以下、本発明の好適な実施形態について図面に基づき、詳細に説明する。なお、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
図1は、本発明に係る包装機の好適な一実施形態であるピロー包装機の一例を示している。ピロー包装機10は、包装機本体11と、その包装機本体11に対して帯状の包装フィルムを連続して供給するフィルム供給装置12と、包装機本体11の上流側に配置され、その包装機本体11に対して製品13を所定間隔毎に供給する製品搬送供給装置14とを備えている。
フィルム供給装置12は、製品13を包み込む包装フィルムとなる帯状の包装フィルム15を連続して包装機本体11に供給するためのものである。このフィルム供給装置12は、帯状の包装フィルム15をロール状に巻き取った原反ロール16に対し、図示省略する駆動モータ(サーボモータ等の速度制御可能なモータ)の出力を連係し、原反ロール16の回転速度を適宜制御しながら一定速度で包装機本体11に供給する。また、原反ロール16から包装機本体11に至る所定位置に各種のローラ9(図では、代表して1個のみ記載している)を配置し、原反ロール16から送り出された包装フィルム15は、そのローラ9に掛け渡されることで、所定の経路を通って包装機本体11に導かれる。このローラ9は、帯状の包装フィルム15に対して駆動を掛ける駆動ローラや、テンションを掛けるテンションローラや、帯状の包装フィルム15の搬送方向を変更したり搬送をガイドしたりするフリーローラなどがある。本発明では、必ずしも原反ロール16に駆動モータを連係する必要はなく、包装フィルムの搬送経路上にフィードローラを設け、引き出すようにしても良い。
製品搬送供給装置14は、板状の搬送路17と、その搬送路17の上方に配置されたコンベア装置18と、により構成される。コンベア装置18は、前後に配置されたスプロケット19と、その複数のスプロケット19に掛け渡されたエンドレスチェーン20と、そのエンドレスチェーン20に所定ピッチ毎に取り付けられた複数の押送フィンガー21とにより構成される。これにより、製品13の後面に押送フィンガー21が突き当たると、押送フィンガー21の移動に伴い、製品13も搬送路17上を前進移動する。なお、製品搬送供給装置14は、例えば、ベルトコンベアその他の搬送装置を用いてもよい。
包装機本体11は、供給される包装フィルム15を筒状に製袋する製袋器25と、その製袋器25の下流側に配置され、筒状に製袋された包装フィルム15を搬送するベルトコンベア26と、ベルトコンベア26の上方に配置されたセンターシール装置27と、ベルトコンベア26の下流側に配置されたトップシール装置30と、トップシール装置30の下流側に配置された搬出コンベア28と、ベルトコンベア26の上方であってトップシール装置30の直前に配置された抑えベルト29等を備えている。
製袋器25は、フィルム供給装置12から連続して供給される帯状の包装フィルム15を通過させることで、包装フィルム15の両側端縁部15a同士を接触(重合)させるとともに、筒状に製袋するものである。本実施形態の製袋器25は、上側が開放されており、包装フィルム15の両側端縁部15aが上側に位置するように設定されている。
また、製品搬送供給装置14から包装機本体11に対して順次供給される製品13は、製袋器25内に挿入される。これにより、製袋器25に供給された製品13は、筒状に製袋された包装フィルム15内に所定間隔ごとに配置されることになる。また、このように筒状の包装フィルム15内に製品13が内包されることから、ベルトコンベア26は、その製品13を内包した包装フィルム15を搬送することになる。
センターシール装置27は、重合された包装フィルム15の両側端縁部15aを両側から挟み込みながら加熱することで熱シールする。図示の例では、その両側端縁部15aに対して加熱する左右一対のバーシーラ31と、バーシーラ31の下流側の直近に配置される左右一対の加圧ローラ32を備える。この加圧ローラ32は、バーシーラ31で加熱した包装フィルム15の両側端縁部15aを、加圧するとともに冷却して融着してシールする。このシールされたフィルム部位が、包装体35におけるセンターシール部15a′となる。また一対の加圧ローラ32は、適宜の機構により接近離反して開閉し、開いた状態で加圧ローラ32間に包装フィルム15の両側端縁部15aを位置させた状態で一対の加圧ローラ32を接近させて閉じることで両側端縁部15aを加圧状態で挟み込むように構成する。
