JP2014108816A - 製袋包装装置及び二重包装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被充填物をシール部に噛み込ませず、しかも効率良く被充填物を投入できる製袋充填装置の提供。
【解決手段】横シール手段に付設されたクランプ片より送り方向上流側に、筒状に成形された包材Ｓ（ＩＮ）の扁平になった内面どうしを一対の押圧片で押圧させ密着させて落下防止面Ｚを形成する。そして、そのまま横シール手段側まで下降させ、クランプ片によりクランプ面Ｗを形成した後に押圧片を離して、既に落下防止面Ｚ上に落下し滞留していた被充填物Ｐをクランプ面Ｗ上まで落下させると共に、横シール部Ｘを形成する。この構成により、横シール部Ｘの完成を待たずに、被充填物Ｐを落下させても、横シール部Ｘに噛み込むことはない。
【選択図】 図９

Description

本発明は、袋を作製しながら同時にコーヒー粉、茶葉等の被充填物を充填して製品化する製袋充填装置に関するものである。

この種の製袋充填装置としては、例えば本出願人による特許文献１に記載のものが知られている。装置構成としては、装置本体の上部に計量部を設け、計量した被充填物を投入部から投入させて供給する被充填物供給手段と、包材に縦シールを施して筒状に成形し、更に横シールを縦方向に間隔をあけて施すと共に、横シール部の間を横方向に切断して上下で切り離すことで、順次三辺縁をシールした袋を製造する製袋化手段とに大別されている。この装置によれば、充填予定の袋体の底側をなす横シール部が形成された後に被充填物が袋体内に落下・充填され、さらに、その袋体の天側をなす横シール部が形成されて袋体が完成するようになっている。

特開２００８−１５００７１号公報 国際公開第２００９／１０１６８６号 特開２００４−１２３１５０号公報

ところで、特許文献１等に開示された従来方式では、筒状に成形した包材に袋の底側となる横シール部が形成され、完成した後に被充填物が投入され充填させているため、被充填物は、底側となる横シール部が完成したタイミングを開始基準として、投入部から落下させて投入することになっている。
而して、被充填物は細かく軽いので、袋体への落下・充填タイミングを完全にコントロールするのは難しく、落下漏れしていた被充填物や次の落下用に待機していた被充填物の一部が横シール部を形成するタイミングで落下すれば、横シール部へ噛み込まれ、横シール部が噛み込み不良となる。従って、被充填物の投入タイミングは十分な間隔を持って行わなければならず、これがロスタイムとなって生産効率を下げる要因となっていた。

また、最近では、被充填物の抽出がし易いように包材は通水性の有るメッシュ素材等により構成されているが、この包材で製袋化したものが外気に直接触れるような状態になっていると、その中に充填された被充填物の風味は比較的短期間に失われてしまう。
そこで、特許文献２、３に示すような装置を用いて、さらにガス遮蔽性の外袋に封入する二重包装が行われており、この二重包装を連続ラインで行えれば時間が短縮され生産効率も良くなると期待されているが、一連の動作を高速化させようとしても、上記したロスタイムが律速となり、連続化による生産効率の向上の目的達成は不十分であった。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、上記被充填物の落下に係るロスタイムを短くすると共に、噛み込み不良の発生を防止でき、生産効率の向上を図ることができる製袋充填装置の提供を、その目的とする。
また、本発明は、一連の動作を高速化できる二重包装装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するための、請求項１記載の発明は、連続した包材を下方向へ送る包材送り手段と、前記包材送り手段によって送られる包材の重ね合わされた縁部に縦方向にシールを施し縦シール部を形成して筒状に成形する縦シール手段と、前記縦シール部が形成された包材に充填部を挟む上下部分に横方向にシールを施し上側の横シール部と下側の横シール部を形成する横シール手段とを備え、被充填物が前記充填部に充填され、シールにより三辺縁がシールされた袋を製造する製袋充填装置において、前記横シール手段に付設されたクランプ片より送り方向上流側に、前記筒状包材の内面どうしを隙間無く密着させて落下を防止する落下防止手段を設けたことを特徴とする製袋充填装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載した製袋充填装置において、落下防止手段は、横方向に延びた対向する一対の押圧片を有し、それらの近接間で筒状包材の内面どうしを隙間無く密着させて落下防止手段を形成することを特徴とする製袋充填装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載した製袋充填装置において、落下防止手段の一対の押圧片は、落下防止手段を形成した状態で包材送り手段の送り動作と同期して下降して、前記落下防止手段を維持しながらその下流側の横シール予定部を横シール手段までもってきてクランプ片によりクランプした後に離間して上昇することを特徴とする製袋充填装置である。

