JP2014162536A - 包装体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造される包装体にばらつきが生じることを抑制する包装体製造装置を提供すること。
【解決手段】包装体製造装置１は、筒状充填物１５ａをその軸線方向Ｄａへ連続的に動かす送りローラ１４と、筒状充填物１５ａに対して扁平な内容物Ｃの不在部１５ｂを形成する往復運動を行う一対の挟圧部材４１を有するしごき装置４０と、集束部材７２、７３が互いに接近する方向にあるときに集束部材７２、７３を下流方向へ移動させ、集束部材７２、７３が互いに離れるときに集束部材７２、７３を上流方向へ移動させる上下流運動を行わせる集束装置７０と、上下流運動の１周期のうちのあらかじめ定められた状態を検出するセンサ９８と、コントローラ９９とを備える。コントローラ９９は、センサ９８で検出された上下流運動のあらかじめ定められた状態を起点として、上下流運動及び往復運動の周期並びに送りローラ１４の送り速度を同時に変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は包装体製造装置に関し、特に製造される包装体にばらつきが生じることを抑制する包装体製造装置に関する。

ソーセージやスティックチーズ等の内容物を筒状フィルムに充填し、両端を結紮して製造される包装体は、帯状のフィルムを筒状に巻き側縁部を重ね縦シールして筒状フィルムを形成する機構と、筒状フィルムに内容物を充填する機構と、内容物が充填された筒状フィルムを筒状フィルムの軸方向に送る機構と、内容物が充填された筒状フィルムを所定の間隔毎にしごいて内容物の不在部を形成する機構と、形成された不在部を二つの位置で集束して結紮する機構と、集束された筒状フィルムを二つの位置の間で切断する機構とを備える包装体製造装置で製造できることが知られている。このような包装体製造装置では、形成された不在部を集束して結紮する機構が、筒状フィルムが送られる速さと同じ速さで筒状フィルムの送り方向に移動しながら作動するため、連続的に包装体の製造を行うことができる（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−２３１６３９号公報（段落００４７、００５５、図１等）

包装体製造装置では、単位時間当たりの包装体の製造個数を増加させるため、筒状フィルムを送る機構や、不在部を集束して結紮する機構を筒状フィルムの送り方向へ移動させる機構等の各機構の作動速度を可変に構成し、起動時は各機構の調整のために低速で作動させ、準備が整った後に高速とすることが好ましい。しかしながら、各機構の作動速度を変化させると、製造される包装体の長さや重量にばらつきが生じることがあった。

本発明は上述の課題に鑑み、製造される包装体の長さや重量にばらつきが生じることを抑制する包装体製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る包装体製造装置は、例えば図１及び図２に示すように、連続的に形成される筒状フィルムＦ１に内容物Ｃが供給され充填されて形成された筒状充填物１５ａをその軸線方向Ｄａへ連続的に動かす送りローラ１４であって、送り速度が可変に構成された送りローラ１４と；筒状充填物１５ａが連続的に動いている際に筒状充填物１５ａに対して扁平な内容物Ｃの不在部１５ｂを形成する一対の挟圧部材４１を有するしごき装置４０であって、挟圧部材４１のそれぞれは、筒状充填物１５ａを互いに挟んで接近し押圧することで不在部１５ｂを形成し、不在部１５ｂが形成された後に挟圧部材４１が互いに離れるように、挟圧部材４１がそれぞれ軸線方向Ｄａに対して角度をもって往復運動を行い、往復運動の周期が可変に構成されたしごき装置４０と；しごき装置４０によって不在部１５ｂが形成された筒状充填物１５ａが連続的に動いている際に不在部１５ｂを集束する一対の集束部材７２、７３を有する集束装置７０であって、集束部材７２、７３が互いに接近する方向にあるときに集束部材７２、７３を軸線方向Ｄａへの筒状充填物１５ａの動きの下流方向へ移動させ、集束部材７２、７３が互いに離れるときに集束部材７２、７３を軸線方向Ｄａへの筒状充填物１５ａの動きの上流方向へ移動させる上下流運動を行わせるように構成されると共に、上下流運動の周期が往復運動の周期と一致することができるように構成された集束装置７０と；上下流運動の１周期のうちのあらかじめ定められた状態を検出するセンサ９８と；センサ９８で検出された上下流運動のあらかじめ定められた状態を起点として、上下流運動及び往復運動の周期並びに送りローラ１４の送り速度を同時に変化させるコントローラ９９とを備える。

このように構成すると、上下流運動及び往復運動の周期並びに送りローラの送り速度の変化が生じるときの上下流運動における状態を一定にすることができるため、集束部材が上下流運動を行う際の自重等の外力が作用する状態を一定にすることができて、製造される包装体の長さや重量にばらつきが生じることを抑制することができる。

また、本発明の第２の態様に係る包装体製造装置として、例えば図２（ｂ）を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る包装体製造装置において、センサ９８が、往復運動の１周期のうちのあらかじめ定められた状態を検出するように構成されていてもよい。

このように構成すると、１つのセンサで上下流運動及び往復運動の状態を検出することができ、構成を簡便にすることができる。

また、本発明の第３の態様に係る包装体製造装置として、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る包装体製造装置１において、筒状フィルムＦ１に内容物Ｃを供給する内容物供給ポンプ３１であって、吐出流量が可変に構成された内容物供給ポンプ３１を備え；コントローラ９９が、内容物供給ポンプ３１の吐出流量を上下流運動の周期に同期させて変化させるように構成されていてもよい。

このように構成すると、製造される包装体に内容物の充填量のばらつきが生じることを抑制することができる。

また、本発明の第４の態様に係る包装体製造装置として、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る包装体製造装置１において、しごき装置４０の挟圧部材４１を往復運動させる動力と集束装置７０の集束部材７２、７３を上下流運動させる動力とが同じ動力で作動するように構成されていてもよい。

