設定に応じて所望の横シール強度が得られる。

また、本発明に係る製袋包装機では、駆動部は、ホーン及びアンビルを旋回させるものであって、更に、第１時間直前の第３時間に、ホーンとアンビルとの間に微小隙間を保って、筒状包材をしごく、しごき動作を選択的に実行可能なものであることが望ましい。発振制御部は、同一の強度設定に対して、しごき動作実行時の発振時間の中央時点が、しごき動作非実行時の発振時間の中央時点より、第１時間の終了時点に近づくように、しごき動作実行時及びしごき動作非実行時の発振時間の開始時点又は終了時点を決定することが望ましい。

ここでは、ホーンとアンビルを用いて筒状包材をしごく、しごき動作の実行／非実行が選択される場合にも、所望の横シール強度が得られる。

また、本発明に係る製袋包装機では、駆動部は、ホーン及びアンビルを旋回させるものであって、更に、第１時間直前の第３時間に、ホーンとアンビルとの間に微小隙間を保って、筒状包材をしごく、しごき動作を実行するものであることが望ましい。発振制御部は、強度設定によらず、発振時間の終了時点から第１時間の終了時点までの時間が一定となるように、発振時間の終了時点を決定することが望ましい。

ここでは、ホーンとアンビルを用いて筒状包材をしごく、しごき動作が実行される場合にも、所望の横シール強度が得られる。

本発明の横シール装置では、強度設定部が受け付けた横シールの強度設定に基づいて、超音波発生器の発振時間が決定され、横シールの強度が変更されるので、容易に所望の横シール強度を得ることができる。その結果、操作性に優れた製袋包装機が実現される。

本発明の一実施形態に係る製袋包装機を含む包装装置の斜視図である。 図１の製袋包装機の製袋包装ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の製袋包装機の概略構成を示すブロック図である。 図２の製袋包装ユニットの横シール機構の概略を示す右側面図である。図中の二点破線は、ホーンとアンビルの軌跡を示す。 図２の製袋包装ユニットの横シールの強度設定入力画面の一例である。 図２の製袋包装ユニットの横シール機構における、圧電素子の発振時間及び発振タイミングを説明するための図である。 変形例Ａに係る、横シール機構においてしごき動作が実行された場合の、圧電素子の発振時間及び発振タイミングを説明するための図である。 変形例Ｂに係る、圧電素子の発振時間及び発振タイミングを説明するための図である。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る製袋包装機１０を含む包装装置１の斜視図である。図２は、製袋包装機１０の製袋包装ユニット２０の概略構成を示す斜視図である。図３は、製袋包装機１０の概略構成を示すブロック図である。

包装装置１は、組合せ計量機２及び製袋包装機１０を含む。製袋包装機１０は、製袋包装ユニット２０、フィルム供給ユニット５０及び制御ユニット７０を含む。

組合せ計量機２は、製袋包装ユニット２０の上方に配置される。組合せ計量機２では、商品Ｃの重量が複数の計量ホッパで計量され、これらの計量値が所定の合計重量になるように組み合わせられ、組み合わされた所定の合計重量の商品Ｃが下方に排出される。

製袋包装機１０の製袋包装ユニット２０は、組合せ計量器２から商品Ｃが供給されるタイミングにあわせて、組合せ計量器２から供給された商品Ｃの袋詰めを行う。フィルム供給ユニット５０は、製袋包装ユニット２０に袋ＢとなるフィルムＦを供給する。

包装装置１には操作スイッチ７が設けられる。また、包装装置１には、包装装置１の動作状態を表示し、包装装置１に対する様々な設定の入力等を受け付ける、タッチパネル式ディスプレイ８が設けられる。操作スイッチ７及びタッチパネル式ディスプレイ８は、製袋包装機１０に対する指示や、製袋包装機１０に関する設定を受け付ける入力部として機能する。また、タッチパネル式ディスプレイ８は、製袋包装機１０に関する情報を表示する出力部として機能する。なお、本実施例では、操作スイッチ７及びタッチパネル式ディスプレイ８は、製袋包装機１０と組合せ計量器２とで共用されるが、これに限定されるものではなく、製袋包装機１０専用の操作スイッチ及びタッチパネル式ディスプレイが設けられてもよい。