さらに、センターシール装置27は、バーシーラ31の上流側に、左右一対の第一ピンチローラ33を備え、加圧ローラ32の下流側に第二ピンチローラ34を備えている。この第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34は、製袋器25を経て接触した包装フィルム15の両側端縁部15a同士を所定の圧力で挟み込むとともに、同期して回転することで、その両側端縁部15aひいては包装フィルム15に対して搬送力を与えるようになっている。
進行方向前方の第二ピンチローラ34の回転速度(フィルムに接触する外周面の速度)は、第一ピンチローラ33の回転速度(フィルムに接触する外周面の速度)と同じか若干早くなるようにするとよい。このようにすると、バーシーラ31内を両側端縁部15aが重合した状態でピンと張った状態のまま通過させることができる。また、これら一対の第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34は、接近離反(開閉)可能に構成し、離れた(開いた)状態で、ローラ間の隙間に包装フィルム15の両側端縁部15aを通過させ、その状態でローラ同士を接近(閉じ)して両側端縁部15aを挟み込み保持する。
さらに、第一ピンチローラ33,バーシーラ31,加圧ローラ32,第二ピンチローラ34の下端面の下方に、2枚の上板36を搬送方向に沿うように平行に配置する。2枚の上板36は、一方の長辺36a同士を接近させるとともに、所定の隙間を確保する構成とする。そして、2枚の上板36の長辺36a間の隙間から、包装フィルム15の両側端縁部15aを上方に突出させ、その突出した部分を第一ピンチローラ33,バーシーラ31,加圧ローラ32,第二ピンチローラ34でそれぞれ挟む。
また、センターシール装置27は、その全体が昇降移動可能にし、製品の高さに応じて上下方向の位置を調整可能に構成するとよい。
トップシール装置30は、製品13を内包する筒状の包装フィルム15に対し、搬送方向に対して直交する方向、つまり、横断する方向にシールするとともにカットするものである。そのシール・カットするフィルム部位は、前後の製品13の間の所定位置である。このトップシール装置30は、包装フィルム15を挟んでその上下に上側トップシーラ30aと下側トップシーラ30bを備える。上側トップシーラ30aと下側トップシーラ30bは、ヒータが内蔵され、互いの先端のシール面が所定の温度に加熱される。さらに、上側トップシーラ30aのシール面の前後方向の中央部には、カッター刃が内蔵される。また、下側トップシーラ30bのシール面の前後方向の中央部には受け刃が内蔵される。
本形態では、上側トップシーラ30aと下側トップシーラ30bは、シール面が対向した状態のまま所定の軌跡で移動して接近離反し、接近時に上下のシール面が包装フィルム15を挟み込んで加熱し、カッター刃と受け刃で挟み込んでカットする。よって、トップシール装置30は、センターシールされた包装フィルム15の所定位置(製品の存在しない部分)を横方向にシール・カットする。これにより、包装フィルム15の先端部分(先頭の製品13を内包する部分)は、後続の包装フィルム15から分離され、包装体35が製造される。そして、この包装体35が搬出コンベア28上を搬送される。
ここで、本実施形態では、センターシール装置27を構成するバーシーラ31と加圧ローラ32をユニットとして一体化し、第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34とは独立して変位可能に構成した。すなわち、例えば、バーシーラ31と加圧ローラ32を含むシーラユニット50は、第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34が静止(高さ位置を固定)した状態で独立して昇降移動し、例えばバーシーラ31,加圧ローラ32が、第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34に対して相対的に昇降移動するように構成する。また、シーラユニット50が、上方所定位置を回転中心として正逆回転し、第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34は静止した姿勢を維持した状態で、バーシーラ31,加圧ローラ32の下端が下を向いた第一姿勢(運転姿勢)と、その第一姿勢(運転姿勢)から回転してその下端が包装機の手前側に移動して手前側を向く第二姿勢(待機姿勢)との間を遷移するように構成する。
