JP2017193000A - 超音波切断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送中のフィルムを切断する際、切断安定性を向上させて樹脂粉等の発生を抑制し、樹脂粉等による黒い異物のフィルムへの付着を防止し、製造したパウチの目視による製品検査を不要として生産性を高めるフィルムの超音波切断装置を提供する。【解決手段】搬送される長尺フィルム溶着体２１を超音波カッター１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）で切断する超音波切断装置１１であって、超音波カッター１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）で切断される長尺フィルム溶着体２１を搬送支持する搬送ローラ１６と、長尺フィルム溶着体２１に張力を付与する押圧ローラ１７、とを有し、搬送ローラ１６は、超音波カッター１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）の切断刃４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）と対向する位置に、周方向に環状溝５１が形成され、切断刃４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）は、環状溝５１の内部に向けて振動しつつ、長尺フィルム溶着体２１を切断する構成である。【選択図】図２

Description

本発明は、搬送されるフィルムを超音波カッターで切断する超音波切断装置に関する。

スープ類、液体調味料等の容器として、例えばパウチが広く使用されている。パウチは、表側フィルムと裏側フィルムとを熱溶着、切断して袋体に形成したものであり、その製造工程の概略を図６に示す。図６において、パウチ１００は、フィルムがロール状に巻かれた原反ロール（不図示）からそれぞれ巻き出された表側長尺フィルム１０５（表側フィルム１０１に対応）と裏側長尺フィルム１０６（裏側フィルム１０２に対応）とを重ね合わせて搬送し、底シールバー１１０（１１０ａ、１１０ｂ）、１１１（１１１ａ、１１１ｂ）、１１２（１１２ａ、１１２ｂ）、１１３（１１３ａ、１１３ｂ）及びサイドシールバー１１５（１１５ａ、１１５ｂ）、１１６（１１６ａ、１１６ｂ）により所定シール部位（斜線で示す）を熱溶着し、レザーカッター部１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ及びシャーカッター部１１８による切断を経て（レザーカッター部１１７ａはトリミング処理用）、製造される（図６の例示では、パウチ１００が３袋ずつ製造される）。

上記したレザーカッター部１１７ａ〜１１７ｃは、表側長尺フィルム１０５と裏側長尺フィルム１０６を熱溶着した搬送中の長尺フィルム溶着体を、固定刃で搬送方向に連続的に切断する切断装置である。しかしながら搬送されるフィルムの種類により、切断の際に樹脂粉等が黒い異物となってフィルムに付着し、製造したパウチの目視による製品検査を必要とする場合がある。このため、生産性の低下、製品のコスト増を招いている。

このような状況下で本出願人が種々検討した結果、表側長尺フィルム１０５と裏側長尺フィルム１０６を熱溶着した搬送中の長尺フィルム溶着体を、超音波カッターにより搬送方向に連続的に切断することにより、切断の際に樹脂粉等の異物のフィルムへの付着が防止され、製造したパウチの目視による製品検査が不要なることを知見した。

一方、このような搬送されるフィルムを該フィルムの搬送方向に連続的に切断するに際し、フィルムを切断するカッターに超音波を付与するフィルムの切断方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０３−０２６４９７号公報

上記特許文献１に記載のフィルムの切断方法によれば、フィルムを搬送方向に連続的に切断する際の切断安定性を向上し、生産性を高めるとしている。しかしながら、単にフィルムを切断するカッターに超音波を付与するだけでは、フィルムを搬送方向に連続的に切断する際の切断安定性を向上させて樹脂粉等による黒い異物のフィルムへの付着を防止し、製造したパウチの目視による製品検査を不要として生産性を高めるには不十分である。