製袋包装機１０は、操作スイッチ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及び設定に従って、制御ユニット７０により制御される。制御ユニット７０は、製袋包装機１０に設置されている図示されない各種センサから必要な情報を取り込み、その情報を製袋包装機１０の各種制御に利用する。また、制御ユニット７０は、組合せ計量機２との間で各種信号や各種情報を送受信し、受け付けた情報を製袋包装機１０の各種制御に利用する。なお、本実施形態では、制御ユニット７０は製袋包装機１０のみを制御するが、これに限定されるものではなく、制御ユニット７０は、あわせて組合せ計量機２も制御するものであってもよい。

（２）詳細構成
以下に、製袋包装機１０の、製袋包装ユニット２０と、フィルム供給ユニット５０と、制御ユニット７０と、について詳細を説明する。

（２−１）製袋包装ユニット
以下に、製袋包装ユニット２０について説明する。製袋包装ユニット２０の説明では、「前（正面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「左」、「右」を、図２のとおり定義する。また、「上流」、「下流」は、フィルムＦの搬送方向を基準とする。

製袋包装ユニット２０は、主に、成形機構２３と、プルダウンベルト機構２４と、縦シール機構２５と、横シール機構２７とを有する。

成形機構２３は、フィルム供給ユニット５０から搬送されてくるシート状のフィルムＦを筒状に成形する。プルダウンベルト機構２４は、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｃとよぶ）を下方に搬送する。縦シール機構２５は、筒状フィルムＦｃの重ね合わせ部分（合せ目）を縦方向にシールする。横シール機構２７は、筒状フィルムＦｃを横方向にシールすることで袋Ｂの上下端を封止する。

（２−１−１）成形機構
成形機構２３は、チューブ２３ａと、フォーマ２３ｂとを有する。

チューブ２３ａは、筒形状の部材であり、上下端が開口している。チューブ２３ａの上端の開口部には、組合せ計量機２で計量された商品Ｃが投入される。

フォーマ２３ｂは、チューブ２３ａを取り囲むように配置される。フィルムロールから繰り出されてきたシート状のフィルムＦは、フォーマ２３ｂとチューブ２３ａとの間を通るときに筒状に成形される。成形機構２３のチューブ２３ａやフォーマ２３ｂは、製造する袋Ｂの大きさに応じて取り替えることができる。

（２−１−２）プルダウンベルト機構
プルダウンベルト機構２４は、チューブ２３ａに巻き付いた筒状フィルムＦｃを吸着しながら下方に連続搬送する。プルダウンベルト機構２４は、図２に示すように、チューブ２３ａの左右にチューブ２３ａを挟むように配置された一対のベルト２４ｃを有する。プルダウンベルト機構２４では、吸着機能を有するベルト２４ｃが駆動ローラ２４ａ及び従動ローラ２４ｂによって回転されることで、筒状フィルムＦｃが下方に搬送される。なお、図２では、駆動ローラ２４ａを回転させるローラ駆動モータの図示を省略している。プルダウンベルト機構２４の筒状フィルムＦｃの搬送速度は、制御ユニット７０によって制御される。

（２−１−３）縦シール機構
縦シール機構２５は、ホーン２５ａと図示しないアンビルとを有し、筒状フィルムＦｃの重なり部分（合せ目）を、ホーン２５ａとアンビルとの間で一定の圧力で押しつけながら縦方向に超音波シールする。

ホーン２５ａは、チューブ２３ａの正面側に配置される。アンビルは、ホーン２５ａとチューブ２３ａとの間に、ホーン２５ａと対向するように設けられる。アンビルとホーン２５ａとの間には、筒状フィルムＦｃの重なり部分が配される。ホーン２５ａは、図示されない駆動機構により、アンビルに対して略水平方向に往復動される。その結果、ホーン２５ａは、アンビルとの間に筒状フィルムＦｃの重なり部分を挟んだ状態で、アンビルに対して所定の圧力で押し付けられる。この時、ホーン２５ａとアンビルとにより挟まれた筒状フィルムＦｃの重なり部分が、縦方向（図２中では上下方向）に超音波シールされる。ホーン２５ａの往復動および縦シール機構２５による超音波シールは、制御ユニット７０により制御される。

（２−１−４）横シール機構
図４は横シール機構２７の概略を示す右側面図である。横シール機構２７は、図４のように、駆動部としての第１回転体３０ａ及び第２回転体３０ｂを有する。第１回転体３０ａは製袋包装ユニット２０の正面側に配され、第２回転体３０ｂは製袋包装ユニット２０の背面側に配される。第１回転体３０ａと第２回転体３０ｂとの前後方向の距離は、図示しない駆動機構により変更可能である。