係る機能を実現するための具体的な構成は、例えば図3から図7に示すように構成するとよい。なお、図3から図7は、主にバーシーラ31を変位するための機構を示し、バーシーラ31と一体になって移動する加圧ローラ32の図示を省略している。まず、左右一対のバーシーラ31は、連結プレート51を介して水平に配置された左右一対の移動支持プレート52に取り付けられる。移動支持プレート52は、同一水平面上に位置し、その上方に配置されたシリンダユニット54の下面に形成されたガイドレール部55に連携され、ガイドレール部55に案内されて互いに接近/離反移動するように構成する。すなわち、ガイドレール部55は、搬送方向に対して直交する方向に延びるようにレールが形成される。そして、移動支持プレート52はシリンダユニット54のスライダに固定され、スライダはガイドレール部55を往復するため、レールに沿って搬送方向に対して直交する方向に往復移動する。そして、係る往復移動は、シリンダユニット54を駆動源として行い、左右一対の移動支持プレート52は、互いに接近移動したり、離反移動したりする。
この移動支持プレート52の往復移動に伴い、バーシーラ31は一体となって互い接近移動したり離反移動したりしてシーラが開閉する。すなわち、一対のバーシーラ31は、搬送方向に対して直交する方向に平行移動し、その対向するシール面31aは、平行な状態を維持しながら接近/離反する。これにより、シール面31aが包装フィルム15の両側端縁部15aに接触又は接近する際には、シール面31aの全面が均等にフィルムに接触又は接近し、非接触の場合には均等な距離で近接する。よって、包装フィルム15の両側端縁部15aは、均等に加熱される。
さらに本実施形態では、包装機の手前側(搬送方向右側)に配置される移動支持プレート52に、位置調整ピン57を装着する。この位置調整ピン57は、移動支持プレート52を長手方向に貫通するように配置する。位置調整ピン57は、軸部の外周囲の所定部位に雄ネジを設け、移動支持プレート52の長手方向に延びる貫通孔の内面に雌ネジを形成し、それら雄ネジと雌ネジを符合させる。さらに位置調整ピン57の包装機の手前側すなわち移動支持プレート52の外側に突出する端部には、つまみ部58を装着する。ユーザはこのつまみ部58を正逆回転することで、位置調整ピン57を移動支持プレート52に対して相対的に長手方向に沿って前後進移動する。また、位置調整ピン57の先端57a(つまみ部58を取付けた端部と反対側)は、移動支持プレート52の側面より外に突出し、上記のつまみ部58の操作に基づく前後進移動に伴い、位置調整ピン57の先端の突出量が変動する。
そして、シリンダユニット54の駆動により一対の移動支持プレート52の対向面同士が接近した状態では、位置調整ピン57の先端57aが、対向する移動支持プレート52の側面に接触し、それ以上の接近を抑止する。よって、上述したようにつまみ部58の操作により位置調整ピン57の位置を調整することで、接近時の一対の移動支持プレート52の対向面同士の距離、ひいては一対のバーシーラ31のシール面31a間の距離を調整できる。従って、包装フィルム15のフィルム厚に応じて、係る調整を行うと良い。そして本実施形態では、移動支持プレート52ひいてはバーシーラ31が平行移動するので、一対のバーシーラ31が閉じたときのシール面31a間の距離は、位置調整ピン57の突出量により精度よく規定され、フィルム厚に対する調整も容易に行える。
また、シリンダユニット54は、その上面が帯板状のベース板60の下面に取り付けられる。ベース板60は、包装フィルムの搬送路を横断するように配置され、その包装機の奥側に位置する端部側が、軸受け支持部材61に連結されて、その軸受け支持部材61に片持ち支持される。
軸受け支持部材61は、搬送方向に沿って前後に所定距離をおいて配置される一対の支持壁部61aを有し、その支持壁部61aはその上端同士で繋がる。一対の支持壁部61aの離反間隔は、ベース板60の短手方向の横幅よりも広くし、ベース板60の奥側が、一対の支持壁部61a間の空間に挿入される。そして、包装機の奥側に位置するベース板60の端部には、短手方向に延びる貫通孔が形成され、その貫通孔内に一対の支持壁部61aを貫通するように配置する軸62を挿入する。これにより、ベース板60は、軸62を回転中心として正逆回転する。本形態では、ベース板60は、搬送面と平行な水平面に位置する運転姿勢と、その運転姿勢から所定角度回転して起立させた待機姿勢をとる。
さらにこの軸受け支持部材61は、取付板65に対して昇降移動に連結する。すなわち、取付板65の背面側に昇降装置67を配置し、その昇降装置67からの駆動を受けて取付板65の前面側に配置された軸受け支持部材61を昇降させ、ひいてはバーシーラ31を昇降させる。