このように構成すると、１つの動力で挟圧部材の往復運動及び集束部材の上下流運動を行うことができ、装置構成を簡便にすることができる。

また、例えば図２に示すように、本発明の第５の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第４の態様に係る包装体製造装置において、動力は、少なくとも電動機９６の動力を有することとしてもよく、本発明の第６の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第５の態様に係る包装体製造装置において、さらに、動力は、圧縮弾性体４５ｓの動力又は引張弾性体の動力が併せて用いられることとしてもよい。

また、例えば図２を参照して示すと、本発明の第７の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第５の態様又は第６の態様に係る包装体製造装置において、電動機９６の動力は、パルス幅変調方式を用いるインバータ９６ｖにより電力供給される回転動力であり、インバータはコントローラ９９（例えば図１参照）により回転動力の回転数が指令されることとしてもよく、本発明の第８の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第７の態様に係る包装体製造装置において、回転動力は、伝達歯車９１を少なくとも介して伝達されることとしてもよく、さらに本発明の第９の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第８の態様に係る包装体製造装置において、伝達歯車９１は、伝達歯車９１の回転軸９１ｓに結合される非磁性体の少なくとも一の金属ブロック９７を有することとしてもよい。ここで、非磁性体とは、強磁性体でない物質であり、反磁性体や常磁性体等である。非磁性体の金属ブロックを有することとすると、回転軸に磁性体を用いた場合に特に高周波誘導を用いる能動型磁気センサにおいて生じ得る誘導磁気の乱れに伴う検知の不正確さを低減することができる。さらに本発明の第１０の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第９の態様に係る包装体製造装置において、センサ９８は、伝達歯車９１の金属ブロック９７に対して、金属ブロック９７の回転軌跡に立体的に干渉しない位置でかつ離間して設けられる。

また、本発明の第１１の態様に係る包装体製造装置として、例えば図２に示すように、上記本発明の第７の態様乃至第１０の態様に係る包装体製造装置において、挟圧部材４１の少なくとも一つは可動顎４２に結合され、動力により供給される回転動力をカム機構４８により押引運動に変換して可動顎４２を開閉することとしてもよい。

このように構成すると、回転運動を挟圧部材の往復運動に変換することとなるため、往復運動の周期を調節しやすくなる。

また、本発明の第１２の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第１の態様乃至第１１の態様のいずれか１つの態様に係る包装体製造装置において、センサ９８（例えば図２（ｂ）参照）は、能動型センサであってもよく、さらに本発明の第１３の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第１２の態様に係る包装体製造装置において、能動型センサは磁気センサを少なくとも有することとしてもよく、さらに本発明の第１４の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第１３の態様に係る包装体製造装置において、磁気センサは、高周波誘導型の磁気センサであってもよい。また、本発明の第１５の態様に係る包装体製造装置として、上記本発明の第１の態様乃至第１４の態様のいずれか１つの態様に係る包装体製造装置において、軸線方向Ｄａ（例えば図１参照）は、鉛直方向であってもい。

また、本発明の第１６の態様に係る包装体製造方法として、例えば図１、４、５を参照して示すと、連続的に形成される筒状フィルムＦ１に内容物Ｃが供給され充填されて形成された筒状充填物１５ａをその軸線方向Ｄａへ連続的に動かす送り工程と；筒状充填物１５ａが連続的に動いている際に筒状充填物１５ａに対して扁平な内容物Ｃの不在部１５ｂを形成する不在部形成工程であって、一対の挟圧部材４１のそれぞれが、筒状充填物１５ａを互いに挟んで接近し押圧することで不在部１５ｂを形成し、不在部１５ｂが形成された後に挟圧部材４１が互いに離れるように、挟圧部材４１がそれぞれ軸線方向Ｄａに対して角度をもって往復運動を行う不在部形成工程（Ｓｔ４）と；筒状充填物１５ａが連続的に動いている際に不在部形成工程（Ｓｔ４）で形成された不在部１５ｂを集束する集束工程であって、一対の集束部材７２、７３のそれぞれが互いに接近する方向にあるときに集束部材７２、７３を軸線方向Ｄａへの筒状充填物１５ａの動きの下流方向へ移動させ、集束部材７２、７３が互いに離れるときに集束部材７２、７３を軸線方向Ｄａへの筒状充填物１５ａの動きの上流方向へ移動させる上下流運動を行う集束工程（Ｓｔ５）と；上下流運動の１周期のうちのあらかじめ定められた状態を検出する状態検出工程（Ｓｔ１５）と；状態検出工程で検出された上下流運動のあらかじめ定められた状態を起点として、送り工程における筒状充填物１５ａの送り速度並びに不在部形成工程における往復運動及び集束工程における上下流運動の周期を同時に変化させる変速工程（Ｓｔ１６）とを備えることとしてもよい。

このように構成すると、上下流運動及び往復運動の周期並びに送りローラの送り速度の変化が生じるときの上下流運動における状態を一定にすることができるため、集束部材が上下流運動を行う際の自重等の外力が作用する状態を一定にすることができて、製造される包装体にばらつきが生じることを抑制することができる。