請求項４の発明は、請求項３に記載した製袋充填装置において、落下防止手段の一対の押圧片は、包材送り手段の送り動作と同期して１ピッチ分往復昇降することを特徴とする製袋充填装置である。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した製袋充填装置と、連続した包材の三辺縁をシールにより製袋化しながら前記製袋充填装置で製造した袋を内袋として外袋に封入する外袋封入装置とを備え、一連の動作により内袋が封入された外袋を連続的に製造することを特徴とする二重包装装置である。

本発明の製袋充填装置によれば、被充填物の落下に係るロスタイムを短くすると共に、噛み込み不良を減らして生産効率の向上を図ることができる。
また、本発明の二重包装装置によれば、一連の動作により内袋が封入された外袋を連続的に高速に製造することができる。

本発明の実施の形態に係る二重包装装置の斜視図である。 図１に含まれる製袋充填装置の拡大斜視図である。 図２の製袋充填装置の落下防止手段の駆動機構の説明用の斜視図である。 図３とは別の方向から示す落下防止手段の駆動機構の説明用の上面図である。 図２の製袋充填装置による落下防止手段の動作遷移と製袋充填工程との関係図である。 図５に続く落下防止手段の動作遷移と製袋充填工程との関係図である。 図６に続く落下防止手段の動作遷移と製袋充填工程との関係図である。 図７に続く落下防止手段の動作遷移と製袋充填工程との関係図である。 図５から図８における包材側の遷移図である。 図１の製袋充填装置で製造される、被充填物が充填された内袋の斜視図である。 図１の二重包装装置で製造される、内袋が封入された外袋の斜視図である。

本発明の実施の形態に係る二重包装装置１を図面にしたがって説明する。
この二重包装装置１では、一連の動作により連続的に、図１０に示す被充填物Ｐ（コーヒー粉）が充填された内袋ＩＮが製造され、更に、図１１に示す内袋ＩＮを封入した外袋ＯＵＴが製造される。

図１に二重包装装置１の全体構成の概要を示す。二重包装装置１は所謂縦型になっており、包材が上方から下方に向かって送り出されるようになっており、収容部の構成を概略的上側から下側に向かって順に説明する。
符号３は計量部を示し、この計量部３は被充填物Ｐ（この実施の形態ではコーヒー粉）を所定計量し排出する。この計量部３の排出口には投入ガイド５が連設されている。
また、フォーマ７も備えられており、投入ガイド５の先端がこのフォーマ７に横方から入り込んで下方に延びている。
連続した帯状の包材Ｓ（ＩＮ）は、リール（図示省略）から繰り出された後、このフォーマ７の湾曲外面を抱き込むように湾曲しながら連続方向が上下方向に一致する姿勢に変更され、製袋化に備えると共に、被充填物Ｐが投入ガイド５から筒状に成形された包材Ｓ（ＩＮ）内に投入されるようになっている。

上記より下方では、製袋充填装置９と、移送部６１と、外袋封入装置１０１とが順に備えられており、製袋充填装置９により、図１０に示す内袋ＩＮが製造され、この内袋ＩＮが移送部６１の回動ハンド６３の動作により外袋封入装置１０１側に送られ、外袋封入装置１０１により、図１１に示す外袋ＯＵＴが製造される。なお、内袋ＩＮにホルダーが取り付けられているが、視認の便宜のため、図１０、図１１以外の図面では図示省略されている。

次に、製袋充填装置９の構成について、詳細に説明する。
図２に示すように、４つの対向ローラ１１が備えられ、対向ローラ１１は横方向に対向する２つを一組として上下二組が配置されている。対向ローラ対１１、１１は一方が駆動ローラとなってモーターから回転力を得て互いに逆方向に回転するようになっている。これら２組の対向ローラ対１１、１１によって包材送り手段が構成されている。
上記したフォーマ７が上下二段の対向ローラ対１１、１１と関係付けて配置されており、フォーマ７で筒状に成形された包材Ｓ（ＩＮ）の縦方向の二つの縁部が対向ローラ対１１、１１で重ね合わされて挟持され、対向ローラ対１１、１１が互いに逆方向に回転することで下方に送られる。対向ローラ対１１はいずれかのローラを駆動側としてモーター（図示省略）により回転されるようになっており、上下二組の対向ローラ対１１、１１は同期して回転する。