第１回転体３０ａには、超音波シール用の第１ホーン３１ａと、超音波シール用の第２アンビル３２ｂとが取り付けられている。第２アンビル３２ｂは、第１回転体３０ａの回転軸回りに第１ホーン３１ａから１８０°離れた位置に配置されている。第２回転体３０ｂには、超音波シール用の第１アンビル３１ｂと、超音波シール用の第２ホーン３２ａとが取り付けられている。第２ホーン３２ａは、第２回転体３０ｂの回転軸回りに第１アンビル３１ｂから１８０°離れた位置に配置されている。第１及び第２ホーン３１ａ，３１ｂと、第１及び第２アンビル３１ｂ，３２ｂとは、左右方向、すなわち横シールのシール方向に延びる。

第１ホーン３１ａには、振動発生器としての圧電素子４３が、横シールのシール方向に沿って並ぶように複数連結されている。第２ホーン３２ａには、振動発生器としての圧電素子４４が、横シールのシール方向に沿って複数連結されている。圧電素子４３，４４には、後述する制御ユニット７０の発振制御部７０ｂによる指示で、所定の時間及びタイミングで、発振器４２から高周波電圧が印加される。その結果、圧電素子４３，４４は、超音波を発振する。言い換えれば、発振制御部７０ｂは、圧電素子４３，４４に超音波発振を実行するよう指示する。圧電素子４３，４４により発振された超音波は、図示しないブースタにより最適な振幅に機械的に増幅され、共鳴体である第１ホーン３１ａ及び第２ホーン３２ａを振動させる。

第１回転体３０ａと第２回転体３０ｂとは、それぞれに設けられた駆動モータ４１により、軸Ｃ１，Ｃ２を回転軸として旋回する。軸Ｃ１，Ｃ２は、横シールのシール方向と平行に、すなわち左右方向に延びる。第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとは、それぞれ第１回転体３０ａと第２回転体３０ｂとにより駆動され、側面視においてＤ字状に旋回される（図４に二点破線で示すホーンとアンビルとの軌跡を参照）。なお、駆動モータ４１は、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが、筒状フィルムＦｃに対して前後対称な動きをするように制御ユニット７０により制御される。そして、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが、正面側と背面側とから筒状フィルムＦｃを所定の圧力で挟みながら上下方向に直線的に移動する第１時間中に、所定の時間及びタイミングで圧電素子４３から超音波が発振され、横シール（超音波シール）が行われる。同様に、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとは、それぞれ第２回転体３０ｂと第１回転体３０ａとにより駆動され、側面視においてＤ字状に旋回される。駆動モータ４１は、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとが、筒状フィルムＦｃに対して前後対称な動きをするように制御ユニット７０により制御される。そして、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとが、背面側と正面側とから筒状フィルムＦｃを所定の圧力で挟みながら上下方向に直線的に移動する第１時間中に、所定の時間及びタイミングで圧電素子４４から超音波が発振され、横シールが行われる。横シールに関しては後ほど詳述する。

第１アンビル３１ｂ及び第２アンビル３２ｂの先端部には、図示しないカッターが設けられる。カッターは、筒状フィルムＦｃが横シールされた後に、所定のタイミングでエアシリンダなどの駆動機構によって駆動される。その結果、カッターにより筒状フィルムＦｃが切断され、筒状フィルムＦｃから袋Ｂが切り離される。

第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが（第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとが）、筒状フィルムＦｃを挟み込む領域（上下方向に延びるＤ字の直線部）の上方には、図４に示すように、フィルム検知センサ３９が配置される。フィルム検知センサ３９には、光電センサや、超音波センサなどが適用される。フィルム検知センサ３９は、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが（第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとが）、加圧動作に入る直前に筒状フィルムＦｃの有無を確認する。フィルム検知センサ３９のセンサ信号から筒状フィルムＦｃが無いと判断された場合には、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの隙間（第２ホーン３２ａ及び第２アンビル３２ｂとの隙間）、が保たれたまま旋回動作するように調節される。これにより、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが（第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとが）接触して破損することが防止される。

第１回転体３０ａ及び第２回転体３０ｂの動きと、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間で行われる超音波シールとは、制御ユニット７０により制御される。