本発明によれば、上下流運動及び往復運動の周期並びに送りローラの送り速度の変化が生じるときの上下流運動における状態を一定にすることができるため、集束部材が上下流運動を行う際の自重等の外力が作用する状態を一定にすることができて、製造される包装体にばらつきが生じることを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る包装体製造装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る包装体製造装置が備えるしごき装置及び移動機構の図である。（ａ）は概略構成図、（ｂ）は差動ギアまわりの構成図である。 本発明の実施の形態に係る包装体製造装置が備えるしごき装置及び移動機構の別の方向からの図である。（ａ）はしごき装置部分の平面図、（ｂ）は移動機構の側面図である。 本発明の実施の形態に係る包装体製造方法を説明するフローチャートである。 変速時の制御を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る包装体製造装置１を説明する。図１は、包装体製造装置１の概略構成図である。図１の紙面上の上下は実際の鉛直方向の上下に対応し、後述の筒状フィルムＦ１は図中、上から下に流れるように走行する。包装体製造装置１は、帯状フィルムＦを筒状に巻く筒状形成部１０と、筒状に巻かれた帯状フィルムＦを接合して筒状フィルムＦ１を形成する縦接合装置１３と、筒状フィルムＦ１に内容物Ｃを充填する充填装置３０と、筒状フィルムＦ１に内容物Ｃが充填された筒状充填物としての筒状体１５ａをその軸線方向Ｄａの下流側（本実施の形態では鉛直下方）へ動かす送りローラ１４と、筒状体１５ａに内容物Ｃのない不在部（「節部」ともいう）１５ｂを形成するしごき装置４０と、不在部１５ｂを集束して結紮する集束結紮装置７０と、集束結紮装置７０を筒状体１５ａの軸線方向Ｄａに動かす移動機構５０と、切断装置としてのカッター８１と、センサ９８と、コントローラ９９とを備えている。内容物Ｃは、典型的には魚肉等の練り製品であるが、食品以外の粘性物であってもよい。不在部１５ｂの別称「節部」は、充填物が見掛けない又はそれが少ないことを意味し、例えば充填物が筋肉であるとした場合にその筋をしごき装置で除くことができないものも含む。

帯状フィルムＦは、ロール状に巻かれ、原反２１として回転自在に（帯状フィルムＦを引き出すことができるように）支持されている。原反２１と筒状形成部１０との間には、原反２１から引き出された帯状フィルムＦを筒状形成部１０に導くガイドローラ２２Ａ、２２Ｂが設けられている。帯状フィルムＦは、典型的には、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体樹脂、ポリオレフィン、エチレン系共重合体、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、又はこれらの積層体が用いられる。

筒状形成部１０は、帯状フィルムＦを円筒状に巻く機構であり、フォーミングプレート１１と案内筒１２とを有している。フォーミングプレート１１は、上下に開口する円筒形状を有している。フォーミングプレート１１の上端縁は湾曲しつつ傾斜しており、これによって帯状フィルムＦは筒状に巻かれ、案内筒１２に導かれる。案内筒１２は、円筒状の部材であり、筒状に巻かれた帯状フィルムＦの内部に位置するように（換言すれば、筒状に巻かれた帯状フィルムＦが案内筒１２を取り囲むように）、フォーミングプレート１１内から下流側に延びるように配設されている。

縦接合装置１３は、筒状に巻かれた帯状フィルムＦの両縁部を接合して筒状フィルムＦ１を形成する装置である。縦接合装置１３は、本実施の形態では、超音波装置の溶着用ホーンを用いる溶着であるが、これ以外にも抵抗加熱溶着、高周波誘電加熱溶着、レーザー加熱溶着、溶融樹脂滴吹付溶着、その他種々の溶着手段を用いることができる。縦接合は、いわゆる合掌貼り溶着であってもよいし、封筒貼り溶着であってもよい。縦接合装置１３は、筒状に巻かれた帯状フィルムＦに、長手方向に延びる線状の溶着を行うことができるように、好適には突部が線状に形成された超音波装置の溶着用ホーンを有している。

充填装置３０は、形成された筒状フィルムＦ１に内容物Ｃを充填する内容物供給ポンプとしてのポンプ３１と、ノズル３２とを有している。ポンプ３１は、インバータ３１ｖにより回転速度を変えることができる電動機３１ｅを有しており、電動機３１ｅの回転速度を変えることによって内容物Ｃの吐出流量を変化させることができるように構成されている。ノズル３２は、フォーミングプレート１１の上流側に設置されたポンプ３１に接続され、その先端が案内筒１２内へ導入されている。ノズル３２の先端は、縦接合装置１３より下流側で開口している。なお、ポンプ３１は、フォーミングプレート１１の上流側ではなく、内容物を適宜補充しやすい他の位置に設置し、適宜、配管によりノズル３２と連接されていてもよい。特に、練り製品の素になる、重い液状の内容物を充填する場合には、地上に設置された原料タンクに貯留された練り製品を、内容物供給ポンプによりノズル３２の位置に圧送して供給するのがよい。

送りローラ１４は、案内筒１２及びノズル３２の下流側に設けられている。送りローラ１４は、一対の円柱状のローラであり、その軸線が水平になるように、かつ、筒状体１５ａを挟んで配置されており、筒状体１５ａの内部の内容物Ｃを押圧した状態で円柱状の軸線まわりに回転することで、筒状体１５ａを下流側へ連続して狭圧搬送するように構成されている。筒状体１５ａが送りローラ１４で下流側へ搬送されるのに伴って、原反２１から帯状フィルムＦが引き出されるように構成されている。送りローラ１４は、インバータ１４ｖにより回転速度を変えることができる電動機１４ｅを有しており、電動機１４ｅの回転速度を変えることによって筒状体１５ａの送り速度を変化させることができるように構成されている。しごき装置４０は、送りローラ１４の下流側に設けられており、集束結紮装置７０は、しごき装置４０の下流側に設けられている。集束結紮装置７０は、移動機構５０によって、筒状体１５ａの軸線方向Ｄａに移動するように構成されている。

ここで図２及び図３を参照して、しごき装置４０及び移動機構５０を、より詳細に説明する。図２は、しごき装置４０及び移動機構５０の概略構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は差動ギア９１まわりの構成図である。図３は、しごき装置４０及び移動機構５０の別の方向からの図であり、（ａ）はしごき装置４０の模式的平面図、（ｂ）は移動機構５０の側面図である。図２（ａ）では、保持枠４９について両端を残した中央を省略して示している。しごき装置４０は、挟圧部材としてのしごきローラ４１と、しごきローラ４１を保持する可動顎４２と、可動顎４２を動かす機構としてシャフト受４４、作用シャフト４５、連動シャフト４６、しごきカム４８とを有している。