二組の対向ローラ対１１、１１の上下方向の間には、縦シール手段１３が備えられている。縦シール手段１３は超音波ホーン１３ａとこれに対向して配置された受けロール１３ｂとを有しており、包材Ｓ（ＩＮ）の重ね合わされた二つの縁部が上下二組の対向ローラ対１１、１１の間で超音波ホーン１３ａと受けロール１３ｂとの対向軸上を通過すると、縦シール部Ｙ（図１０）が形成される。縦シール部Ｙが形成されると、包材Ｓ（ＩＮ）は側方が閉じて筒状体となる。

縦シール手段１３の下方には、距離をあけて横シール手段１５が備えられている。この横シール手段１５は所謂シールアンドカット機構になっており、超音波ホーン１５ａとこれに対向して配置された受けロール１５ｂとを有している。超音波ホーン１５ａと受けロール１５ｂは、横方向に往復移動可能に支持されており、モーター（図示省略）により移動が制御されている。
超音波ホーン１５ａと受けロール１５ｂが包材Ｓ上を横方向に通過すると、横シール部が形成されると共に、その幅方向中心線でカットされて、送り方向下流側となる下方では、扁平な内袋ＩＮの天側となる横シール部Ｘ（Ｔ）が形成され、送り方向上流側となる上方では、内袋ＩＮの底側となる横シール部Ｘ（Ｂ）が形成される。

この横シール手段１５の超音波ホーン１５ａと受けロール１５ｂを挟んで上下方向に２組のクランプ片１７、１７が付設されている。各クランプ片１７は横方向に細長く延びており、各対ではクランプ片１７、１７どうしは横方向で対向している。この全長は上記した超音波ホーン１５ａと受けロール１５ｂの移動範囲をカバーしている。
クランプ片１７、１７は、片持ち支持されており、支持元側に設けられたモーター（図示省略）により互いに近接離間する方向に往復移動可能に構成されている。
このクランプ片対１７、１７が近接して包材Ｓ（ＩＮ）を挟持すると、包材Ｓ（ＩＮ）が縦シール部Ｙ側を一辺とする矩形の扁平状になり、この内面どうしがが密着して隙間が無くなった状態となる。

符号１９は落下防止手段を示し、この落下防止手段１９は一対の横方向に長く延びた押圧片２１、２１を備えており、これら押圧片２１、２１どうしは横方向で対向している。各押圧片２１は対向面側が傾斜した傾斜面２３になっており、傾斜面２３の下側には、押圧面となる鉛直面２５が形成されている。
一対の押圧片２１、２１は、下段の対向ローラ対１１、１１と、横シール手段１５の超音波ホーン１５ａと受けロール１５ｂとの間に設けられている。

図３、図４に示すように、各押圧片２１は支持元２７側がガイド軸２９に通されており、エアシリンダー３１の駆動によりガイド軸２９と垂直方向に往復移動することで、一対の押圧片２１、２１は互いに近接離間するようになっている。
符号３３、３３は距離を開けて対向配置された一対のベースプレートを示し、ガイド軸２９の両端はこのベースプレート３３、３３にそれぞれ固定されて横方向に延在しており、エアシリンダー３１、３１もこのベースプレート３３、３３に固定側がそれぞれ固定されている。

ベースプレート３３、３３は連結プレート３５、３７を介して取付けプレート３９に連結されている。この取付けプレート３９には一対のブロック４１、４１が取り付けられており、このブロック４１、４１には昇降部４３が一体に固定されている。昇降部４３には雌ネジ４５が取付けられており、この雌ネジ４５に雄ネジシャフト４７が螺合している。雄ネジシャフト４７にはモーター４９が連結されており、モーター４９からの回転力を得てガイド軸２９が昇降し、それにより一対の押圧片２１、２１が昇降するようになっている。上記したブロック４１、４１は、押圧片２１側と雄ネジシャフト４７側とを隔てる隔壁５１に形成された上下に長い長穴５３を通って雄ネジシャフト４７側に通っている。