この昇降装置67は、例えば以下のような構成をとる。取付板65の背面に連結ロッド69を介して所定の間隔をおいて補助板68を取付ける。この補助板68の前面には、上下方向に延びるようにガイドレール71を配置し、補助板68の背面側にシリンダ72を取付ける。ガイドレール71には、スライダ74を移動可能に取付ける。このスライダ74は、ガイドレール71に沿って昇降移動する。そしてこのスライダ74に、取付板65の開口部から突き出ている軸受け支持部材61の背面部で固定する。さらに、シリンダ72のシリンダロッド72aは、上下方向に沿って往復動作し、そのシリンダロッド72aの先端には、帯板状の連結板75の一端を固定する。そして、この連結板75の他端は、軸受け支持部材61に連結する。
これにより、シリンダ72のシリンダロッド72aは、往復動作すると、その力が軸受け支持部材61に伝わり昇降しようし、このときガイドレール71に案内されてスライダ74がまっすぐに昇降移動する。よって、軸受け支持部材61と一体になってベース板60ひいてはバーシーラ31が昇降移動する。
さらに、ベース板60の上方を覆うようにカバー部材77が取付けられる。このカバー部材77は、ベース板60と一体になって昇降移動したり、回転移動したりする。そして、例えばこのカバー部材77に図省略する連結プレート等を用いて加圧ローラ32の回転軸32aを取付ける。これにより、加圧ローラ32は、バーシーラ31と一体になって昇降移動したり、回転移動したりする。
一方、この取付板65は、搬送方向に沿って延びる帯板からなり、上述したように軸受け支持部材61は、その取付板65の長手方向の中央部位に移動可能に装着する。そして、図示省略するがこの取付板65の長手方向の両端側には、第一ピンチローラ33、第二ピンチローラ34をその駆動機構とともに装着するとよい。このようにすると、例えば取付板65をその背面側に設けた包装機の機枠等に対して例えば昇降移動可能な構成を用いて連結した場合には、その取付板65を昇降することで、第一ピンチローラ33,バーシーラ31,加圧ローラ32並びに第二ピンチローラ34が、一体となって昇降する。これにより、第一ピンチローラ33,バーシーラ31,加圧ローラ32並びに第二ピンチローラ34の全体を一体となって例えば包装体・製品の高さに応じて適切な位置に調整できるとともに、バーシーラ31,加圧ローラ32を第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34とは別に独立して昇降移動等することができる。
次に上述した実施形態の作用を説明する。例えば図1に示すように、第一ピンチローラ33,バーシーラ31,加圧ローラ32並びに第二ピンチローラ34が、包装フィルム15の両側端縁部15aを挟んだ状態の場合、シーラユニット50は図3,図4等に示す姿勢をとる。この状態では、シリンダ72のシリンダロッド72aは本体内に収納されて収縮した状態である。
この状態から、例えばシリンダユニット54を動作させて一対のバーシーラ31を開くとともに、加圧ローラ32も開く。これにより、バーシーラ31並びに加圧ローラ32は、包装フィルム15の両側端縁部15aから離反する。そして、シリンダ72を動作させてシリンダロッド72aを上昇移動させると、軸受け支持部材61ひいてはバーシーラ31,加圧ローラ32も上昇移動し、両側端縁部15aの上端よりも上方に移動する(図5参照)。なお、図5では、図示の便宜上、バーシーラ31が閉じた姿勢を示しているが、このように閉じてもよいし、前工程で開いた姿勢のままとしてもよい。
このようにバーシーラ31,加圧ローラ32が上昇移動しても、本形態ではシーラユニット50が第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34とは独立して昇降可能としており、上記の工程ではシリンダ72の駆動に基づくシーラユニット50のみを上昇移動させたため、第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34は、図1に示す姿勢、すなわち、包装フィルム15の両側端縁部15aを挟み込み保持した状態となる。よって、両側端縁部15aは、上方に向けて起立した姿勢となる。
よって、例えば、図5に示すようにバーシーラ31,加圧ローラ32を上昇移動させた状態で、シーラユニット50に対する清掃等を行った後、バーシーラ31,加圧ローラ32を下降移動させて包装フィルム15の両側端縁部15aを挟み込む位置に復帰させる動作を行う場合、一対のバーシーラ31,加圧ローラ32を開いた状態で行うと、一対のバーシーラ31,加圧ローラ32は、下降移動に伴い包装フィルム15の両側端縁部15aに接触することなく、その左右両側に所定の距離をおいて位置する。よって、そのままバーシーラ31,加圧ローラ32を閉じると、起立している包装フィルム15の両側端縁部15aを両側から接触して挟み込むことができる。