挟圧部材としてのしごきローラ４１は、２つの円柱状の部材４１Ａ、４１Ｂを含んで構成されている。一対のしごきローラ４１Ａ、４１Ｂを総称する際の符号は単に「４１」で表す。しごきローラ４１は、その長さが、筒状体１５ａを扁平にしたときの幅、言い換えれば筒状体１５ａの円周長の半分の長さ（折り幅）以上に形成されている。しごきローラ４１は、円柱状の軸線を貫通する取付ピン４１ｐにより、可動顎４２に回動可能に取り付けられている。可動顎４２は、図３（ａ）の平面図においてより明確に把握されるように溝形鋼状の部材で形成されており、図２（ａ）の正面図に表れる側面の開口側の辺に、しごきローラ４１Ａ、４１Ｂ側が窪んでなるフック状に形成されている。しごきローラ４１は、可動顎４２のフック状の先端部分に、フック状に形成された１つの側面に対して直角かつ外側に延びるように取り付けられている。可動顎４２は、各しごきローラ４１Ａ、４１Ｂに対応して、２つの可動顎４２Ａ、４２Ｂが一対で構成されている。一対の可動顎４２Ａ、４２Ｂを総称する際の符号は単に「４２」で表す。一対の可動顎４２Ａ、４２Ｂは、溝形鋼状の溝部分が対向するように配設されている。

可動顎４２は、顎受４３に支持されている。顎受４３は、図３（ａ）に示される平面形状が一対の可動顎４２Ａ、４２Ｂを内包する大きさの矩形に形成され、正面視（図２（ａ）参照）において高さ方向が可動顎４２よりも短い（典型的には可動顎４２の長さの１／３〜１／２程度）長さの角筒状に構成されている。可動顎４２は、しごきローラ４１が取り付けられている面においてしごきローラ４１とは反対側で取付軸４３ａが貫通しており、さらに取付軸４３ａが顎受４３の対向する両面に貫通していることで、揺動可能に顎受４３に枢支されている。顎受４３は、保持枠４９に固定されている。保持枠４９は、包装体製造装置１（図１参照）のフレーム（不図示）に固定されている。また、保持枠４９には、可動顎４２Ａから離れた位置にシャフト受４４が取り付けられている。

シャフト受４４は、板状の部材に突起４４ｐが形成されて構成されている。シャフト受４４は、突起４４ｐが可動顎４２から遠い側に位置する配置で、受軸４４ａによって支持枠４７及び保持枠４９に揺動可能に枢支されている。作用シャフト４５は、シャフト受４４の受軸４４ａより下流側の位置と、シャフト受４４に近い側の可動顎４２Ａのしごきローラ４１Ａと取付軸４３ａとの間の位置と、を連結している。作用シャフト４５は、その両端が可動顎４２Ａ及びシャフト受４４それぞれに対してピンで連結されており、ピンまわりに相対的に揺動可能になっている。作用シャフト４５は圧縮弾性体としてのコイルばね４５ｓを有しており、コイルばね４５ｓは可動顎４２Ａとシャフト受４４とを離間する方向に付勢している。なお、圧縮弾性体は、コイルばね４５ｓ以外の、例えば、油圧式アクチュエータの他、空気圧式、圧電式、リニアモータ式等の各種方式のアクチュエータ等であってもよい。連結シャフト４６は、シャフト受４４の受軸４４ａより上流側の位置と、可動顎４２Ｂのしごきローラ４１Ｂと取付軸４３ａとの間の位置と、を連結している。連結シャフト４６は、作用シャフト４５同様、両端が可動顎４２Ｂ及びシャフト受４４それぞれに対してピンで連結されており、ピンまわりに相対的に揺動可能になっている。

しごきカム４８は、オーバル状の板カムであり、シャフト受４４に対して可動顎４２側とは反対側の隣に設けられている。しごきカム４８は、外周がシャフト受４４の突起４４ｐに当接する位置で、プーリ軸４８ａを介して支持枠４７及び保持枠４９に支持されている。しごきカム４８は、プーリ軸４８ａに固定されている。図３（ａ）に示されているように、支持枠４７の外側に突き出たプーリ軸４８ａの端部には、回転動力を受けるタイミングプーリ４８ｐが取り付けられている。しごき装置４０は、タイミングプーリ４８ｐが受けた回転動力でしごきカム４８が回転されてシャフト受４４が受軸４４ａまわりに揺動することによって、取付軸４３ａまわりに揺動する一対の可動顎４２Ａ、４２Ｂを介して、一対のしごきローラ４１Ａ、４１Ｂが接近及び離間を繰り返す往復運動を行うように構成されている。一対のしごきローラ４１Ａ、４１Ｂの往復運動は、水平方向に、すなわち筒状体１５ａの軸線方向Ｄａ（図１参照）に対して角度をもって行われる。角度をもってとは、軸線方向Ｄａに対して平行ではないことを意味する。本実施の形態では水平方向に往復運動するが、水平以外の角度をもって往復運動する構成としてもよい。

引き続き図２（ａ）及び図３（ｂ）を参照して移動機構５０を説明する。移動機構５０は、レシプロテーブル５９を介して集束結紮装置７０（図１参照）を鉛直上下に往復移動させるための機構であり、回転板５１と、クランクプーリ５２と、連接棒５３と、接続部材５４と、スライダ５５とを有している。回転板５１は、平面形状が正円に形成された板状部材であり、本実施の形態では２つ設けられている。回転板５１は、中心に中心軸５１ａが接続されており、中心軸５１ａまわりに回転することができるように構成されている。中心軸５１ａには、クランクプーリ５２が挿通されていると共に、両端に回転板５１が取り付けられている。

