JP2018052512A - 三角錐形袋の縦形製袋充填機 - Google Patents

三角錐形袋の縦形製袋充填機 Download PDF

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Abstract

【課題】横シーラの移動距離を短くして運転速度を速め、効率的に三角錐形袋を製造する。【解決手段】縦形製袋充填機は、縦方向に加熱シールした筒状フィルムの送り方向に交差する方向に横シールして三角錐形袋を製造する。筒状フィルムを送り方向に交差する方向に加熱シールする第一横シーラ10と、第一横シーラ10に対して干渉しない程度に離れていて第一横シーラ10とは90度異なる角度で加熱シールする第二横シーラ11とを設けた。昇降機構13は、第一横シーラ10及び第二横シーラ11のガイドバーを基部プレート14に設けた高さの異なる第一軸受と第二軸受に通して支持した。第一横シーラ10及び第二横シーラ11を筒状フィルムの送り方向同一高さ位置で横シールするように往復動を制御する制御手段41を設けた。【選択図】図2

Description

本発明は、例えば四面体からなる三角錐形袋を製造する三角錐形袋の縦形製袋充填機に関する。
従来、紅茶や緑茶等を封入して湯や水に浸けることでその成分をカップや容器内に抽出するティーバッグや、菓子や豆等を封入した包装袋等として、三角形の正四面体からなる三角錐形袋が広く知られている。この三角錐形袋は単位容積あたりの包装材の量が最小になるので運搬効率や保管効率が高い利点がある。
このような三角錐形袋の製造装置として、例えば特許文献1に記載された三角錐形ティーバッグの製造装置が提案されている。
この三角錐形ティーバッグの製造装置は、充填筒の周囲にシート状素材を縦方向に熱溶着し筒状に成形する。その下方に筒状の素材を横方向に挟んで熱溶着する第1の溶断接着手段と第2の溶断接着手段とを上下方向に設置する。しかも、第1の溶断接着手段に対して第2の溶断接着手段は水平方向に90度異なる角度で設置されている。第1の溶断接着手段は上下方向に静止状態に保持され、第2の溶断接着手段は第1の溶断接着手段の上下方向にティーバッグ2個分の長さに亘って昇降する。
そして、上方に位置する第2の溶断接着手段で筒状の素材の下側のティーバッグの頂部と上側のティーバッグの底部を溶着させて切断した後、ティーバッグの2個分の長さに亘って下方に移動させて筒状の素材を降下させ、下側のティーバッグを落下させる。降下した上側のティーバッグに茶葉を充填した後、第1の溶断接着手段によってこのティーバッグの頂部とその上の筒状の素材の底部を溶着させて切断し、ティーバッグを落下させる。
特許第2764834号公報
しかしながら、特許文献1に記載された三角錐形ティーバッグの製造装置では、第2の溶断接着手段を第1の溶断接着手段の上下に亘ってティーバッグ2個分の長さを移動させなければならなかった。第1の溶断接着手段は第2の溶断接着手段の通過を許容するように、第2の溶断接着手段の長さ以上に開かなければならず無駄な動作が必要であった。しかも、その間、筒状の素材の下降が停止させられるため、製造装置の運転速度が遅くなってしまうという欠点があった。
本発明は、このような実情に鑑みて、横シーラの移動距離を短くして運転速度を速め、効率的に三角錐形袋を製造できるようにした三角錐形袋の縦形製袋充填機を提供することを目的とする。
本発明による三角錐形袋の縦形製袋充填機は、包材の送り方向に交差する方向に横シールするようにした三角錐形袋の縦形製袋充填機であって、筒状の包材を送り方向に交差する方向に加熱シールする第一横シーラと、第一横シーラに対して包材の送り方向に干渉しない間隔で配設されていて第一横シーラとは略直交する方向に包材を加熱シールする第二横シーラと、第一横シーラ及び第二横シーラをその間隔の長さ分前記包材の送り方向に往復動させる移動機構と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、第一横シーラによって包材の底部とその下側の三角錐形袋の頂部とを加熱シールすると共に切断し、第一横シーラ及び第二横シーラの間隔分だけ第一横シーラ及び第二横シーラを包材の送り方向上方に移動させる。