落下防止手段１９は上記した移動機構を利用して駆動する。
具体的には、フォーマ７の下端近くで既に縦シール部Ｙが完成した包材Ｓ（ＩＮ）が送られてくる位置を最上位置とし、この最上位置で一対の押圧片２１、２１が近接移動して最近接状態になる。そして、その最近接状態を保ちながら下降して、クランプ片１７の直ぐ上までくると停止し、離間移動して最離間状態になる。そして、その最離間状態を保ちながら上昇して、上記した最上位置までくると停止し、上記した近接移動に向かい、上記した移動を繰り返す。

次に、製袋充填装置９の動作を内袋ＩＮの製造と関連付けて、図５〜図８にしたがって説明する。
連続した包材Ｓ（ＩＮ）の送りは１ピッチずつ間欠になっている。
連続した包材Ｓ（ＩＮ）は、縦シール手段１３を通過することにより縦シール部Ｙが形成され筒状に成形されて下方に送られる。図５は、筒状になって包材Ｓ（ＩＮ）が停止した状態を示している。このときには、図９（図５）に示す落下防止面Ｚの形成予定面Ｚ（予）に、押圧片２１、２１が対向している。

次に、図６に示すように、押圧片２１、２１が近接移動して包材Ｓ（ＩＮ）を挟持する。この挟持により、図９（図６）に示すように、扁平になった包材Ｓ（ＩＮ）の内面どうしが隙間無く密着して形成予定面Ｚ（予）のところに落下防止面Ｚが形成される。

次に、図７に示すように、押圧片２１、２１が包材Ｓ（ＩＮ）を挟持しながら、包材送り手段と同期して下降する。下降中には、図９（図７に対応）に示すように、被充填物Ｐが落下し始めるが、落下防止面Ｚでは包材Ｓ（ＩＮ）の内面どうしが隙間無く密着しており、上方から落下してきた被充填物Ｐはその落下防止面Ｚを通り抜けることはできず、その上で滞留する。
押圧片２１、２１が最下位置までくると、クランプ予定面Ｗ（予）がクランプ片１７、１７に対向し、横シール予定面Ｘ（予）が横シール手段１５の超音波ホーン１５ａと受けロール１５ｂに対向する。

その後に、クランプ片１７、１７が近接移動し包材Ｓ（ＩＮ）を挟持する。この挟持により、クランプ予定面Ｗ（予）のところにクランプ面Ｗが形成される。その後に、一対の押圧片２１、２１が離間移動して落下防止面Ｚが消失する。従って、図９（図８（Ａ）に対応）に示す状態になり、落下防止面Ｚの消失により、被充填物Ｐが上側のクランプ面Ｗまで落下する。クランプ面Ｗでは落下防止面Ｚと同様に包材Ｓ（ＩＮ）の内面どうしが隙間無く密着しており、上方から落下してきた被充填物Ｐはそのクランプ面Ｗを通り抜けることはできず、その上で滞留する。

その後に、図９（図８（Ｂ）に対応）に示すように、横シール手段１５により横シール部Ｘが形成される。この横シール部Ｘの形成の際には、被充填物Ｐはクランプ面Ｗにより落下が防止されているので、横シール部Ｘに被充填物が噛み込むことはない。
その後、図５、図６に示すように、一対の押圧片２１、２１の上昇と押圧動作と並行して、クランプ片対１７、１７を離間移動させる。これにより、包材Ｓ（ＩＮ）を開放させると、クランプ面Ｗは消失する。図９（図６のクランプ片１７対応）に示すように、横シール部Ｘはシール幅方向中間部でシールアンドカットされているので、クランプ面Ｗが消失すると、横シール部Ｘ（Ｔ）と横シール部Ｘ（Ｂ）とに分離され、横シール部Ｘ（Ｔ）側は、完成した内袋ＩＮとして包材の連続ラインから切り離される。
連続ライン側の端部となった横シール部Ｘ（Ｂ）側に対しては、図５からの動作が繰り返され、被充填物Ｐが充填されると共に横シール部Ｘが形成されて、内袋ＩＮになっていく。

このようにして、横シール部Ｘ（Ｂ）と横シール部Ｘ（Ｔ）との間の空洞の充填部に被充填物Ｐが充填された内袋ＩＮが順次製造されていくが、落下防止手段１９が設けられたことにより、被充填物Ｐの投入・落下を横シール部Ｘの完成まで待たずに済み、生産効率を上げることに成功している。しかも、既存の製袋充填装置の設計を生かして落下防止手段１９を付設することができ、装置の設計も容易である。