連接棒５３は、一端が回転板５１の外周の任意の点にピンで結合されており、他端が接続部材５４にピンで固定されている。接続部材５４は、スライダ５５の一端に取り付けられている。スライダ５５は、移動機構５０を収容する筐体５８の天板に取り付けられた軸受５７に、鉛直に延びるように挿通されている。スライダ５５の、接続部材５４が取り付けられた端部とは反対側の端部は、レシプロテーブル５９に取り付けられている。移動機構５０は、回転板５１が回転することによって、連接棒５３を介して回転板５１に接続されたスライダ５５が往復運動を行い、レシプロテーブル５９に取り付けられた集束結紮装置７０をスライダ５５の軸方向に沿って往復移動（上下流運動）させるクランクとなっている。

回転板５１を回転させる動力は、レシプロテーブル５９を上下流運動させる動力源となる電動機としてのパックモータ９６から出力される。回転板５１は中心軸５１ａ及びクランクプーリ５２を介して伝達ベルト９４とつながっており、伝達ベルト９４はギアボックス９５を介してパックモータ９６とつながっている。ギアボックス９５には、また、集束板７２、７３（図１参照）を往復動させる動力を伝達する伝達機構９３が接続されている。パックモータ９６には、さらに、しごき装置４０に動力を伝達する伝達ベルト９２が掛けられている。伝達ベルト９２は、伝達歯車としての差動ギア９１につながっている。差動ギア９１は、回転軸９１ｓがギアケース９１ｄを貫通しており、ギアケース９１ｄの両外側で回転軸９１ｓに出力プーリ９１ｐＡと入力プーリ９１ｐＢとがそれぞれ固定されて構成されている。回転軸９１ｓは、入力プーリ９１ｐＢ側では、ギアケース９１ｄとは反対側に突き出されており、突き出された部分に非磁性体の金属ブロック９７が取り付けられている。伝達ベルト９２は、入力プーリ９１ｐＢに掛けられている。出力プーリ９１ｐＡは、タイミングベルト９１ｔを介してしごき装置４０のタイミングプーリ４８ｐ（図３（ａ）参照）とつながっている。

本実施の形態では、上述のように、パックモータ９６がしごき装置４０及び移動機構５０とつながっていることで、パックモータ９６の動力で、しごき装置４０のしごきローラ４１の往復運動、及び移動機構５０を介した集束結紮装置７０の上下流運動を同時に行わせることができるように構成されている。また、本実施の形態では、しごきローラ４１の往復運動と集束結紮装置７０の上下流運動とが同じ周期となるようにプーリ等の伝達機構が構成されている。パックモータ９６は、本実施の形態では三相交流電動機であり、インバータ９６ｖにより回転速度を変えることができるように構成されており、パックモータ９６の回転速度の変化に応じてしごきローラ４１の往復運動の周期及び集束結紮装置７０の上下流運動の周期を変えることができるように構成されている。また、インバータ９６ｖは、集束結紮装置７０の上下流運動における上流側から下流側への移動速度が、筒状体１５ａの移動速度と同じになるように、パックモータ９６の回転速度を調節することができるように構成されている。インバータ９６ｖは、パルス幅変調方式により回転速度が任意に調節されるように構成されている。インバータ９６ｖは、高速スイッチにより擬似的に周期性電力を供給するインバータ回路を含んでおり、多相駆動するパックモータ９６の各相に順に位相遅れを与えながら電力供給することにより、パックモータ９６の軸芯に対して特定方向の反発回転の駆動力を生み出すことができる電力供給手段となっている。インバータ９６ｖは、図２では、説明の便宜上、パックモータ９６に隣接して配置されているように表現されているが、典型的にはパックモータ９６に電力を送電する動力盤（不図示）の内部に収容されている。インバータ１４ｖ、３１ｖ（図１参照）も同様に、動力盤（不図示）の内部に収容されている。本実施の形態で用いられるインバータ９６ｖ、１４ｖ、３１ｖは、市販品であり、該インバータ回路、該動力盤（直流電力供給のコンバータ回路ともいう）、パルス幅変調回路、該コントローラ（記録部を備える中央演算回路）及び外部との接合回路を収納する。

センサ９８は、本実施の形態では近接センサであり、差動ギア９１の回転軸９１ｓに取り付けられた非磁性体の金属ブロック９７に対して、金属ブロック９７の回転軌跡に立体的に干渉せず、かつ、接近した金属ブロック９７の存在を検知できる程度に離間した位置（動作領域を通過する位置）に設けられている。センサ９８は、しごきローラ４１のあらかじめ定められた状態を検出するものであり、回転軸９１ｓの１回転ごとにその回転軸９１ｓの回転軌跡上の位置を検出する。本実施の形態では、回転軸９１ｓの１回転がしごきローラ４１の１往復に一致しているため、センサ９８はしごきローラ４１のあらかじめ定められた状態を検出することができる。あらかじめ定められた状態は、典型的には、包装体製造装置１を停止させたときにフィルムの装着等の保守作業がしやすいしごきローラ４１が開いた状態である。センサ９８は、高周波誘導型の磁気センサを有する能動型センサ（アクティブセンサ）が用いられている。なお、高周波誘導型磁気センサは、高周波磁界を受けて生じるうず電流を検知する受動型センサ（パッシブセンサ；受信側高周波誘導型磁気センサ）が通常であるが、回転歯車の回転軸に発信装置を組み込む受動型センサでは、その回転軸の重量が大きくなって長期間用いるとその回転軸が偏芯を生じることもあり、そのうず電流の有無により高周波磁界の発生強度を維持するための送信側コイルに流す電流も影響を受ける場合は、その電流を検知すれば送信側高周波誘導型磁気センサになる能動型センサとするとよい。本実施の形態では、立体回転軌跡の機械的干渉の制約や重量制限の制約により回転体にセンサを設けることが難しいことに鑑みて、送信側に設ける能動型センサとしている。