本発明は、搬送中のフィルムを切断する際に、切断安定性を向上させて樹脂粉等の発生を抑制し、樹脂粉等による黒い異物のフィルムへの付着を防止して、製造したパウチの目視による製品検査を不要として生産性を高める超音波切断装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る超音波切断装置は、搬送されるフィルムを超音波カッターで切断する超音波切断装置であって、前記超音波カッターの切断刃と対向する位置に、前記フィルムを搬送支持する周方向に環状溝が形成された搬送ローラと、前記超音波カッターの上流に配置され、該超音波カッターの位置する側に前記フィルムに張力付与する押圧ローラとを有し、前記切断刃を前記環状溝に向けて振動させて、前記フィルムを切断する構成となる。

本発明に係る搬送されるフィルムの超音波切断装置によれば、フィルムの切断に際し、搬送されるフィルムへの押圧ローラによる張力付与、搬送ローラの表面へのフィルムの密着と、超音波カッターの切断刃を搬送ローラの表面の環状溝に向けて振動させることによって、フィルムを切断する際の切断安定性を向上させて樹脂粉等の発生を抑制し、樹脂粉等による黒い異物のフィルムへの付着を防止して、製造したパウチの目視による製品検査を不要として生産性を高めることができる。

図１は、本発明に係る超音波切断装置を有するパウチ製造装置の一部を示す概略斜視図である。 図２は、本発明に係る超音波切断装置の正面図である。 図３は、図２の一部拡大図である。 図４は、本発明に係る超音波切断装置の溝付き搬送ローラの平面図である。 図５は、超音波切断装置による切断の概略を示す説明図である。 図６は、従来のパウチの製造工程の概略を示す説明図である。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る超音波切断装置１１は、搬送される長尺フィルム溶着体２１（表側長尺フィルム１２と裏側長尺フィルム１３の所定シール部分を加熱溶着させた長尺フィルム）を個々のパウチに切断する超音波カッター１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（以下、適宜「超音波カッター１５」という）と、長尺フィルム溶着体２１を搬送支持する環状溝５１を設けた搬送ローラ１６と、搬送される長尺フィルム溶着体２１に対して押圧により張力付与する押圧ローラ１７と、を有する。

本実施形態に係る超音波切断装置１１は、図１に示すように、表側長尺フィルム１２と裏側長尺フィルム１３を熱溶着、切断によりパウチ３３を製造するパウチ製造装置１０において、上記した長尺フィルム溶着体２１の切断装置として使用される。

パウチ製造装置１０は、表側長尺フィルム１２（表側フィルム３４に相当）と裏長尺フィルム１３（裏側フィルム３５）をそれぞれ供給する原反ロール（不図示）と、この原反ロールから供給された表側長尺フィルム１２と裏側長尺フィルム１３とを重ね合わせて搬送する、上下一対の挟持搬送ローラ（ピンチロール）２２（２２ａ、２２ｂ）と、挟持搬送ローラ２２により重ねて搬送された表側長尺フィルム１２と裏側長尺フィルム１３の所定シール部分を熱溶着により長尺フィルム溶着体２１を形成する４対の底シールバー２５（２５ａ、２５ｂ）、２６（２６ａ、２６ｂ）、２７（２７ａ、２７ｂ）及び２８（２８ａ、２８ｂ）と、２対のサイドシールバー２９（２９ａ、２９ｂ）及び３０（３０ａ、３０ｂ）と、長尺フィルム溶着体２１を搬送方向に切断して帯状体とする超音波切断装置１１と、帯状体をその搬送方向と直交する方向に切断し、個々のパウチ３３とするシャーカッター３２（パウチ３３を３袋ずつ製造）と、個々のパウチ３３を搬出する搬出部３７と、を有する。

