JP2017065686A - 製袋充填装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】超音波ホーンと受けロールを用いた超音波方式により、包装材のシールアンドカットする装置において、一つの受けロールでシールとカットを兼用しつつ、シール強度を高め、かつカット(切断)の切味が落ちずに切断面が綺麗に出るようにする。また、包装材の多様化に対応する。【解決手段】往復走行部に、超音波ホーン25と、シール側とカット側に各別に用意された専用のシール側受けロール99とカット側受けロール103を備えた横シールアンドカットユニットを搭載する。超音波ホーン25に対して正対する受けロール99、103をシリンダの駆動により選択できるので、正対切替によりシール部の形成後そのシール部がカットされる動作が確保され、従来と同じ横シール部を形成できる。受けロールの正対面をシール側とカット側にそれぞれ独立して調整できるので、シール強度を高めても、綺麗な切断面を確保できる。【選択図】図8

Description

本発明は抽出用バッグ等の製造に用いる製袋充填装置に関するものである。
縦型製袋充填装置では、特許文献1に記載のように、縦方向に連続した帯状包装材の幅方向側両端部が合掌され縦シールが施されて筒状に成形され、充填物が充填される前後にその筒状包装材を横切る方向に間隔をあけて横シールが施されると共に、その横シールの中間で切断されて、連続的に充填物が充填された袋体が製造されるようになっている。
特開2008−150071号公報
横シールに関しては、超音波ホーンと受けロールを利用し、加圧下で超音波振動を起こさせて接合する超音波方式が現在のところ主流となっている。
而して、最近では、シール強度を更に高めたい、カット(切断)面を更に綺麗にしたいとの改善要求が強くなっている。
また、包装材の種類が多様化し、従来の横シールアンドカット機構では上手く対応できない包装材も出てきている。
更には、既存のタイプの製袋充填装置では、製袋と充填がスムーズに進行するように完成されているので、横シールアンドカット機構を変更するだけで、その他の機構はそのまま活用できることが望まれる。
それ故、本発明は、超音波方式で、上記した問題点を解消した、新規且つ有用な横シールアンドカットユニットを備えた製袋充填装置を提供することを、その目的とする。
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、請求項1の発明は、縦方向に送出される筒状の連続した包装材に対して、横方向に往復走行しながらシールアンドカットを施す製袋充填装置において、往復走行部に、超音波ホーンと、シール側とカット側としてそれぞれの処理用に用意された専用の受けロールと、前記超音波ホーンに対して処理用に正対させる受けロールを選択できる正対選択手段を備え、前記シール側受けロールを利用したシール部の形成後、前記カット側受けロールを利用した前記シール部のカットを実施できる横シールアンドカットユニットが搭載されている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、シール側受けロールが回転可能になってい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、往復走行部の走行に連動してシール側受けロールが回転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、連動機構として往復走行部側に固定されたラックとシール側受けロール側に固定されたピニオンが噛合したラックアンドピニオン機構が利用されてい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において、正対選択手段が、処理用に使用しない受けロールを処理用に使用する受けロールより後退させて待機位置までもってくる構成になっていることを特徴とする製袋充填装置である。
請求項6の発明は、請求項5に記載した製袋充填装置において、正対選択手段が、前記往復走行部の走行方向に対して平行にピストンロッドが移動するシリンダ式直動機構と、前記往復走行部の走行方向に対してピストンロッドが垂直に移動するシリンダ式直動機構の二つの直動機構の組み合わせにより構成されており、前記平行移動側のシリンダ式直動機構は全ての受けロールの一体的な移動を実現し、前記垂直移動側のシリンダ式直動機構は複数の受けロールに各別に用意され、互いに独立した受けロールの移動を実現するものであることを特徴とする製袋充填装置である。