再び図１に戻って、包装体製造装置１の構成の説明を続ける。集束結紮装置７０は、集束部材としての集束板７２、７３を有する集束装置と、集束装置で集束された不在部１５ｂを金属製や樹脂製等の線材を用いて結紮する結紮手段としての結紮機７４とを含んで構成されている。結紮機７４は、２台が上下に離間して配設されている。結紮機７４は、その上下が集束板７２で挟まれている。集束板７２、７３は、互いに近接し次いで離れる往復動を行うように構成されている。集束板７３は、集束板７２、７３が近接したときに集束板７２を上下から挟む高さに配設されている。集束板７２、７３には、連続搬送される筒状体１５ａ側の対向縁にＶ字状あるいはＵ字状の集束溝が形成されている。集束結紮装置７０は、不在部１５ｂが流れてきたときに、対向する集束板７２、７３を近接させ、このとき左右の集束板７２、７３が重なり、それぞれの集束溝の底同士で不在部１５ｂを集束し、その後集束させた不在部１５ｂを結紮機７４により線材でかしめるように構成されている。

カッター８１は、集束結紮装置７０の下流側に設けられている。カッター８１は、集束結紮装置７０に内包されていてもよい（不図示）。カッター８１も、集束板７２、７３と同期して、往復動をする。なお、集束結紮装置７０及びカッター８１が一体に構成されている場合（カッター８１が集束結紮装置７０に内包されている場合）は共通の駆動装置（例えばパックモータ９６）により駆動する構成とするのが、構成が単純化されて好ましい。ただし、集束板７２、７３が互いに近接し、結紮機７４が不在部１５ｂを結紮した後に、カッター８１がフィルムを切断する位置に動くような構成とすることが好ましい。

集束結紮装置７０のみならずカッター８１も、筒状体１５ａが下流側に送られるのと同じ速さで下流側に移動しつつ、不在部１５ｂを集束して結紮し、切断した後、不在部１５ｂを開放して上の位置に戻る、いわゆる「拝み運動（ボックスモーション）」をするのが好ましい。この場合、集束結紮装置７０及びカッター８１が、共通の上下に移動するレシプロテーブル５９上に設置され、集束結紮装置７０の上下流運動と同じタイミングでカッター８１のボックスモーションを行う構成とするとよい。

コントローラ９９は、包装体製造装置１の全工程の動作を制御する。コントローラ９９は、送りローラ１４のインバータ１４ｖ、ポンプ３１のインバータ３１ｖ、しごきローラ４１の往復運動及び集束結紮装置７０の上下流運動を含むパック動作全体を連動して制御するパックモータ９６のインバータ９６ｖと信号ケーブルで接続されており、それぞれのインバータ１４ｖ、３１ｖ、９６ｖに低速・中速・高速の指令信号を送信することにより、送りローラ１４の回転速度、ポンプ３１の吐出流量、パックモータ９６の回転速度（ひいてはしごきローラ４１の往復運動及び集束結紮装置７０の上下流運動の周期）を調節することができるように構成されている。また、コントローラ９９は、センサ９８と信号ケーブルで接続されており、集束結紮装置７０の上下流運動の状態のあらかじめ定められた起点の情報をセンサ９８から受信することができるように構成されている。

続いて図４を参照して、本発明の実施の形態に係る包装体製造方法を説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る包装体製造方法を説明するフローチャートである。以下の説明において、包装体製造方法は、包装体製造装置１（図１参照）の作用と併せて説明するが、他の代替作用を有する装置によって行われるものであってもよい。以下の説明で包装体製造装置１の構成に言及しているときは、適宜図１乃至図３を参照することとする。

原反２１から引き出された帯状フィルムＦは、ガイドローラ２２Ａ、２２Ｂを通過してフォーミングプレート１１に到達する。なお、帯状フィルムＦは、原反２１からフォーミングプレート１１に至る間、ガイドローラ２２Ａ、２２Ｂにより、所定の張力がかけられて、たわまないようになっている。フォーミングプレート１１に到達した帯状フィルムＦは、フォーミングプレート１１の上端縁に形成された湾曲しつつ傾斜した部分を介して円筒状の内部に引き込まれ、筒状に巻かれる（Ｓｔ１）。筒状に巻かれた帯状フィルムＦは、その形態を維持してフォーミングプレート１１の下流側に位置する案内筒１２に送られる。案内筒１２に導かれた筒状の帯状フィルムＦは、縦接合装置１３によって重ね合わせられた両側縁部が溶着される（Ｓｔ２）。これにより、筒状フィルムＦ１が形成される。

縦接合装置１３で溶着されて筒状フィルムＦ１が形成されると、この筒状フィルムＦ１内にポンプ３１からノズル３２を経て内容物Ｃが充填される（Ｓｔ３）。筒状フィルムＦ１に内容物Ｃが充填されて生成された筒状体１５ａは、送りローラ１４によって下流側へ搬送される。一対の送りローラ１４は、送りローラ１４の表面と筒状体１５ａとの接触の摩擦により筒状体１５ａを搬送する。その接触の面積を大きくするために送りローラ１４が筒状体１５ａを挟圧してもよいが、挟圧により凹んだ筒状体１５ａは、送りローラ１４の位置を通過した後は内容物Ｃによる内圧により元の筒形に復帰する。その後、筒状体１５ａは、送りローラ１４の下流側で一対のしごきローラ４１により間欠的に所定の長さにわたり狭圧され、扁平にされて、内容物Ｃのない不在部１５ｂが所定の間隔をもって形成される（Ｓｔ４）。

不在部１５ｂが形成される工程（Ｓｔ４）においては、しごきローラ４１Ａ、４１Ｂが、筒状体１５ａを互いに挟んで接近し押圧することで不在部１５ｂを形成し、不在部１５ｂが形成された後に互いに離れるように水平方向に往復運動を行う。しごきローラ４１の往復運動は、パックモータ９６に連結された伝達ベルト９２、差動ギア９１、タイミングベルト９１ｔを介して動かされるしごきカム４８によって行われる。不在部１５ｂが形成された筒状体１５ａは順次しごき装置４０の下流に送られ、形成された不在部１５ｂが集束結紮装置７０の位置に達すると、まず、不在部１５ｂは、対向する集束板７２、７３により集束溝の溝底に、細く集束される（Ｓｔ５）。次に、集束された不在部１５ｂは、結紮機７４により線材を用いて上下に離間した２カ所で結紮される（Ｓｔ６）。