上記した超音波切断装置１１は、表側長尺フィルム１２と裏側長尺フィルム１３とを熱溶着により（底シール部５６とサイドシール部５７）形成した長尺フィルム溶着体２１を、搬送方向に帯状に切断する３台の超音波カッター１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）と、長尺フィルム溶着体２１を間に介して超音波カッター１５の切断刃４０（図２参照）の先端（刃先）と対向する位置に設けた搬送ローラ１６と、超音波カッター１５の上流に配置され、超音波カッター１５の位置する側に、長尺フィルム溶着体２１に押圧により張力付与する押圧ローラ１７と、を有する。さらに、押圧ローラ１７の上流側には、長尺フィルム溶着体２１を回転支持する支持ローラ４３が設けられ、搬送ローラ１６下流側には、超音波切断装置１１により帯状体２１ａに切断された長尺フィルム溶着体２１を、上下で挟持搬送する一対の挟持搬送ローラ（ピンチロール）４２（４２ａ、４２ｂ）と、が設けられている。

図２に示すように、超音波カッター１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）は、超音波カッター本体部４１ａ、４１ｂ、４１ｃ（以下、適宜「超音波カッター本体部４１」という）と、超音波振動により長尺フィルム溶着体２１を切断する切断刃４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）と、超音波カッター本体部４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ）の先端部に設けられ、切断刃４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）が挿着されるホーン３９（３９ａ、３９ｂ、３９ｃ）と、を有し、長尺フィルム溶着体２１の搬送方向に沿って超音波カッター本体部４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ）が搬送方向に向かって傾いた状態で設けられている。超音波カッター本体部４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ）は、搬送ローラ１６と対向する一端に、ホーン３９ａ、３９ｂ、３９ｃ（以下、適宜「ホーン３９」という）及び切断刃４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）が設けられ、軸方向の他端には、長尺フィルム溶着体２１の搬送方向と直交する方向に架設された梁部材（不図示）に接続され、所定角度で取り付けられている。超音波カッター１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、長尺フィルム溶着体２１の搬送方向と直交する方向に切断位置に対応した所定位置にそれぞれ配置されている。

超音波カッター１５は、切断刃４０を超音波カッター１５の軸方向（図２、図３の矢印４７の方向）に振動させて長尺フィルム溶着体２１を切断する。超音波カッター本体部４１には、振動を発生させる振動子（不図示）と、振動子を駆動させるための発振器（不図示）とが設けられている。上記振動子には圧電素子が使用されており、電圧を加えると、振動を始め、超音波が発生する。ホーン３９は、振動子で発生した振動を増幅して切断刃４０に伝える振幅拡大器である。

そして、切断刃４０の先端が、搬送ローラ１６の環状溝５１に対向する位置に配置され、環状溝５１内で接触することなく、環状溝５１の内部に向けて振動するように設定されている。そのため、切断される長尺フィルム溶着体２１に押圧ローラ１７による張力付与を行って切断する際に、切断刃４０の損傷を生じることなく切断することができる。

図２に示すように、押圧ローラ１７は、長尺フィルム溶着体２１の搬送方向と直交する方向を軸方向として伸長する筒状部材であり、搬送する方向に回転駆動するように設けられ（図２の矢印４８方向に回転）、長尺フィルム溶着体２１を押圧ローラ１７によって下方向に押圧して、張力付与状態で搬送ローラ１６の表面１６ａに密着させる。

このように、押圧ローラ１７によって、長尺フィルム溶着体２１を張力付与状態で搬送ローラ１６の表面１６ａに密着させることにより、超音波カッター１５の切断刃４０による切断が安定的に行われる。