そして、上側の包材内に内容物を充填して第二横シーラでその頂部とその上の包材の底部を加熱シールして切断させる。次いで、第一横シーラ及び第二横シーラをその間隔分だけ包材の送り方向下方に移動させて同一の動作を繰り返す。このように第一横シーラ及び第二横シーラを往復動させることで三角錐形袋を順次製袋できるので、第一横シーラ及び第二横シーラの移動距離が短くて済み縦形製袋充填機の運転速度が速くなり、三角錐形袋を効率的に製造できる。しかも第一横シーラ及び第二横シーラの一方が他方の間を通過することがないので無駄な開き動作をしない。
また、第一横シーラ及び第二横シーラを包材の送り方向の同一位置で横シールするように移動機構を往復動制御させる制御手段を、更に備えていることが好ましい。
第一横シーラ及び第二横シーラを往復移動させて包材の送り方向の同一位置で交互に横シールするため、第一横シーラでシールする場合と第二横シーラでシールする場合とで包材の繰り出し量を変更する必要がなく、制御手段による制御が容易になる。
また、第一横シーラ及び第二横シーラは、制御手段によって三角錐形袋の大きさに応じて最大開き位置を設定できるようにしてもよい。
製造する三角錐形袋の幅サイズに応じて第一横シーラや第二横シーラの開き位置を調整できて三角錐形袋や包材を通過でき、三角錐形袋のサイズ変更に対応できる。
また、第一横シーラ及び第二横シーラは移動機構に支持されていて、一体に包材の搬送方向に往復動するようにしてもよい。
第一横シーラ及び第二横シーラを同一の移動機構に支持して同時に往復移動させるので、移動機構を往復動させるだけで第一横シーラ及び第二横シーラを加熱シール位置にそれぞれ選択的に保持できる。
本発明による三角錐形袋の縦形製袋充填機によれば、第一横シーラ及び第二横シーラは包材の送り方向にその間隔分だけ往復動させることで三角錐形袋を横シールして製袋できるので、第一横シーラ及び第二横シーラの移動距離が短くなり縦形製袋充填機の運転速度が速くなるので、三角錐形袋をより効率的に製造できる。しかも、第一横シーラ及び第二横シーラの一方が他方の間を通過することがないので無駄な開き動作をしない。
本発明の実施形態による三角錐形袋の縦形製袋充填機の概要を示す説明図である。 実施形態による縦形製袋充填機の第一横シーラ及び第二横シーラの昇降機構を示す図である。 第一横シーラ、第二横シーラ及び基部プレートを示す分解斜視図である。 昇降機構における第一横シーラのヒータブロックと第二横シーラのヒータブロックを示す説明図である。 昇降機構における第一横シーラ及び第二横シーラの基部プレートとその駆動装置を示す斜視図である。 (a)〜(e)は縦形製袋充填機における第一横シーラ及び第二横シーラによる三角錐形袋の加熱シール工程を示す図である。
以下、本発明の実施形態による三角錐形袋Fの縦形製袋充填機1とその製造方法を図1乃至図6により説明する。
本実施形態による三角錐形袋Fの縦形製袋充填機1について図1により説明する。図1に示す縦形製袋充填機1は、フィルムロール2から繰り出される連続する帯状のフィルムfをバキュームチャンバや複数のローラを介して縦形製袋充填装置3に供給する。この縦形製袋充填装置3では、製造される三角錐形袋F内に内容物を充填するホッパ(図示せず)の下側に、フィルムfの端部同士が重なるように略筒状に成形するガイドとしてのセーラ(フォーマ)5が製袋チューブ6の上部周囲に形成されている。
製袋チューブ6は、例えば略円筒形状をなしていてセーラ5からその下側に垂直方向に配設されている。セーラ5の下側には略筒状に成形されたフィルムfの両端の合掌部を加熱シールする縦シールヒータ8とフィルムfを下方に送る繰り出しベルト9とが周方向に配設されている。繰り出しベルト9は例えばバキューム式とされている。