請求項7の発明は、請求項6に記載した製袋充填装置において、平行移動側のシリンダ式直動機構のピストンロッド側に垂直移動側のシリンダ式直動機構のシリンダブロック側が相対移動不能に取り付けられていることを特徴とする製袋充填装置である。
請求項8の発明は、請求項1から7のいずれかに記載した製袋充填装置において、カット側受けロールを挟んで一対のシール側受けロールが配置されていることを特徴とする製袋充填装置である。
本発明の製袋充填装置によれば、シールに対する要求とカット(切断)に対する要求に各別に答えられるので、シール強度を高めると共に、カット(切断)面も綺麗な袋体を製造することが可能となっている。
また、包装材に応じて、シールとカットを各別に調整できるので、包装材の種類に制限されず、汎用性がある。
更には、既存のタイプの製袋充填装置に適用できる。
本発明の縦型製袋充填装置の概略的構成図である。 図1の製袋充填装置に装着している、本発明の実施の形態に係る横シールアンドカットユニットの斜視図である。 図2の横シールアンドカットユニットの上面図である。 図2の横シールアンドカットユニットにおける受けロール部の斜視図である。 図4の受けロール部の上面図である。 図5の下面図である。 図2のユニットを利用したときの横シールアンドカットの動作説明図である。 図7に続く、横シールアンドカットの動作説明図である。 図8に続く、横シールアンドカットの動作説明図である。 別例の受けロール部の上面図である。
本発明は、図1に示す縦型製袋充填装置1に適用する。
シールアンドカットに超音波方式を利用しており、包装材Sとしてはナイロン製不織布、ポリエチレン繊維製不織布等の熱溶着可能なものの使用が想定されている。
この製袋充填装置1で、符号3は装置本体を示し、この装置本体3の上部には計量装置5が備えられている。また装置本体3の上部には投入シュート7が備えられ、この投入シュート7は外周面が包装材の案内面となっている。
また、装置本体3内には包装材送り手段としての対向ローラ9が備えられ、対向ローラ9は2つを一組として上下二組が投入シュート7の背面側に配置されている。
二組の対向ローラ9の上下方向の間には縦シール部11として、超音波ホーン11aと受けロール装置11bの一対が正対して配置されている。また、縦シール部11の下方には、排出シュート13との間に、横シールアンドカットユニット15が配置されている。
この製袋充填装置1を用いると、帯状に連続した包装材Sが、長手側を縦方向にして投入シュート7側から下方の排出シュート13側に向かって矢印に示すように送出される。その途中では、包装材Sは縦シール部11によって縁部どうしが合掌されシールされて筒状に成形され、横シールアンドカットユニット15によってその筒状体に対して所定の間隔をあけて包装材Sを横切るように横シールされると共に、その横シール部の中間でカットされることで袋体Bが成形され、後続の包装材S側から分離されるようになっている。横シール部が袋体Bの底部と天部を構成しており、カットされることで、先行の袋体Bの天部が完成すると共に、後続の袋体Bの底部が完成し、充填物は底部側の横シール部が完成した後に充填される。
この概略的な構成は、製袋充填装置に共通するものである。
横シールアンドカットユニット15は、本発明の特徴をなすものであり、往復走行部として、図2、図3に示すように構成されている。
符号17、17は一対のユニット壁を示し、この一対のユニット壁17、17は壁面を対向して立設された状態で装置本体3内で固定されている。このユニット壁17、17の間には、一対のガイドシャフト19A、19Bが水平方向に互いに平行に渡設されている。
ガイドシャフト19A、19Bには摺動ブロック21、21がそれぞれ摺動自在に支持されている(但し、ガイドシャフト19B側の摺動ブロック21は隠れて見えない)。摺動ブロック21、21の上面にはU字形連結板23の板面が固定されており、一対の摺動ブロック21、21はこのU字形連結板23を介して連結されている。従って、一対の摺動ブロック21、21は、一対のユニット壁17、17間でガイドシャフト19A、19Bにガイドされながら、左右方向に同期して摺動動作するようになっている。
包装材Sのシールアンドカットは、超音波方式を利用しており、超音波ホーンと受けロールとが一対の構成要素になっている。