（２−２）フィルム供給ユニット
フィルム供給ユニット５０は、製袋包装ユニット２０の成形機構２３に対して、商品Ｃが収容される袋Ｂの素材となるシート状のフィルムＦを供給する。フィルム供給ユニット５０は、製袋包装ユニット２０に隣接して設けられる。フィルム供給ユニット５０にはフィルムＦが巻かれたロールがセットされ、このロールからフィルムＦが繰り出される。フィルム供給ユニット５０がフィルムＦを繰り出すタイミングと、製袋包装ユニット２０の動きとは、制御ユニット７０により同期される。

（２−３）制御ユニット７０
制御ユニット７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびフラッシュメモリを有する。制御ユニット７０は、フラッシュメモリ内のプログラムを読み出して実行することにより、製袋包装機１０の各部の動作を制御する。

制御ユニット７０は、フィルム供給ユニット５０と、プルダウンベルト機構２４と、縦シール機構２５と、横シール機構２７と接続され、各部の動きを制御する。また、制御ユニット７０は、操作スイッチ７、タッチパネル式ディスプレイ８と接続され、操作スイッチ７及びタッチパネル式ディスプレイ８から各種信号や各種情報を受け付けると共に、タッチパネル式ディスプレイ８に製袋包装機１０の動作状態等の各種情報を出力する。また、制御ユニット７０は、組合せ計量器２からも各種信号や各種情報を受け付けると共に、組合せ計量器２に対して各種指令や各種情報を送信する。

また、制御ユニット７０は、横シールに関し強度設定部７０ａ及び発振制御部７０ｂとして、以下のように動作する。

（２−３−１）強度設定部
強度設定部７０ａは、タッチパネル式ディスプレイ８を介して、製袋包装機１０のオペレータから、横シールの強度を設定する強度設定Ｓを受け付ける。

より具体的には、オペレータは、タッチパネル式ディスプレイ８に表示される図５のような入力画面に、横シールの強度設定Ｓとして１〜１００の数字を入力する。図５では、上下矢印ボタンの左側下段に示されている数字が、横シールの強度設定Ｓの数値である。強度設定Ｓの数値は、図５中の上下矢印ボタンを押すことで変化する。横シールの強度設定Ｓは、第１シール（第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとによる横シール）と、第２シール（第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとによる横シール）とについて、独立して設定可能であるが、ここでは強度設定Ｓは第１シール、第２シールとも同一の値に設定されるものとする。横シールの強度設定Ｓの入力（強度設定部７０ａによる入力の受付）は、例えば、フィルムＦの材質、袋Ｂの大きさ、商品Ｃの内容等が変更された際の試運転時等に行われる。

（２−３−２）振動制御部
振動制御部７０ｂは、強度設定部７０ａが受け付けた強度設定Ｓに応じた横シールが実現されるように、強度設定Ｓに基づいて、圧電素子４３，４４の発振時間Ｔｏｎ及び遅れ時間Ｔｄを決定する。また、振動制御部７０ｂは、発振器４２による高周波電圧の印加を制御することで、圧電素子４３，４４が、決定された発振時間Ｔｏｎ及び遅れ時間Ｔｄで超音波発振を実行するよう指示する。

ここで、発振時間Ｔｏｎは、横シールを行うために、圧電素子４３，４４が超音波発振をする時間の長さである。遅れ時間Ｔｄは、圧電素子４３，４４による超音波発振のタイミングを決定するための時間である。図６を用いて、ホーンとアンビルの接触する時間との関係も含め、発振時間Ｔｏｎと遅れ時間Ｔｄとについて詳しく説明する。

なお、ここでは、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとによる横シール（第１シール）を例に、圧電素子４３の発振時間Ｔｏｎと遅れ時間Ｔｄについての説明をするが、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとによる横シール（第２シール）に関する、圧電素子４４の発振時間Ｔｏｎと遅れ時間Ｔｄについても同様である。

第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとは、それぞれ第１回転体３０ａと第２回転体３０ｂとによりＤ字状に周期的に旋回される。１サイクル中に（第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとがＤ字状に１回旋回する中で）、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとは、筒状フィルムＦｃを第１時間だけ挟み込む。第１時間の開始時点は、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが接触を開始する時点であり、第１時間の終了時点は、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが接触しなくなる時点である。図６では、第１時間は、第１時間の開始時点からｔ１秒後に終了する。