製袋チューブ6の下方には、略筒状フィルムfで先行して形成された三角錐形袋Fの頂部と後続の筒状フィルムfの底部を同時に加熱シールすると共にカッタで切断する第一横シーラ10及び第二横シーラ11がフィルムfの送り方向に沿って順次開閉可能に配設されている。フィルムfの送り方向における上側に第一横シーラ10が配設され、下側に第二横シーラ11が配設されている。
次に第一横シーラ10及び第二横シーラ11とその昇降機構13について図2乃至図5により説明する。
図2において、上下動可能な基部プレート14の上方に第一横シーラ10が設置され、その下側に第二横シーラ11が設置されている。そのため、基部プレート14の昇降によって第一横シーラ10と第二横シーラ11は一体に昇降する。図3は第一横シーラ10及び第二横シーラ11の要部分解図であり、基部プレート14にはその中央にフィルムfや三角錐形袋Fが通過する中央孔14aが形成されている。しかも、第一横シーラ10と第二横シーラ11は互いに直交する方向に配設されている。
図2及び図3において、基部プレート14の上面には比較的高さが高く第一横シーラ10の2本のガイドバー22a、22aが挿通される第一軸受16が2組4個固定されている。また、第一軸受16の配列に直交する方向には、比較的高さが低く第二横シーラ11の2本のガイドバー22b、22bが挿通される第二軸受17が2組4個固定されている。第二軸受17の一方の2個は基部プレート14の端部から起立する起立板18に固定されている。
図2及び図3において、基部プレート14の上方に設置される第一横シーラ10は製袋チューブ6の下側に配設され、製袋チューブ6から繰り出される包装筒fに直交する水平面内に包装筒fを挟んで両側に第一横シーラ10のヒータブロック20a、20bが開閉可能に配設されている。
第一横シーラ10の加熱シール機構は次の構成を備えている。
各ヒータブロック20a、20bは摺動枠21と支持枠23にそれぞれ支持され、摺動枠21、支持枠23はその両端部がそれぞれガイドバー22a、22aに設けられている。しかも、摺動枠21はガイドバー22a,22aを摺動可能とするスライド部材を有し、支持枠23はガイドバー22a,22bに固定されて一体に移動する。ガイドバー22a、22aの一端部は固定枠24に連結されている。これら2本のガイドバー22a,22aは基部プレート14の各2個の第一軸受16にそれぞれ摺動可能に支持されている。
また、摺動枠21と固定枠24の間には第一駆動モータM1が設置され、第一駆動モータM1の出力軸には両端に支点を有するレバー19が固定されている。レバー19の両端の支点にはそれぞれクランクアーム26a、26bが連結されている。レバー19の一方の支点は連結されたクランクアーム26aを介して摺動枠21に連結され、他方の支点はクランクアーム26bを介して固定枠24に連結されている。
そのため、第一駆動モータM1を一方向に所定角度回転させるとレバー19が回転してクランクアーム26a、26bを伸長させて摺動枠21と固定枠24を互いに離間する方向に移動させる。すると、摺動枠21はヒータブロック20aを筒状フィルムfに近づけ、固定枠24は移動によってガイドバー22a,22aを引っ張るために支持枠23を介してヒータブロック20bを筒状フィルムfに近づける。これによって、筒状フィルムfはヒータブロック20a、20bで圧着されて加熱シールされる。
第二横シーラ11はその設置角度が第一横シーラ10に対して90度異なる直交方向に配設され、第一横シーラ10よりも所定長さLだけ筒状フィルムfの送り方向下方に位置している。所定長さLは少なくとも第一横シーラ10と第二横シーラ11とが干渉しない程度以上の距離であればよい。
しかも、第二横シーラ11の加熱シール機構は第一横シーラ10の加熱シール機構と同一構成を備えているため、ガイドバー22b、22bとし、加熱ヒータをヒータブロック28a、28bとし、駆動源を第二駆動モータM2とする以外、その他の各部品は同一符号を用いて説明を省略する。なお、第一横シーラ10のヒータブロック20a、20b間の中心と第二横シーラ11のヒータブロック28a、28b間の中心と基部プレート14の中央孔14aの中心とは、製袋チューブ6と略同軸に配置されていることが好ましい。