図４に示すように、搬送ローラ１６は、長尺フィルム溶着体２１の搬送方向と直交する方向を軸方向として伸長する筒状部材であり、長尺フィルム溶着体２１を搬送する。そしてその表面１６ａには、周方向に一周する所定間隔の複数の環状溝５１を形成した第１の環状溝部５１ａ１、５１ａ２が両端側に、環状溝５１の間隔が第１の環状溝部５１ａ１、５１ａ２よりも狭い第２の環状溝部５１ｂ１、５１ｂ２が第１の環状溝部５１ａ１、５１ａ２の内側に設けられている。具体的には、環状溝５１を１０本程度形成した第１の環状溝部５２ａ１、５２ａ２が搬送ローラ１６の両端側にそれぞれ設けられ、環状溝５１の間隔を狭くして１０本程度密集形成した第２の環状溝部５２ｂ１、５２ｂ２が、両端側の第１の環状溝部５２ａ１、５２ａ２から所定間隔を設けて内側にそれぞれ設けられている。環状溝５１は、長尺フィルム溶着体２１を切断する際に、超音波カッター１５の振動する切断刃４０の先端と搬送ローラ１６の表面との接触、損傷を防止すると共に超音波カッター１５の切断刃４０による長尺フィルム溶着体２１の切断を安定的に行う。また、搬送ローラ１６の両端側に第１の環状溝部５２ａ１、５２ａ２、その内側に第２の環状溝部５１ｂ１、５１ｂ２を設けることにより、超音波カッター１５のスライド移動と共働してパウチの種類、サイズ等の変更に対応する。尚、環状溝５１の溝幅及び溝深さは、振動する切断刃４０の先端が環状溝５１内で接触することがないように、切断刃４０の位置、振幅等を考慮して決定される。

次に、本発明に係る超音波切断装置１１による長尺フィルム溶着体２１の切断の動作を説明する。図１に示すように、パウチ製造装置１０の一対の挟持搬送ローラ２２（２２ａ、２２ｂ）は、原反ロール（不図示）から供給された表側長尺フィルム１２及び裏側長尺フィルム１３を、対向するように重ね合わせた状態にして挟持搬送する。挟持搬送された表側長尺フィルム１２及び裏側長尺フィルム１３は、所定位置に停止して４対の底シールバー２５、２６、２７、２８による熱溶着により底シール部５６（破線で示す斜線部分）が形成される。底シール部５６が形成されると、次の所定位置まで搬送されて停止し、２対のサイドシールバー２９、３０による熱溶着によりサイドシール部５７（破線で示す斜線部分）が形成され、複数袋のパウチ３３が連結一体となった長尺フィルム溶着体２１が形成される。長尺フィルム溶着体２１は、支持ローラ４３により超音波切断装置１１に搬送される。

搬送される長尺フィルム溶着体２１は、超音波カッター１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）の切断刃４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）により、帯状体２１ａに切断される。このとき、長尺フィルム溶着体２１には押圧ローラ１７による張力付与により弛みの発生が抑えられ、搬送ローラ１６の表面１６ａに密着し、且つ超音波カッター１５の振動する切断刃４０の先端と搬送ローラ１６の表面、環状溝５１内での接触が防止されている。このため、長尺フィルム溶着体２１の切断が安定的に行われ、切り口を均一にして切断の際の樹脂粉等の発生を抑制しながら長尺フィルム溶着体２１を切断することできる。この結果、樹脂粉等による黒い異物のフィルムへの付着を防止され、製造したパウチの目視による製品検査が不要となり、生産性が高められる。

上記した超音波カッター１５による長尺フィルム溶着体２１の切断の概要の一例を図５に示す。図５において、重ね合わせて搬送される表側長尺フィルム１２及び裏側長尺フィルム１３は、底シールバー２５、２６、２７、２８及びサイドシールバー２９、３０（図１参照）により底シール部５６（シール幅ｄ、２ｄ）及びサイドシール部５７（シール幅ｗ、２ｗ）が形成され、複数のパウチ３３が連結された長尺フィルム溶着体２１となって搬送される。そして、超音波カッター１５ａ、１５ｂ、１５ｃの切断刃４０ａ、４０ｂ、４０ｃが搬送中の長尺フィルム溶着体２１を搬送方向に切断する。