横シール（超音波シール）は、強度設定Ｓによらず、この第１時間内であって、第１時間よりも短い第２時間内に、所定のタイミング及び所定の時間で行われる。第２時間は、図６に示すように、第１時間が開始してからｔｓ秒経過後に開始し、ｔｅ秒経過後に終了する。第２時間の終了後、第１時間は終了する。

第１時間の開始時点と第２時間の開始時点、及び、第１時間の終了時点と第２時間の終了時点、を一致させないのは、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが筒状フィルムＦｃを挟み込んだ直後、及び筒状フィルムＦｃを挟んだ状態でなくなる直前には、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間で筒状フィルムＦｃを圧する圧力が変動しやすく、超音波シールが安定して行われにくくなるためである。第２時間の開始時点及び終了時点（図６中のｔｓ秒及びｔｅ秒）は、超音波シールが安定するタイミングを基に、予め決定されている。

なお、ここでは第１時間及び第２時間は予め設定されているが、横シール機構２７の動きや第１回転体３０ａと第２回転体３０ｂとの配置などを調整することで、変更可能なものであっても構わない。

図６中のＴｏｎが、圧電素子４３の超音波発振が行われる発振時間Ｔｏｎを意味し、発振時間Ｔｏｎの間に横シール（超音波シール）が行われる。一方、図６中のＴｄは、圧電素子４３の遅れ時間Ｔｄを意味する。遅れ時間Ｔｄの間は、第２時間が開始していても、圧電素子４３の発振は行われない。つまり、遅れ時間Ｔｄの決定は、圧電素子４３の発振時間Ｔｏｎの開始時点を決定するものであり、圧電素子４３による発振タイミングを決定するものである。

具体的に、振動制御部７０ｂが、強度設定Ｓに応じて圧電素子４３の発振時間Ｔｏｎと遅れ時間Ｔｄをどのように決定するかを以下に説明する。

振動制御部７０ｂは、圧電素子４３による発振時間Ｔｏｎを、強度設定部７０ａが受け付けた強度設定Ｓに基づいて、以下の式により算出する。
［式１］Ｔｏｎ＝ｋ×（ｔｅ−ｔｓ）×（Ｓ／Ｓｍａｘ）

ここで、強度設定Ｓは、本実施例では１〜１００の数字である。Ｓｍａｘは強度設定Ｓの最大値であり、本実施例では１００である。ｋは比例定数であり、１以下の正の数である。つまり、発振時間Ｔｏｎは強度設定Ｓに比例するように決定される。ただし、発振時間Ｔｏｎの決定方法はこれに限定されるものではない。例えば、発振時間Ｔｏｎは、強度設定Ｓの増加に連れて発振時間Ｔｏｎが大きくなるような２次関数で表されてもよい。また、発振制御部７０ｂは、数式を用いて発振時間Ｔｏｎを算出する必要はなく、予め準備されたデータベースから、強度設定Ｓに対応する発振時間Ｔｏｎを呼び出して決定してもよい。

また、振動制御部７０ｂは、遅れ時間Ｔｄを、強度設定部７０ａが受け付けた強度設定Ｓに基づいて、以下の式により決定する。
［式２］Ｔｄ＝（ｔｓ＋ｔｅ）／２−Ｔｏｎ／２＝（ｔｓ＋ｔｅ）／２−ｋ×（ｔｅ−ｔｓ）×（Ｓ／Ｓｍａｘ）／２

式２から分かるように、振動制御部７０ｂは、圧電素子４３が、常に第２時間の中央時点で発振し、第２時間の中央時点の前後に同じ時間だけ発振をするように、遅れ時間Ｔｄを決定する。

ただし、遅れ時間Ｔｄの決定方法はこれに限定されるものではない。例えば、振動制御部７０ｂは、圧電素子４３が常に第２時間の中央時点で発振し、強度設定Ｓが強くなるほど、発振時間Ｔｏｎの中央時点が第２時間の終了時刻ｔｅに近づくように、遅れ時間Ｔｄを決定してもよい。また、振動制御部７０ｂは、数式を用いて遅れ時間Ｔｄを算出する必要はなく、強度設定Ｓに対応する遅れ時間Ｔｄを予め準備されたデータベースから呼び出して決定するものであってもよい。