次に、図4は第一横シーラ10のヒータブロック20a、20bと第二横シーラ11のヒータブロック28a、28bの配設関係を示す図である。上述したように第一及び第二横シーラ10,11は水平方向に90度角度を異ならせて互いに直交する方向にヒータブロック20a、20bとヒータブロック28a、28bをそれぞれ配設している。
第一横シーラ10及び第二横シーラ11のヒータブロック20a、20b、ヒータブロック28a、28bはそれぞれ断面略コの字状に形成され、各端面にそれぞれヒータ部30を有している。ヒータ部30は三角錐形袋Fの頂部をシールする頂部ヒータ部30aと底部をシールする底部ヒータ部30bを有している。
第一横シーラ10のヒータブロック20a、20bと第二横シーラ11のヒータブロック28a、28bは開閉作動する際に互いに干渉しない程度の長さLだけ離間している。これによって第一及び第二横シーラ10,11の一方に他方が干渉しない。
ヒータブロック20a,20b、ヒータブロック28a、28bにおいて、一方の断面略コの字状の溝部31内にはカッタ32が進退可能に収納され、他方の溝部31はカッタ32を受け入れ可能とされている。これによって、三角錐形袋Fの連続する頂部と底部を加熱シールすると同時にその間を切断できる。
次に図2及び図5を中心に第一横シーラ10及び第二横シーラ11を設置した基部プレート14の昇降機構13について説明するが、図5の基部プレート14には第一横シーラ10及び第二横シーラ11が省略されている。
昇降機構13において、基部プレート14の一側部近傍には軸部35が設置され、軸部35はその両端に設けたフランジ部36の中心軸周りに正逆回転可能とされている。軸部35には、基部プレート14の両側部に沿って延びる一対のアーム部37が固定され、アーム部37の先端は基部プレート14に設けた支持ピン14bに支承されている。アーム部37は軸部35と一体に回動して上下方向に揺動可能とされている。
また、基部プレート14の下部には複数の基台34と各基台34に摺動可能に支持された摺動ロッド34aとが設置されている。基部プレート14の上下動に応じて摺動ロッド34aが摺動して基部プレート14を支えるようになっている。
一方のフランジ部36の近傍には第三駆動モータM3が設置され、その回転中心を外れた径方向端部に一対の連結ピン38が対向して固定され連結アーム33で連結されている。一方の連結ピン38には一方のアーム部37に設けたピン37aを支承するクランクレバー39が接続されている。
そのため、第三駆動モータM3を駆動すると、連結ピン38が回転中心回りに所定角度だけ旋回し、クランクレバー39を所定長さだけ上下動させる。クランクレバー39の上下動によってアーム部37は軸部35を中心に揺動して支持ピン14bを上下動させるため、基部プレート14は長さLの範囲に亘って上下動する。そして、基部プレート14の上下動に応じて基部プレート14に設置された第一横シーラ10及び第二横シーラ11を長さLに亘って上下動させることができる。
また、図2に示すように、第一駆動モータM1,第二駆動モータM2、第三駆動モータM3は制御手段41に電気的に接続されており、第一駆動モータM1及び第二駆動モータM2の正逆駆動のタイミングと、第三駆動モータM3の正逆駆動のタイミングを制御する。
しかも、本実施形態では、第一横シーラ10と第二横シーラ11による筒状フィルムfの加熱シールを所定高さの溶着レベルNで行うように制御する。即ち、第一横シーラ10で加熱シールする場合には降下位置であり、第二横シーラ11で加熱シールする場合には上昇位置である。また、これらの加熱シール位置は所定高さの溶着レベルNとなるように、第三駆動モータM3の駆動タイミングを制御手段41で制御する。
また、制御手段41は、三角錐形袋Fの種類や大きさに応じて第一横シーラ10及び第二横シーラ11の開き位置(退避位置)を、筒状フィルムfや三角錐形袋Fが通過できるように適宜の間隔に調整できるようにした。