集束結紮装置７０は、集束板７２、７３が往復運動を行う際に、移動機構５０を介して、集束板７２、７３が互いに接近する方向にあるときに筒状体１５ａの流れの下流方向（本実施の形態では鉛直下方）に移動し、集束板７２、７３が筒状フィルムＦ１から離れた後に筒状体１５ａの流れの上流方向（本実施の形態では鉛直上方）に移動する上下流運動を行う。集束結紮装置７０の上下流運動は、パックモータ９６に連結されたギアボックス９５に接続された伝達ベルト９４、これに連結された移動機構５０によりレシプロ運動に変換され行われる。集束結紮装置７０は、上下流運動における上流側への移動の際、本実施の形態では、両集束板７２、７３間の隙間が筒状体１５ａの直径を超えた時点で上流側への移動を開始し、広がりながら上流側へ移動する時間帯を有するが、両集束板７２、７３が完全に開いてから上流側への移動を開始するように構成されていてもよい。本実施の形態では、しごきローラ４１の往復運動及び集束結紮装置７０の上下流運動が共に同一の動力源となるパックモータ９６で行われ、往復運動の周期と上下流運動の周期とが一致する。結紮工程（Ｓｔ６）の後、結紮された不在部１５ｂは下流に送られ、カッター８１の位置に至ると、カッター８１によって、フィルムは２つの結紮の間で切断される（Ｓｔ７）。このように、結紮の間で切断されることにより、１個ずつの包装体となる。この包装体は、包装体製造装置１から取り出され、次の工程に供給される。

包装体が製造される過程は上述の通りであるが、生産効率を高めるためには、製造速度（筒状体１５ａあるいは帯状フィルムＦの送り速度）を大きくするとよい。そこで、包装体製造装置１を立ち上げた当初は低速で各部位の作動状況を確認し、各部位が正常に作動していることを確認した後に製造速度、すなわち筒状体１５ａの送り速度を大きくするとよい（典型的には、中速、高速と２段階で増速する）。包装体は連続的に製造されるが、変速した際に製造中であった包装体は、集束及び結紮の位置のずれに伴って、長さや重量等が規格値とは異なる不具合品となってしまうことがある。

本発明者らは、鋭意研究の結果、製造速度の変速のタイミングが不具合品の発生と密接な関係があることを突き止めた。詳細には、変速のタイミングを、集束結紮装置７０の上下流運動におけるあらかじめ定められた基準の位置とすると、不具合品の発生を抑制することができる。製造速度の変速のタイミングを意識しない場合に不具合品が発生し得るのは、集束結紮装置７０が上下流運動を行う際に重力の影響を受け、集束結紮装置７０が上流側に移動中に変速する場合の加速度と、集束結紮装置７０が下流側に移動中に変速する場合の加速度とが異なるためと推察される。そこで、包装体製造装置１は、不具合品の発生を抑制するべく、包装体の製造中に以下の制御を行う。

図５は、変速時の制御を説明するフローチャートである。図４で説明したような包装体を製造するために、まず、包装体製造装置１の起動ボタン（不図示）を押して包装体製造装置１を起動する（Ｓｔ１１）。すると、上述のように、帯状フィルムＦの送りが開始されると共に縦接合装置１３が起動して筒状フィルムＦ１が形成され、さらに、ポンプ３１、送りローラ１４、パックモータ９６の順に起動し、内容物Ｃが筒状フィルムＦ１に充填されて筒状体１５ａが形成され、形成された筒状体１５ａが下流側に順次送られ、しごきローラ４１の往復運動により不在部１５ｂが形成され、集束結紮装置７０の上下流運動により集束及び結紮された筒状体１５ａが、生産速度が遅い速度で形成される。このとき、パックモータ９６は起動しているが、センサ９８は金属ブロック９７が接近しても検出しない状態（あるいはコントローラ９９がセンサ９８の検出信号を処理しない状態）になっている。この時点で、集束及び結紮された筒状体１５ａを形成するに至る包装体製造装置１の各部位（機構）が、正常に作動しているか確認し（Ｓｔ１２）、確認の結果が問題ないか否かを判断する（Ｓｔ１３）。問題があれば問題点を修正した後に再び運転確認（Ｓｔ１２）をして問題がないか否かを判断する工程（Ｓｔ１３）を問題がなくなるまで繰り返す。問題がなければ次工程に進む。

確認の結果が問題ないか否かを判断する工程（Ｓｔ１３）において、問題がなければ、包装体製造装置１の生産速度を大きくするために、増速を意図してパックボタン（不図示）を押す（Ｓｔ１４）。パックボタンがＯＮになることにより、センサ９８が金属ブロック９７の接近を検出し得る状態（あるいはコントローラ９９がセンサ９８の検出信号を処理し得る状態）となる。パックボタン（不図示）を押しただけでは、増速は開始しない。パックボタン（不図示）を押したら（Ｓｔ１４）、コントローラ９９は集束結紮装置７０の上下流運動のあらかじめ定められた状態を検出したか否かを判断する（Ｓｔ１５）。あらかじめ定められた状態を検出したか否かは、センサ９８が金属ブロック９７の接近を検出したか否かにより判断される。包装体製造装置１では、金属ブロック９７が取り付けられている回転軸９１ｓが一回転する間に集束結紮装置７０の上下流運動がちょうど一往復するように構成されているので、センサ９８が金属ブロック９７の接近を検出したときの、集束結紮装置７０の上下流運動における状態（位置）は、常に同じとなる。