超音波ホーン25が後側の摺動ブロック21の下側に固定されており、超音波ホーン25の先端側は前方を向いている。一方、U字形連結板23の前側には、受けロール部35(後述)が固定されている。
従って、摺動ブロック21、21が摺動動作すると、超音波ホーン25と受けロール部35が対向状態を維持しながら、左右方向に走行する。
右側のユニット壁17には、処理走行用のシリンダ式直動機構27のシリンダ筒29が固定され、そのピストンロッド31には、複数の部材で構成された連結手段33を介して後側の摺動ブロック21が固定されている。また、ピストンロッド31の軸方向は、ガイドシャフト19A、19Bの軸方向と平行になっている。
従って、シリンダ駆動によるピストンロッド31の進退動作により、超音波ホーン25〜受けロール部35が、左右方向に往復走行する。この走行により、包装材Sを横断しながらシールとカットの処理が施される。
受けロール部35について詳細に説明する。
図4、図5に示すように、U字形連結板23の前側には一対の取付け壁37、37が取付けられている。この一対の取付け壁37、37は壁面が左右方向で対向した状態で固定されている。この取付け壁37、37の間には、一対のガイドシャフト39、39が水平方向に互いに平行に渡設されている。このガイドシャフト39、39は、上記したガイドシャフト19A、19Bと平行な位置関係にある。
符号41は摺動ブロックを示す。この摺動ブロック41には貫通孔が二つ設けられており、ガイドシャフト39、39がそれぞれ通されている。従って、摺動ブロック41は、ガイドシャフト39、39にガイドされて摺動可能となっている。
摺動ブロック41の下側には、二つのシリンダ式直動機構が配設されている。
符号43はシール側垂直移動用シリンダ式直動機構を示す。その取付け部は垂直な前面壁45とその後面側に連結された水平な天壁47とで構成されており、断面はL字を90°回転させた形状になっている。この天壁47の上面に対して上記した摺動ブロック41の下面が固定されており、摺動ブロック41の摺動動作に追従するようになっている。
前面壁45の前側には、シリンダブロック49が取付けられており、そこから出たピストンロッド51を通すために、前面壁45には貫通孔が形成されている。ピストンロッド51はその貫通孔を利用して後方に向かって進退自在になっている。
符号53は支持プレートを示す。この支持プレート53はほぼ長方形をなしており、その一方の短辺側は幅狭になり、角部は丸みが付けられている。この短辺側がロール取付け部55となって、後側に位置しており、板面が上下方向を向いている。支持プレート53の上面の中間部分に受けブロック57が載せられ固定されている。
この受けブロック57に対して、上記したピストンロッド51が通され固定されている。従って、シリンダ駆動によるピストンロッド51の進退動作に追従して、受けブロック57を介して支持プレート53が前後方向に移動する。
符号59はカット側垂直移動用シリンダ式直動機構を示す。このカット側垂直移動用シリンダ式直動機構59は、シール側垂直移動用シリンダ式直動機構43と同様な構成になっている。前面壁61と天壁63でL字状部分が構成されており、この天壁63の上面に対して上記した摺動ブロック41の下面が固定されており、摺動ブロック41の摺動動作に追従するようになっている。
前面壁61の前側には、シリンダブロック65が取付けられ、そのピストンロッド67の進退動作に追従して、受けブロック69と共に支持プレート71が前後方向に移動する。
支持プレート71もほぼ長方形をなしており、その一方の短辺側は二つの角部が斜めに切り取られている。この短辺側がロール取付け部73となっている。
摺動ブロック41の下側には、上記したように、シール側垂直移動用シリンダ式直動機構43とカット側垂直移動用シリンダ式直動機構59が並列して配設されており、摺動ブロック41の摺動動作に追従する連動関係を確保しつつ、互いに独立してそれぞれの支持プレート53、71を前後方向に移動できる。すなわち、それぞれの支持プレート53のロール取付け部55、支持プレート71のロール取付け部73は前後左右に位置をずらして調整することが可能となっている。