本実施形態による三角錐形袋Fの縦形製袋充填機1は上述した構成を備えており、次に三角錐形袋Fの製造方法について図6を中心に説明する。
図6(a)において、昇降機構13は揺動範囲の下端部にあり、この位置で第一横シーラ10のヒータブロック20a、20bは所定高さの溶着レベルNにある。そして、制御手段41の指示による第一駆動モータM1を駆動してヒータブロック20a、20bを閉作動させて、下側の三角錐形袋Fの頂部とその上の筒状フィルムfの底部を加熱シールし且つその間を切断する。
そして、制御手段41の指示により昇降機構13の第三駆動モータM3を正回転させると、連結ピン38の回転によりクランクレバー39を上下動させ、これに連動してアーム部37を軸部35を中心に回動させ、先端部を高さL分だけ上昇させる。これによって、支持ピン14bを介して基部プレート14に支持された第一横シーラ10及び第二横シーラ11が高さLだけ上昇し、図6(b)を経由した図6(c)の位置に至る。この位置で、第二横シーラ11が溶着レベルNの高さに至る。
これと同時に製袋チューブ6では、繰り出しベルト9により筒状フィルムfを図6(c)に示す位置まで降下させ、筒状フィルムfからなる三角錐形袋Fの頂部が溶着レベルNの位置に至る。しかも、製袋チューブ6を通して三角錐形袋F内に内容物を充填する。
この位置で、制御手段41により、第二横シーラ11のヒータブロック28a、28bを閉作動させ、内容物が充填された三角錐形袋Fの頂部とその上の筒状フィルムfの底部を加熱シールしその間を切断する。
次いで、制御手段41の指示により昇降機構13の第三駆動モータM3を逆回転させ、図6(d)及び(e)に示すように回転する軸部35を介してアーム部37を下方に揺動させ、基部プレート14と第一及び第二横シーラ10,11を高さLだけ降下させる。これと同時に繰り出しベルト9の作動で筒状フィルムfを所定距離だけ降下させ、内容物を新たな三角錐形袋Fに充填する。また、第二駆動モータM2を駆動させて第二横シーラ11のヒータブロック28a、28bを開作動させて下側の三角錐形袋Fを落下させる。
そして、第一横シーラ10が溶着レベルNの高さに降下した時点で第一駆動モータM1を駆動させてヒータブロック20a、20bを閉作動させて三角錐形袋Fの頂部と筒状フィルムfの底部を加熱シールする。
このような作業を繰り返しながら、昇降機構13によって第一横シーラ10及び第二横シーラ11を同時に高さLだけ昇降作動させて、第一横シーラ10と第二横シーラ11を交互に溶着レベルNの高さに保持して、ヒータブロック20a、20bまたは28a、28bを閉作動して三角錐形袋Fの頂部とその上部の筒状フィルムfの底部を同時に加熱シールし切断する。こうして、図6(b)、(d)に示すように向きの異なる三角錐形袋Fを交互に製袋する。
第一横シーラ10及び第二横シーラ11は同じ溶着レベルでシールされるためフィルム繰り出し量を変更する必要がなく、しかも、フィルムfの側面にデザインや表示をプリントしている場合、三角錐形袋F上のプリント位置がずれない。また、第一横シーラ10と第二横シーラ11が開き作動する際には、三角錐形袋Fや筒状フィルムfの横幅以上に開く動作を行わせて、相互の干渉を防ぐ。
上述のように本実施形態による三角錐形袋Fの縦形製袋充填機1によれば、昇降機構13によって第一横シーラ10及び第二横シーラ11を所定長さLだけ上昇及び降下させることで三角錐形袋Fを加熱シールして製袋できるので、その分だけ縦形製袋充填機1の運転速度が速くなる。
第一横シーラ10及び第二横シーラ11が同一の溶着レベルNの高さ位置で交互に筒状フィルムfを加熱シールするため、フィルムfの繰り出し長さを変更する必要がなく、しかも三角錐形袋Fにおける筒状フィルムfのプリント位置がずれないため、フィルム繰り出しの制御が容易になる。
また、三角錐形袋Fの大きさに応じて、制御手段41で第一横シーラ10及び第二横シーラ11の開き位置を制御できるため、三角錐形袋Fのサイズ変更にも対応できる。