振動制御部７０ｂは、上記のように決定した発振時間Ｔｏｎ及び遅れ時間Ｔｄで圧電素子４３を振動させるように、発振器４２の高周波電圧の印加時間および印加タイミングを制御する。

（３）製袋包装機の動作
ブルダウンベルト機構２４およびフィルム供給ユニット５０が稼動されると、シート状のフィルムＦがフィルム供給ユニット５０のフィルムロールから繰り出される。フィルムロールから繰り出されたシート状のフィルムＦは、成形機構２３に達する。成形機構２３は、シート状のフィルムＦを筒状フィルムＦｃへと成形する。このとき、シート状のフィルムＦの左右の縁が上下方向に重なり合った状態となる。

上下方向に重なり合った部分を有する筒状フィルムＦｃは、チューブ２３ａに沿って縦シール機構２５へと搬送される。縦シール機構２５は、筒状フィルムＦｃの上下方向に重なり合った部分を超音波シールすることにより、縦シールを行う。

縦シールされた筒状フィルムＦｃは、チューブ２３ａの下方、すなわちチューブ２３ａに対して筒状フィルムＦｃの搬送方向下流側に位置する横シール機構２７へと搬送される。このタイミングで、筒状フィルムＦｃの内部には、組合せ計量機２からチューブ２３ａの内部を通って内容物Ｃが落下してくる。なお、制御ユニット７０は、適切なタイミングで、組合せ計量機２の図示されない制御部に対し、内容物Ｃの投入を要求する。

横シール機構２７は、筒状フィルムＦｃ内に内容物Ｃが充填されている状態で、筒状フィルムＦｃの所定の位置を左右方向に超音波シールする。より具体的には、発振制御部７０ｂは、強度設定部７０ａが受け付けた強度設定Ｓに基づいて自らが決定した発振時間Ｔｏｎ及び遅れ時間Ｔｄで、圧電素子４３，４４が超音波発振するように、発振器４２に対して、適切なタイミングで圧電素子４３，４４に高周波電圧を印加するように指示する。この結果、筒状フィルムＦｃは、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間、又は、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間で超音波シールされる。

さらに、横シール機構２７では、筒状フィルムＦｃの超音波シールされた部分の一部が、図示されないカッターに左右方向に切断される。その結果、筒状フィルムＦｃから袋Ｂが切り離される。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態の製袋包装機１０は、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間、に筒状包材としての筒状フィルムＦｃを挟み、袋Ｂの横シールを行う。製袋包装機１０は、振動発生器としての圧電素子４３，４４と、駆動部としての第１及び第２回転体３０ａ，３０ｂと、強度設定部７０ａと、発振制御部７０ｂと、を備える。圧電素子４３及び圧電素子４４は、超音波発振を行い、第１ホーン３１ａ及び第２ホーン３２ａをそれぞれ振動させる。第１及び第２回転体３０ａ，３０ｂは、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間に、筒状フィルムＦｃが第１時間の間だけ挟まれるように、第１及び第２ホーン３１ａ，３２ａと、第１及び第２アンビル３１ｂ，３２ｂとを動かす。強度設定部７０ａは、横シールの強度を設定する強度設定Ｓを受け付ける。発振制御部７０ｂは、強度設定Ｓに基づいて、第１時間内であって第１時間よりも短い第２時間内で発振時間Ｔｏｎを決定し、圧電素子４３，４４に、発振時間Ｔｏｎの間、超音波発振を実行するよう指示する。

従来、シール強度は、製袋包装機１０のオペレータが、複数のパラメータを調整することで変更されていた。これに対し、ここでは、オペレータが入力し強度設定部７０ａにより受け付けられた横シールの強度設定Ｓに基づいて、超音波発生器の発振時間Ｔｏｎが決定され、横シールの強度が変更されるので、容易に所望の横シール強度を得ることができる。その結果、操作性に優れた製袋包装機１０が実現される。

（４−２）
本実施形態の製袋包装機１０では、発振制御部７０ｂは、強度設定Ｓが弱い設定のときよりも、強い設定のときに、発振時間Ｔｏｎを長く決定する。つまり、発振制御部７０ｂは、強度設定Ｓの数値が大きい場合に、発振時間Ｔｏｎを長く決定する。