集束結紮装置７０の上下流運動のあらかじめ定められた状態を検出したか否かを判断する工程（Ｓｔ１５）において、あらかじめ定められた状態を検出しない場合は再びあらかじめ定められた状態を検出したか否かを判断する工程（Ｓｔ１５）に戻る。他方、あらかじめ定められた状態を検出した場合、コントローラ９９は、パックモータ９６の回転速度を大きくして、しごきローラ４１の往復運動及び集束結紮装置７０の上下流運動の周期を小さくさせる（換言すれば単位時間当たりの往復運動及び上下流運動の回数を増加させる）と同時に、ポンプ３１の吐出フラックス及び送りローラ１４の送り速度を、パックモータ９６の回転速度の上昇に応じて（製造される包装体が規格値の範囲内の内容量及び長さに納まるように）大きくする（Ｓｔ１６）。このように、変速させるタイミングを、パックボタン（不図示）を押した時点ではなく、集束結紮装置７０の上下流運動のあらかじめ定められた状態を検出したときとするので、変速時における集束結紮装置７０の上下流運動の状態が一定となり、不具合品の発生が抑制される。なお、減速させる場合は、パックボタン（不図示）をＯＦＦにすると、上述のあらかじめ定められた状態を検出したか否かを判断する工程（Ｓｔ１５）及び変速工程（Ｓｔ１６）を行うことで対応する。この場合、変速工程（Ｓｔ１６）では増速ではなく減速させることとなる。

以上の説明では、筒状体１５ａが鉛直下方に連続して送られることとし、これに伴い移動機構５０によって集束結紮装置７０が鉛直上下に上下流運動させられることとしたが、例えば筒状体１５ａが水平面に対して斜めのガイド板の表面上を上下に移動するような場合、上下流運動は、このガイド板に沿う筒状体１５ａの軸線方向で上流側と下流側とに往復して移動することとなる。

以上の説明では、しごき装置４０がしごきローラ４１を有することとしたが、筒状体１５ａに内容物Ｃの不在部１５ｂを扁平に形成できればよく、ローラに限られず、例えば、平らな部材で筒状体１５ａを両側から押圧しながら内容物を上下に振り分けるようなものであってもよい。このような押圧も、ここでいう「しごき」の概念に含まれるものとする。

以上の説明では、一対の可動顎４２Ａ、４２Ｂが、それぞれ取付軸４３ａまわりに揺動することとしたが、例えば、一方の可動顎４２Ａが取付軸４３ａまわりに揺動するが他方の可動顎４２Ｂは固定されて揺動しないように構成されていてもよい。つまり、一対のしごきローラ４１Ａ、４１Ｂが、互いに接近及び離間する往復運動を行うことができればよい。

以上の説明では、しごきローラ４１の往復運動、及び集束結紮装置７０の上下流運動が１台のパックモータ９６（電動機）の動力により行われることとしたが、別々の電動機で動作されるように構成されていてもよい。別々の電動機で動作させることとすると、伝達ベルト等の伝達機構の構成を簡易にすることができるが、１台の電動機で動作させることとすると、電気ノイズの多い環境にあるときは、ＥＳＤ対策を講じなくとも、コントローラに係る電気信号の誤伝達を受けにくいため好ましい。

以上の説明では、集束結紮装置７０の上下流運動のあらかじめ定められた状態を検出したときにパックモータ９６等を変速させることとしたが、あらかじめ定められた状態を検出してから変速させるまでにあらかじめ決められた間隔をあけることとしてもよい。つまり、変速が行われる際の集束結紮装置７０の上下流運動の状態が一定であればよい。

１ 包装体製造装置
１４ 送りローラ
１５ａ 筒状体（筒状充填物）
１５ｂ 不在部
３１ ポンプ（内容物供給ポンプ）
４０ しごき装置
４１ しごきローラ（挟圧部材）
４２ 可動顎
４５ｓ コイルばね（圧縮弾性体）
４８ しごきカム（カム機構）
５０ 移動機構
７０ 集束結紮装置（集束装置）
７２、７３ 集束板（集束部材）
９１ 差動ギア（伝達歯車）
９１ｓ 回転軸
９６ パックモータ
９７ 金属ブロック
９８ センサ
９９ コントローラ
Ｃ 内容物
Ｄａ 軸線方向
Ｆ１ 筒状フィルム

Claims (1)

1. 連続的に形成される筒状フィルムに内容物が供給され充填されて形成された筒状充填物をその軸線方向へ連続的に動かす送りローラであって、送り速度が可変に構成された送りローラと；
   前記筒状充填物が連続的に動いている際に前記筒状充填物に対して扁平な前記内容物の不在部を形成する一対の挟圧部材を有するしごき装置であって、前記挟圧部材のそれぞれは、前記筒状充填物を互いに挟んで接近し押圧することで前記不在部を形成し、前記不在部が形成された後に前記挟圧部材が互いに離れるように、前記挟圧部材がそれぞれ前記軸線方向に対して角度をもって往復運動を行い、前記往復運動の周期が可変に構成されたしごき装置と；
   前記しごき装置によって前記不在部が形成された前記筒状充填物が連続的に動いている際に前記不在部を集束する一対の集束部材を有する集束装置であって、前記集束部材が互いに接近する方向にあるときに前記集束部材を前記軸線方向への前記筒状充填物の動きの下流方向へ移動させ、前記集束部材が互いに離れるときに前記集束部材を前記軸線方向への前記筒状充填物の動きの上流方向へ移動させる上下流運動を行わせるように構成されると共に、前記上下流運動の周期が前記往復運動の周期と一致することができるように構成された集束装置と；
   前記上下流運動の１周期のうちのあらかじめ定められた状態を検出するセンサと；
   前記センサで検出された前記上下流運動のあらかじめ定められた状態を起点として、前記上下流運動及び前記往復運動の周期並びに前記送りローラの送り速度を同時に変化させるコントローラとを備える；
   包装体製造装置。

Images