JP2022014290A - 小袋投入装置 - Google Patents
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Abstract
Description
従来の小袋投入装置は、連包小袋を繰入るロールと、保留するアキュームボックス(錘ロール)とトップロールとコロガイド(上)からピッチ検出器(幅ガイドつき)を通し、下側のコロガイド(下)からフィードロールを経由してカッターユニット(ギロチン式)に導入して小袋にカットして、シュート(ミスカット検出位置)に小袋を投入するものとなっている。
トップロール下側のコロガイドとフィードロール上側にあるコロガイドにて連包小袋の幅方向の位置決めを行う。
カッターは上刃の刃面に対してバネ力で下刃の刃面を押し付け、左右対称方向に同時に動かし、シャー切断するギロチン式カッターを採用している。
(ミスカット検出)
なお、ピッチ検出に関して、特許文献2には超音波式ピッチ検出器が記載されている。
フィードロール中心位置からカッター位置及びシュート入口位置までの距離が、それぞれ52(mm)、87(mm)となっている。これらの長さよりもピッチの短い連包小袋が横シール部に折れ癖を有するとき、横シール部位置がフィードロール中心位置を通過すると、小袋を真っ直ぐにしておくガイドがないため、折れ癖位置から先端部分の連包小袋に傾きができる。
カット位置に折れ癖のある横シール部が来た場合、カット位置の横シール部が下刃の進行方向に大きく「く」の字に屈曲していると、刃先がその屈曲部に衝突した際の抵抗により下刃が下向きに逃げ、クリアランスが大きくなって切断不良(切れ残り)となる。
従来、ピッチ検出位置の上下に設置したコロガイドとピッチ検出位置の連包小袋を厚み方向に緩やかに規制するガイドしかないため、連包小袋は幅方向にはある程度ガイド規制されているものの、厚み方向には自由度がある。このため、連包小袋がトップロールを乗り越えるとき、対角長さと対辺長さの差が大きい凸凹の目立つ多角形化によるバタつきや、アキュームボックス内での錘ロールのジャンプによる張力変動により、ピッチ検出位置の小袋は厚み方向に動くことで、検出が不安定になりピッチ検出精度にバラつきができる。これが、ミスカットの要因と考えられる。
連包小袋の間欠搬送の停止時、トップロールは小袋重量の慣性により引きずられ回転がしばらく停まらない。この回転により巻き掛けられた連包小袋が決められた搬送量を超えてピッチ検出器方向に送り込まれる。このため、ピッチ測定器の測定ポイントでは、小袋の停止位置がピッチ測定に基づき決まる送り量より進行方向にズレてしまい、次のピッチ送りでは既定のピッチ量よりも多めに送られ、カッター位置でのシール位置にズレができる。これが、ミスカットの要因と考えられる。
ミスカットセンサは上下1セットの光学式検出器で構成され、「送り足らず、適正、送り過ぎ」を検出する。先端エッジを含む横シール部に折れ癖があると、ミスカットセンサ位置に垂れ下がった小袋の横シール部先端エッジは、折れ曲がりの角度により位置が変わる。このため、正常送りにもかかわらず送り足らずになったり、送り過ぎであるにもかかわらず正常送りと判定されたりすることがある。このため、折れ癖のある連包小袋では、ミスカットセンサがチョコ停(送り異常停止)や胴切りの原因を作ってしまう。
ギロチン式カッター刃の平刃では「上下面合せを最適な精度(上下面の隙間3/100(mm)以内)」、波刃では「V溝の平行度と刃先接触角度」の調整が難しいため、非熟練の作業者が調整するとカット性能の維持が難しく、早期摩耗や切断不良の原因となる。
[搬送基準]
(1) 図1に示すように、連包小袋1の搬送基準は、小袋1a(図13参照)の幅中心を基準として行う。連包小袋1は幅方向の一側が折り返しとなり、他側が縦シール側となっている。図1、図3において折り返し側が向かって右側、縦シール側が向かって左側である。