ここでは、強度設定に応じた所望の横シールの強度が実現でき、操作性に優れた製袋包装機１０が実現される。

（４−３）
本実施形態の製袋包装機１０では、発振時間Ｔｏｎには、第２時間の中央時点が含まれる。

第２時間の中でも、その中央時点付近では、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間で筒状フィルムＦｃを圧する圧力、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間で筒状フィルムＦｃを圧する圧力が特に安定しやすい。そのため、発振時間Ｔｏｎに第２時間の中央時点を含めることで、横シールが確実に行われやすく、所望の横シールの強度が実現される。

（４−４）
本実施形態の製袋包装機１０では、発振制御部７０ｂは、強度設定Ｓに基づいて、更に発振時間Ｔｏｎの開始時点としての遅れ時間Ｔｄを決定する。

ここでは、強度設定Ｓに基づき、発振のタイミングも調整されるので、強度設定Ｓを入力するという容易な操作だけで、所望の横シール強度を得ることができる。

（４−５）
本実施形態の製袋包装機１０では、発振制御部７０ｂは、強度設定Ｓが弱い設定のときよりも、強い設定のときに、発振時間Ｔｏｎの中央時点が第１時間の終了時点に近づくように、発振時間Ｔｏｎの開始時点としての遅れ時間Ｔｄが決定されてもよい。

第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとが、又は、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとが接触した直後より、接触時点から時間が経過した方が、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間で、又は、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間で筒状フィルムＦｃを圧する圧力は安定しやすい。そのため、ここでは、強く横シールをしたい時にも、筒状フィルムＦｃを圧する圧力が安定した状態で横シールが行われやすく、より確実に所望の横シール強度が得られる。

（５）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例が適宜組み合わされてもよい。

（５−１）変形例Ａ
第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間で、筒状フィルムＦｃが挟みこまれる第１時間の直前の第３時間に、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間で、筒状フィルムＦｃをしごく、しごき動作が実行されてもよい。

しごき動作とは、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間に、微小隙間（例えば１ｍｍ）を保ちながら、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂと、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとを直線的に下方に移動させる動作である。しごき動作を横シール前に行うことで、筒状フィルムＦｃの横シール部分に被包装物Ｃが噛み込まれることを防止できる。

なお、しごき動作が実行される場合には、例えば、図７に示すようなタイミングで圧電素子４３，４４が発振されることが望ましい。図７では、発振時間Ｔｏｎの終了時点は常に一定である。より具体的には、発振時間Ｔｏｎの終了時点は、第２時間の終了時点（第１時間開始時点からｔｅ秒後）であり、第１時間の終了時点までの時間が一定である。

これにより、しごき動作が実行される場合に、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂとの間で筒状フィルムＦｃを圧する圧力、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂとの間で筒状フィルムＦｃを圧する圧力が安定した状態で横シールが行われ、所望の横シール強度が得られる。

さらに、製袋包装機１０は、しごき動作の実施と非実施とを選択可能なものであってもよい。この場合には、しごき動作を実施しない場合には、上記実施形態のように圧電素子４３，４４の発振タイミング（遅れ時間Ｔｄ）を決定し、しごき動作を実施する場合には、しごき動作を実施しない場合に比べ、発振時間Ｔｏｎの中央時点が、より第１時間の終了時点に近づくように発振タイミングが決定されることが望ましい。例えば、しごき動作を実施する場合には、発振時間Ｔｏｎの終了時点を固定し、第２時間の終了時点としてもよい。

これにより、しごき動作の実行／非実行が選択される場合にも、所望の横シール強度が得られる。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、発振制御部７０ｂは、圧電素子４３，４４の発振時間Ｔｏｎに加え、遅れ時間Ｔｄを決定するが、これに限定されるものではない。例えば、発振制御部７０ｂは、図８のように、発振時間Ｔｏｎの終了時点から第２時間の終了時点までの残余時間Ｔｒを決定してもよい。また、例えば、発振制御部７０ｂは、発振時間Ｔｏｎの中央時点の、第２時間の開始時点からの時間を決定してもよい。さらに、発振制御部７０ｂは、遅れ時間Ｔｄ又は残余時間Ｔｒを決定せず、発振時間Ｔｏｎの開始時点又は終了時点は不変としてもよい。

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、横シールの強度設定には１〜１００の数字が用いられるが、これに限定されるものではない。例えば、強度設定は、弱、中、強のように、強度を概念的に表現したものであってもよい。この場合には、強度設定が強いほど、発振時間Ｔｏｎが長くなるよう発振時間Ｔｏｎが決定されることが望ましい。