二重封入装置１では、この製袋充填装置９で製造された内袋ＩＮが１つずつ移送部６１の一対の回動ハンド６３に把持され、この回動ハンド６３の回動により、外袋封入装置１０１のフォーマ１０３内に投入される。
外袋封入装置１０１では、通気性の無い包材Ｓ（ＯＵＴ）がフォーマ１０３に沿って筒状に成形され、内袋の製造と同様に縦シールと横シールが施されて製袋化されており、底側の横シール部と天側の横シール部の形成の間にその間の空洞の封入部に内袋ＩＮが入れられる。
製袋充填装置９と外袋封入装置１０１の送り動作は同期しており、効率良く内袋ＩＮが封入された外袋ＯＵＴが製造されていく。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、上記の実施の形態では、落下防止手段は上下方向にある程度の幅をもたせているので「落下防止面」と表現されているが、筒状に成形された包材内の上下方向への被充填物の通り抜けを阻止できるものであればよいので、高精度に包材を密着させることができれば、幅寸法を小さくして「落下防止線」と言えるものにしてもよい。

本発明の製袋充填装置を既存の二重包装装置に組み込むことで、効率的な利用が図れる。

１‥‥二重包装装置
３‥‥計量部 ５‥‥投入ガイド
７‥‥フォーマ
９‥‥製袋充填装置 １１‥‥対向ローラ
１３‥‥縦シール手段（１３ａ‥‥超音波ホーン １３ｂ‥‥受けロール）
１５‥‥横シール手段（１５ａ‥‥超音波ホーン １５ｂ‥‥受けロール）
１７‥‥クランプ片 １９‥‥落下防止手段
２１‥‥押圧片 ２３‥‥（押圧片の）傾斜面
２５‥‥（押圧片の）鉛直面 ２７‥‥支持元
２９‥‥ガイド軸 ３１‥‥エアシリンダー
３３‥‥ベースプレート ３５、３７‥‥連結プレート
３９‥‥取付けプレート ４１‥ブロック
４３‥‥昇降部 ４５‥‥雌ネジ
４７‥‥雄ネジシャフト ４９‥‥モーター
５１‥‥隔壁 ５３‥‥（隔壁の）長穴
６１‥‥移送部 ６３‥‥回動ハンド
１０１‥‥外袋封入装置 １０３‥‥フォーマ
ＩＮ‥‥内袋 ＯＵＴ‥‥外袋
Ｓ（ＩＮ）‥‥（内袋用の）包材
Ｘ‥‥（内袋の）横シール部 Ｙ‥‥（内袋）縦シール部
Ｚ‥‥（包材に形成される）落下防止面
Ｗ‥‥（包材に形成される）クランプ面

Claims (5)

1. 連続した包材を下方向へ送る包材送り手段と、
   前記包材送り手段によって送られる包材の重ね合わされた縁部に縦方向にシールを施し縦シール部を形成して筒状に成形する縦シール手段と、
   前記縦シール部が形成された包材に充填部を挟む上下部分に横方向にシールを施し上側の横シール部と下側の横シール部を形成する横シール手段とを備え、被充填物が前記充填部に充填され、シールにより三辺縁がシールされた袋を製造する製袋充填装置において、
   前記横シール手段に付設されたクランプ片より送り方向上流側に、前記筒状包材の内面どうしを隙間無く密着させて落下を防止する落下防止手段を設けたことを特徴とする製袋充填装置。
2. 請求項１に記載した製袋充填装置において、
   落下防止手段は、横方向に延びた対向する一対の押圧片を有し、それらの近接間で筒状包材の内面どうしを隙間無く密着させて落下防止手段を形成することを特徴とする製袋充填装置。
3. 請求項２に記載した製袋充填装置において、
   落下防止手段の一対の押圧片は、落下防止手段を形成した状態で包材送り手段の送り動作と同期して下降して、前記落下防止手段を維持しながらその下流側の横シール予定部を横シール手段までもってきてクランプ片によりクランプした後に離間して上昇することを特徴とする製袋充填装置。
4. 請求項３に記載した製袋充填装置において、
   落下防止手段の一対の押圧片は、包材送り手段の送り動作と同期して１ピッチ分往復昇降することを特徴とする製袋充填装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載した製袋充填装置と、連続した包材の三辺縁をシールにより製袋化しながら前記製袋充填装置で製造した袋を内袋として外袋に封入する外袋封入装置とを備え、一連の動作により内袋が封入された外袋を連続的に製造することを特徴とする二重包装装置。

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