長尺フィルム溶着体２１は、搬送開始時に、その搬送方向と直交する方向の一端において表側長尺フィルム１２及び裏側長尺フィルム１３の端部が揃えられているので、搬送方向と直交する方向の他端に設けた切断刃４０ａ（超音波カッター１５ａ）は、長尺フィルム溶着体２１の搬送方向と直交する方向の他端をトリミング処理する。切断刃４０ａから所定距離（パウチ１個分の高さ方向の距離）を設けて配置された切断刃４０ｂ（超音波カッター１５ｂ）は、隣接するパウチ３３、３３の開口部を形成しつつ帯状体２１ａを切り出す。さらに切断刃４０ｂから所定距離（パウチ１袋分の高さ方向の距離）を設けて配置された切断刃４０ｃ（超音波カッター１５ｃ）は、底シール部（シール幅２ｄ）を切断して、隣接するパウチ３３、３３の底部（シール幅ｄ）を形成しつつ帯状体２１ａを切り出す。

図１、図２及び図５に示すように、超音波カッター１５の切断により帯状体２１ａに形成された長尺フィルム溶着体２１は、挟持搬送ローラ４２ａ、４２ｂにより挟持搬送されて所定位置で停止され、シャーカッター３２により、サイドシール部５７（シール幅２ｗ）の中心線に沿って切断され、３袋のパウチ３３が形成される。切断により形成された３個袋のパウチ３３は、搬出部３７の無端ベルト３８に排出されて搬送される。

上記したように、本実施形態に係る超音波切断装置１１は、パウチ製造装置１０の切断装置として組み込まれているが、これに限定するものではなく、シート体等を搬送方向に切断する切断装置であっても良く、切断装置として広く使用することができる。

以上、説明したように、本発明に係る超音波切断装置は、搬送されるフィルムが、張力付与により弛みの発生が抑えられ、搬送ローラの表面に密着し、また、搬送ローラの表面に、切断刃の先端と対向する位置に周方向の環状溝が形成されているので、切断刃と搬送ローラとの接触が防止される。このため、フィルムの切断が安定的に行われ、切り口の均一なフィルムの切断を可能として樹脂粉等の発生を抑制する効果を奏し、搬送されるフィルムを超音波カッターで切断する超音波切断装置として有用である。

１０ パウチ製造装置
１１ 超音波切断装置
１２ 表側長尺フィルム
１３ 裏側長尺フィルム
１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）超音波カッター
１６ 搬送ローラ
１７ 押圧ローラ
２１ 長尺フィルム溶着体
２１ａ 帯状体
２２（２２ａ、２２ｂ） 挟持搬送ローラ
２５ａ、２５ｂ 底シールバー
２６ａ、２６ｂ 底シールバー
２７ａ、２７ｂ 底シールバー
２８ａ、２８ｂ 底シールバー
２９ａ、２９ｂ サイドシールバー
３０ａ、３０ｂ サイドシールバー
３２ シャーカッター
３３ パウチ
３４ 表側フィルム
３５ 裏側フィルム
３７ 搬出部
３８ 無端ベルト
３９（３９ａ、３９、３９ｃ） ホーン
４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ） 切断刃
４２（４２ａ、４２ｂ） 挟持搬送ローラ
４３ 支持ローラ
４７ 振動方向（切断刃）
５６ 底シール部
５７ サイドシール部

Claims (2)

1. 搬送されるフィルムを超音波カッターで切断する超音波切断装置であって、
   前記超音波カッターの切断刃と対向する位置に、前記フィルムを搬送支持する周方向に環状溝が形成された搬送ローラと、
   前記超音波カッターの上流に配置され、該超音波カッターの位置する側に前記フィルムに張力付与する押圧ローラとを有し、
   前記切断刃を前記環状溝に向けて振動させて、前記フィルムを切断する超音波切断装置。
2. 前記搬送ローラは、軸方向の両端側に、環状溝を複数形成した第１の環状溝部と、環状溝の間隔を狭くして複数密集形成した第２の環状溝部を、前記第１の環状溝部から所定間隔を設けて内側に設けた請求項１に記載の超音波切断装置。

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