（５−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、横シールの強度設定には１〜１００の数字が用いられるが、強度設定が０の場合も設定できるように構成してもよい。これにより、圧電素子４３，４４が発振しない状態を容易に実現することができる。

（５−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、第１ホーン３１ａと第１アンビル３１ｂ、及び、第２ホーン３２ａと第２アンビル３２ｂ、とは第１及び第２回転体３０ａ，３０ｂによりＤ字状に旋回するように駆動されるが、これに限定されるものではない。例えば、ホーンとアンビルとの一方が固定され、他方が、ホーンとアンビルとの間で筒状フィルムＦｃを一定期間挟み込むように往復動し、筒状フィルムＦｃがホーンとアンビルとの間で圧されている間に、超音波シールが行われてもよい。

本発明によれば、強度設定部が受け付けた横シールの強度設定に基づいて、超音波発生器の発振時間が決定され、横シールの強度が変更されるので、容易に所望の横シール強度を得ることができ、操作性に優れた製袋包装機として有用である。

１０ 製袋包装機
３０ａ 第１回転体（駆動部）
３０ｂ 第２回転体（駆動部）
３１ａ 第１ホーン（ホーン）
３１ｂ 第１アンビル（アンビル）
３２ａ 第２ホーン（ホーン）
３２ｂ 第２アンビル（アンビル）
４３，４４ 圧電素子（振動発生器）
７０ａ 強度設定部
７０ｂ 発振制御部
Ｂ 袋
Ｆｃ 筒状フィルム（筒状包材）
Ｓ 強度設定
Ｔｏｎ 発振時間
Ｔｄ 遅れ時間（発信時間の開始時点）

特開２００７−２６９３７７号公報

Claims (7)

1. ホーンとアンビルとの間に筒状包材を挟み、袋の横シールを行う製袋包装機であって、
   超音波発振を行い、前記ホーンを振動させる振動発生器と、
   前記ホーンと前記アンビルとの間に、前記筒状包材が第１時間の間だけ挟まれるように、前記ホーン及び前記アンビルの少なくとも一方を動かす駆動部と、
   前記横シールの強度を設定する強度設定を受け付ける強度設定部と、
   前記強度設定に基づいて、前記第１時間内であって前記第１時間よりも短い第２時間内で発振時間を決定し、前記振動発生器に、前記発振時間の間、前記超音波発振を実行するよう指示する発振制御部と、
   を備える、
   製袋包装機。
2. 前記発振制御部は、前記強度設定が弱い設定のときよりも、強い設定のときに、前記発振時間を長く決定する、
   請求項１に記載の製袋包装機。
3. 前記発振時間には、前記第２時間の中央時点が含まれる、
   請求項１又は２に記載の製袋包装機。
4. 前記発振制御部は、前記強度設定に基づいて、更に前記発振時間の開始時点又は終了時点を決定する、
   請求項１から３のいずれかに記載の製袋包装機。
5. 前記発振制御部は、前記強度設定が弱い設定のときよりも、強い設定のときに、前記発振時間の中央時点が前記第２時間の終了時点に近づくように、前記発振時間の前記開始時点又は前記終了時点を決定する、
   請求項４に記載の製袋包装機。
6. 前記駆動部は、前記ホーン及び前記アンビルを旋回させるものであって、更に、前記第１時間直前の第３時間に、前記ホーンと前記アンビルとの間に微小隙間を保って、筒状包材をしごく、しごき動作を選択的に実行可能なものであって、
   前記発振制御部は、同一の前記強度設定に対して、前記しごき動作実行時の前記発振時間の中央時点が、前記しごき動作非実行時の前記発振時間の中央時点より、前記第１時間の終了時点に近づくように、前記しごき動作実行時及び前記しごき動作非実行時の前記発振時間の前記開始時点又は前記終了時点を決定する、
   請求項４に記載の製袋包装機。
7. 前記駆動部は、前記ホーン及び前記アンビルを旋回させるものであって、更に、前記第１時間直前の第３時間に、前記ホーンと前記アンビルとの間に微小隙間を保って、筒状包材をしごく、しごき動作を実行するものであって、
   前記発振制御部は、前記強度設定によらず、前記発振時間の終了時点から前期第１時間の終了時点までの時間が一定となるように、前記発振時間の終了時点を決定する、
   請求項１から３のいずれかに記載の製袋包装機。

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