図4に示すように、摺動ブロック41の駆動用には、平行移動用シリンダ式直動機構75が搭載されている。このシリンダ筒77からはピストンロッド79が軸方向に進退自在になっている。シリンダ筒77は、右側の取付け壁37に複数の部材で構成された連結手段81を介して固定され、そのピストンロッド79の軸方向先端側が、シール側垂直移動用シリンダ式直動機構43の天壁47に右側から固定されている。ピストンロッド79の軸方向は、ガイドシャフト39、39の軸方向と平行になっている。従って、シリンダ駆動によるピストンロッド79の進退動作により、天壁47〜摺動ブロック41〜天壁63を介して、支持プレート53、71が左右方向に一体的に移動できるようになっている。
上記した3つのシリンダ式直動機構43、59、75により、支持プレート53、71の左右方向への一体移動と、支持プレート53、71の前後方向への各別移動が可能となっており、正対切替手段が構成されている。
支持プレート53はシール側になっており、支持プレート71はカット側になている。
シール側支持プレート53の前側の下面には垂下壁83が固定されている。この垂下壁83は、前面壁45と支持プレート53を挟んで対向した位置関係にある。
垂下壁83の前面側には、ピニオンギア85が配設されている。
このピニオンギア85にはラックギア87が噛合している。ラックギア87は、一対のユニット壁17、17の間に水平に渡設されており、その歯面が上側を向いている。
符号89はシャフトを示し、このシャフト89は、垂下壁83を軸周りに回転可能に貫通しその前面側と後面側からそれぞれ突出している。このシャフト89の前面側から突出した部分に、上記したピニオンギア85が取り付けられており、ピニオンギア85と同軸で連れ回転する。
垂下壁83の後面側と支持プレート53の下面側には、上記したシャフト89の軸周り回転と連動するギア機構が設けられている。
図6に示すように、シャフト89の後面側から突出する部分に、べベルギア90が取り付けられている。従って、この後面側のべベルギア90は、前面側のピニオンギア85と同軸で連れ回転する。
支持プレート53の下面側には、別のべベルギア91が回転可能に軸支されており、これらのべベルギア90、91は軸方向が垂直に交差した状態で噛合している。
べベルギア91側には、連結ギア93が連れ回転するよう同軸軸支されている。支持プレート53には、他に、べベルギア91側からロール取付け部55側に向かってアイドラギア95、従動ギア97(図5参照)が回転可能に軸支されており、従動ギア97はロール取付け部55に配置されている。
連結ギア93はアイドラギア95と噛合し、アイドラギア95は従動ギア97とも噛合している。
符号99はシール側受けロールを示し、このシール側受けロール99が上記した超音波ホーン25と協働してシール処理をする。
このシール側受けロール99が従動ギア97と連れ回転するよう同軸軸支されている。図6では従動ギア97はシール側受けロール99の裏に隠れて見えなくなっている。
超音波ホーン25が処理用に走行する場合には、垂下壁83及び支持プレート53は連動して走行するので、ラックギア87に対してピニオンギア85が噛合回転し、ピニオンギア85に対してべベルギア89が連れ回転し、べベルギア89に対してべベルギア91が噛合回転し、べベルギア91に対して連結ギア93が連れ回転し、連結ギア93に対してアイドラギア95が噛合回転し、アイドラギア95に対して従動ギア97が噛合回転し、従動ギア97に対してシール側受けロール99が連れ回転する。従って、結果として、シール側受けロール99は、支持プレート53の左右方向の移動により連れ回転することになる。
シール側受けロール99の外周側のシール面101は、支持プレート53のロール取付け部55の円弧縁より外方に延出している。
シール面101は、拡大側面図に示すように、平坦になっており、シールに最適な形状となっている。
カット側では、支持プレート71のロール取付け部73の下面に、カット側受けロール103が回転不能に軸支されている。
このカット側受けロール103の外周側のカット面105も、同様に外方に延出している。
カット面105は、鋭角の凸状になっており、カットに最適な形状となっている。
従来は受けロールをシール側とカット側で兼用しており、シール強度を高めるとその分だけカットの切味が鈍って切断面が綺麗な断面にならないが、本発明では、上記したように、シール側とカット側に各別に受けロールが用意されているので、シール強度を高めても、切断面を綺麗な断面にできる。