例えば、本形態のようにバーシーラ等を昇降させるのではなく、例えば一対のバーシーラやそれを支持する一対の支持部材等を備えたユニットを、上方所定位置を回転中心として包装フィルム15の両側端縁部15aを挟み込んだ運転姿勢の位置から、包装機の手前側空間内を所定角度範囲内で正逆回転可能な構成にすると、一対のバーシーラがフィルムの両側端縁部を挟み込む姿勢を採りうる運転位置と、その運転位置から包装機の手前側に位置するように回転移動して一対のバーシーラの下端が包装機の手前側に移動してフィルムの両側端縁部から離反する待機位置との間を遷移する。係る構成を採ると、製袋器を通過して筒状に製袋された包装フィルムの両側端縁部が上方に起立した姿勢をとっている状態で、待機位置にあるバーシーラ(ユニット)が回転移動して運転位置に至ると、その起立した両側端縁部に引っかかり倒してしまう。そのため、ユーザは、その倒れた両側端縁部を、運転位置で開いている一対のバーシーラの間に挿入セットし、その後バーシーラを閉じる必要がある。係るバーシーラの挿入セットは、狭い空間内に手を入れて行うために煩雑であるばかりでなく、例えばバーシーラが高温になっている場合には危険である。
これに対し、本実施形態ではバーシーラ31等は第一ピンチローラ33等とは独立して昇降移動可能な構成を採ったため、上記の問題は生じることなく、運転姿勢に復帰後のバーシーラ31に対しては、起立した包装フィルム15の両側端縁部15aが挿入・セットされるのでよい。
また、シーラユニット50を上昇移動させることで、その下側に空間が形成される。よって例えば、包装機の運転開始に先立ち、包装フィルム15の両側端縁部15aを第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34、バーシーラ31,加圧ローラ32間に挿入セットする作業を行う必要があるが、上記のようにシーラユニット50を上昇させて形成された空間内に手を入れることで、作業か空間が確保されるとともに、その空間から第一ピンチローラ33,第二ピンチローラ34が露出し、見渡しがよくなる。よって、当該空間から手を入れて、第一ピンチローラ33や第二ピンチローラ34に対する包装フィルム15の両側端縁部15aのセット作業を容易に行うことができる。そして、当該セット後は、例えば第二ピンチローラ34,第二ピンチローラ34を閉じて両側端縁部15aを接触して挟み込むと、その両側端縁部15aは、当該空間内でも起立した姿勢をとる。よって、その状態で、バーシーラ31,加圧ローラ32を開いた状態のまま下降移動すると、上述したように簡単かつ綺麗に包装フィルム15の両側端縁部15aのセット処理を行うことができる。
さらに本実施形態では、ベース板60が水平姿勢と起立した姿勢の間で正逆回転するように構成したため、例えば図5に示すように、バーシーラ31等が上昇した位置から、ベース板60を軸受け支持部材61に連携された軸62を回転中心に手前側を持ち上げるように回転させると、図6,図7に示すように、バーシーラ31等が起立し、その下面側が包装機の手前側に向く。図では、略45度程度回転させるようにしたが、より大きく回転(例えば90度)させるようにすると良い。これにより、バーシーラ31等の下側が手前側に向くので、清掃やメンテナンスが行いやすくなる。なお、ベース板60の回転作業は、例えばユーザの手作業により行うとよいが、所定の駆動源を用いて自動的に行うようにしてもよい。
上述した実施形態では、第二ピンチローラ34がバーシーラ31から離れた位置に配置される構成になっていたため、第二ピンチローラ34に加圧ローラの機能を持たせず、別途加圧ローラを配置したが、別途の加圧ローラを持たせることなく第二ピンチローラ34に加圧ローラの機能を兼用させるようにしてもよい。係る場合、バーシーラは、加圧ローラ機能を備えた第二ピンチローラとは独立して変位可能に構成するとよい。
以上、本発明の様々な側面を実施形態並びに変形例を用いて説明してきたが、これらの実施形態や説明は、本発明の範囲を制限する目的でなされたものではなく、本発明の理解に資するために提供されたものであることを付言しておく。本発明の範囲は、明細書に明示的に説明された構成や製法に限定されるものではなく、本明細書に開示される本発明の様々な側面の組み合わせをも、その範囲に含むものである。本発明のうち、特許を受けようとする構成を、添付の特許請求の範囲に特定したが、現在の処は特許請求の範囲に特定されていない構成であっても、本明細書に開示される構成を、将来的に特許請求する可能性があることを、念のために申し述べる。