しかも、昇降機構13は、第一横シーラ10及び第二横シーラ11を基部プレート14の高さの異なる第一軸受16と第二軸受17にガイドバー22a、22bを挿通して直交する方向に保持したため、1つの基部プレート14を往復動させるだけで第一横シーラ10及び第二横シーラ11を所定長さLだけ上下動させて溶着レベルNの加熱シール位置にそれぞれ保持できる。また、第一横シーラ10及び第二横シーラ11の一方が他方の間を通過することがないので無駄な開き動作をしない。
本発明による三角錐形袋Fの縦形製袋充填機1は、上述の実施形態による縦形製袋充填機1に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部材や部品については同一の符号を用いて説明を省略する。
例えば、上述した実施形態による縦形製袋充填機1における昇降機構13は、移動機構として、第三駆動モータM3の正逆回転で軸部35を中心として一対のアーム部37を上下方向に揺動させ、所定長さL分だけ先端部の上昇と降下を繰り返すようにした。しかし、本発明による移動機構は、上述した昇降機構13の構成に限定されることはなく、例えばプランジャソレノイド等を摺動ロッド34aに代えて設置し、所定高さLだけ基部プレート14を上下動させるようにしてもよい。
また、昇降機構13によって、第一横シーラ10及び第二横シーラ11を上下動させて、筒状フィルムfの送り方向同一高さの溶着レベルNで90度異なる方向の加熱シールを行うようにしたが、本発明は必ずしも同一高さで加熱シールしなくてもよい。
また、セーラ5、製袋チューブ6はフィルムfを例えば略円筒状の筒状フィルムfに形成したが、これに代えて四角筒等の多角筒形状に形成してもよい。いずれの場合も三角錐形袋Fを成形できる。
また、第一横シーラ10及び第二横シーラ11は1つの基部プレート14に略直交する方向に設けた高さの異なる第一軸受16及び第二軸受17にそれぞれガイドバー22a、22bを通して上下に支持されている。しかし、本発明はこのような構成に代えて、第一横シーラ10と第二横シーラ11は別個の基部プレート14に個別に支持されていてそれぞれ高さLだけ上下動するようにしてもよい。
また、本発明において、フィルムf、筒状フィルムf、三角錐形袋Fは包材に含まれる。また、上述した実施形態では、筒状フィルムfの搬送方向に対して直交する方向に第一横シーラ10と第二横シーラ11を配設したが、本発明は必ずしも筒状フィルムfの搬送方向に対して直交する方向に第一横シーラ10と第二横シーラ11を設置しなくてもよく、傾斜していてもよい。
1 縦形製袋充填機
3 縦形製袋充填装置
6 製袋チューブ
9 繰り出しベルト
10 第一横シーラ
11 第二横シーラ
13 昇降機構
20a,20b、28a、28b ヒータブロック
37 アーム部
41 制御手段
f フィルム、筒状フィルム
F 三角錐形袋
M1 第一駆動モータ
M2 第二駆動モータ
M3 第三駆動モータ

Claims (3)

  1. 包材の送り方向に交差する方向に横シールするようにした三角錐形袋の縦形製袋充填機であって、
    筒状の前記包材を送り方向に交差する方向に加熱シールする第一横シーラと、
    前記第一横シーラに対して前記包材の送り方向に干渉しない間隔で配設されていて前記第一横シーラとは略直交する方向に前記包材を加熱シールする第二横シーラと、
    前記第一横シーラ及び第二横シーラをその間隔の長さ分前記包材の送り方向に往復動させる移動機構と、
    を備えたことを特徴とする三角錐形袋の縦形製袋充填機。
  2. 前記第一横シーラ及び第二横シーラを前記包材の送り方向の同一位置で横シールするように前記移動機構を往復動制御させる制御手段を、更に備えている請求項1に記載された三角錐形袋の縦形製袋充填機。
  3. 前記第一横シーラ及び第二横シーラは、前記制御手段によって前記三角錐形袋の大きさに応じて最大開き位置を設定できるようにした請求項2に記載された三角錐形袋の縦形製袋充填機。
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