シール側垂直移動用シリンダ式直動機構43、カット側垂直移動用シリンダ式直動機構59および平行移動用シリンダ式直動機構75が、シール側受けロール99とカット側受けロール103の正対選択手段として働いて、上記したシール側受けロール99のシール面101とカット側受けロール103のカット面105が超音波ホーン25の相方として択一的に選択利用される。
次に、横シールアンドカットユニットにおける動作について、図7にしたがって説明する。
筒状の包装材Sが閉じられ重ね合されて、図7の方向からはライン状に見える。
シール動作の開始位置は、包装材Sに対して左側にある。正対選択手段の切替動作により、シール側受けロール99が超音波ホーン25に対して前後方向で相対するように左右方向の位置が調整され、且つ、超音波ホーン25に対して近接するように前後方向の位置が調整されて、正対した姿勢(=ホーンの先端とロールが接触した状態)になっている。
一方、カット側受けロール103は超音波ホーン25に対して離間するように後退して待機位置に留まっており、超音波ホーン25との間には大きく隙間ができている。
シール動作を開始すると、超音波ホーン25と受けロール部35が矢印に示すように右走行を開始し、超音波ホーン25とシール側受けロール99の間で包装材Sを挟持しながら移動して、包装材Sを完全に横断する。その際、右走行に連動してギアの噛合いから、シール側受けロール99が矢印に示すように回転する。シール面101は従来の兼用の受けロールよりも押圧面積が大きくなっているが、上記のように回転するので、右走行がスムーズに進行し、摩耗もし難くなっている。
右走行により、充填物Cが充填された筒状包装材Sに、(A)→(B)→(C)に示すように、横シール部Xが形成され、その横シール部Xが右方向に延びていき、最終的には横シール部Xが包装材Sの左端部から右端部に到達する。なお、視認の便宜のために、包装材Sに対して、横シール部Xは実際よりも大きく描画されている。
シール動作の終了位置が、カット動作の開始位置になる。
図8に示すように、正対選択手段の切替動作により、シール側受けロール99が矢印に示すように超音波ホーン25から離れて待機位置にくる。次に、並列した支持プレート53、71が矢印に示すように動いてカット側受けロール103が超音波ホーン25に向かい合う位置にくる。その後、カット側受けロール103が矢印に示すように超音波ホーン25に近づいて正対位置に来て、カット処理可能体制となる。
カット動作は、包装材Sに対して右側から開始する。
図9に示すように、カット動作を開始すると、受けロール部35が矢印に示すように左走行し、超音波ホーン25とカット側受けロール103の間で包装材Sを挟持しながら横移動して、包装材Sを完全に横断する。
左走行により、充填物Cが充填された筒状包装材Sに、(D)→(E)→(F)に示すように、切込み線Yが形成され、その切込み線Yが左方向に延びていき、最終的には切込み線Yが包装材Sの右端部から左端部に到達する。
上記のシールアンドカット動作により、先行する袋体Bの天部が形成されて袋体Bが完成し、連続した包装体S側から切り離されると共に、後続の袋体Bの底部が形成される。
カット動作の終了後には、縦(下)方向に筒状の包装材Sが送られ、充填物Cが充填される。
この処理と並行して、横シールアンドカットユニット側では、正対切替手段の切替動作により、シール姿勢に戻されるので、再びシールアンドカット動作が実施される。
この繰り返しにより、充填物Cが充填された袋体が連続的に製造されていく。
次に、本発明の別例の受けロール部について、図10にしたがって説明する。
上記の受けロール部35と同じ構成部分については同じ符号を付すことで説明を省略する。
超音波ホーン25が二つ水平方向に並列されており、先端が同じ方向を向いている。
また、受けロール部107では、カット側受けロール103を挟んで二つのシール側受けロール99(L)、99(R)が配置されている。
これを利用した場合には、常時カット側受けロール103を正対姿勢にし、シール側受けロール99(L)、99(R)のうち、走行方向先方のロールを正対姿勢にすることで、往復走行せずに、一方向走行で、シールした後に直ちにカットすることが可能となる。
従って、製袋の高速化が図れる。
なお、図10では、シール側受けロール99(L)、99(R)は両方とも同じように超音波ホーン25側に進行した位置で示されているが、実際の製袋の際には、使用しない側のシール側受けロール99は、走行の邪魔にならないよう、待機位置にいる。
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、袋体の形状には、上記の実施の形態で示した平袋状だけでなく、テトラ状もあるが、横シールアンドカットユニットを回動させることで、テトラ状にも製袋化できる。
1…製袋充填装置 3…装置本体 5…計量装置
7…投入シュート 9…対向ローラ 11…縦シール装置
13…排出シュート 15…横シールアンドカットユニット
17…一対のユニット壁 19…ガイドシャフト 21…摺動ブロック
23…連結板 25…超音波ホーン
27…処理走行用のシリンダ式直動機構 29…シリンダ筒
31…ピストンロッド 33…連結手段 35…受けロール部
37…一対の取付け壁 39…一対のガイドシャフト
41…摺動ブロック 43…シール側垂直移動用シリンダ式直動機構
45…前面壁 47…天壁 49…シリンダブロック
51…ピストンロッド 53…支持プレート 55…ロール取付け部
57…受けブロック 59…カット側垂直移動用シリンダ式直動機構
61…前面壁 63…天壁 65…シリンダブロック
67…ピストンロッド 69…受けブロック 71…支持プレート
73…ロール取付け部 75…平行移動用シリンダ式直動機構
77…シリンダ筒 79…ピストンロッド 81…連結手段
83…垂下壁 85…ピニオンギア 87…ラックギア
89…シャフト 90…(垂下壁側)べベルギア
91…(支持プレート側)べベルギア 93…連結ギア
95…アイドラギア 97…従動ギア 99…シール側受けロール
101…シール面 103…カット側受けロール
105…カット面 107…受けロール
S…包装材 B…袋体 C…充填物
X…横シール部 Y…切込み線

Claims (8)

  1. 縦方向に送出される筒状の連続した包装材に対して、横方向に往復走行しながらシールアンドカットを施す製袋充填装置において、
    往復走行部に、超音波ホーンと、シール側とカット側としてそれぞれの処理用に用意された専用の受けロールと、前記超音波ホーンに対して処理用に正対させる受けロールを選択できる正対選択手段を備え、前記シール側受けロールを利用したシール部の形成後、前記カット側受けロールを利用した前記シール部のカットを実施できる横シールアンドカットユニットが搭載されている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、
    シール側受けロールが回転可能になってい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、
    往復走行部の走行に連動してシール側受けロールが回転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、
    連動機構として往復走行部側に固定されたラックとシール側受けロール側に固定されたピニオンが噛合したラックアンドピニオン機構が利用されてい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において、
    正対選択手段が、処理用に使用しない受けロールを処理用に使用する受けロールより後退させて待機位置までもってくる構成になっていることを特徴とする製袋充填装置。
  6. 請求項5に記載した製袋充填装置において、
    正対選択手段が、前記往復走行部の走行方向に対して平行にピストンロッドが移動するシリンダ式直動機構と、前記往復走行部の走行方向に対してピストンロッドが垂直に移動するシリンダ式直動機構の二つの直動機構の組み合わせにより構成されており、
    前記平行移動側のシリンダ式直動機構は全ての受けロールの一体的な移動を実現し、前記垂直移動側のシリンダ式直動機構は複数の受けロールに各別に用意され、互いに独立した受けロールの移動を実現するものであることを特徴とする製袋充填装置。
  7. 請求項6に記載した製袋充填装置において、
    平行移動側のシリンダ式直動機構のピストンロッド側に垂直移動側のシリンダ式直動機構のシリンダブロック側が相対移動不能に取り付けられていることを特徴とする製袋充填装置。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載した製袋充填装置において、
    カット側受けロールを挟んで一対のシール側受けロールが配置されていることを特徴とする製袋充填装置。
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