(1) 小袋1a幅を変更する場合、図1に示すように、幅中央を基準に両側の搬送ガイド5(縦シール側ガイド6、折り返し側ガイド7)を調整する。
(2) 図2に示すように、フィードロール8が連包小袋1の縦シールをニップして搬送するため、フィードロール8の位置も小袋幅に応じて調整する。
(1) 実施形態の小袋投入装置を、小袋幅中央が搬送基準であるピロー包装機に組み込む場合、小袋幅の変更があっても、本装置のセット位置を変更する必要はない。
(2) ピッチ検出器11は、小袋1aの中央位置を狙って検出する。従来機では、小袋幅の変更により検出器の位置を変更していたが、本機はその位置を変更する必要はなくなる。
(繰入ロール2の構成)
連包小袋1は、繰入ロール2とダンサーロール3を経由してトップロール4の入側に導入される。
(1) 繰入ロール2は、円周(二点鎖線2cで示す)上に丸棒2aを等間隔に配置した構成となっている。
(2) 繰入ロール2において丸棒2a外周には、シリコーンチューブが外挿されている。
(3) 繰入ロール2の回転駆動は可変速モータを使用する。
(1) 繰入ロール2は、連包小袋1を小袋投入装置に供給する
(2) ダンサーロール3の位置(ダンサーレバー3aの角度を検出)により、繰入ロール2の回転速度を可変する。
(3) ダンサーロール3が水平より上(符号3au)によって高速供給が可能となり、ダンサーロール3が水平より下(符号3ad)によって低速供給が可能となる。
(1) ダンサーロール3の下半分に巻き掛けられた連包小袋1が、ダンサーロール3から離れないようになる(フィードロールの間欠搬送と繰入供給の速度不一致により、供給遅れではダンサーロール3のジャンプ、供給過量では連包小袋1の垂れ下がりによるダンサーロール3からの離れを防止)。
繰入ロール2とトップロール4との間の中間プールについて説明する。フィードロール8は連包小袋1を間欠搬送することから、連続的に供給された小袋の速度と整合させるため、アキューム要素が必要になる。アキューム要素として、小袋投入装置には、中間プールとしてダンサーロール3が設けられる。
(1) ダンサーレバー3aの一端に回転支点があり、他端にはダンサーロール3が構成される。
(2) ダンサーロール3は、ダンサーレバー3aの回転支点を中心とし、自在に回転(上下)できる。
(4) 連包小袋1は、繰入ロール2からダンサーロール3を下掛けにして、トップロール4の入口ロールに通される。
(1) 供給速度(繰入ロール2の回転)と取り出し速度(フィードロール8の回転)の差により、ダンサーロール3がほぼ水平な位置を基準に回転支点を中心として上下する。
(2) ダンサーロール3は「供給速度>取り出し速度」で下に移動、「供給速度<取り出し速度」にて上に移動する。
(4) 連包小袋1の張力は、高速投入時に、取り出し速度が急激に加速するため、ダンサーロール3の下側から巻き掛けた連包小袋の上向き加速度が1Gを超え、ダンサーロール3はジャンプし張力にゆるみが生じ、ダンサーレバー3aの上限位置では連包小袋のラインがぴんと張ることで増加し、下限位置ではダンサーロール3から連包小袋1が下方に弛んで離れ張力がなくなる。
(6) フィードロール8の間欠搬送が停止する際、搬送速度<供給速度となりダンサーロール3は水平位置より下に移動すると、ダンサーレバー3aの回転軸に組み込んだ角度検出センサが下降を検出し、搬送速度を低速にすることにより連包小袋1がダンサーロール3から離れるのを防止する。
(1) 繰入ロールの供給速度を可変することで、下掛けに巻き掛けられた連包小袋1がダンサーロール3から離れないようになり、連包小袋1の搬送張力は、ダンサーロール3の重量を基準とする一定な張力になる。
(2) トップロール4からフィードロール8までの張力が一定化することで、間欠搬送による張力の変動が抑制され、搬送のバタつきがなくなる。
(トップロール4の構成)
(1) トップロール4は4本の小径ガイドロールで構成
(2) 4本の小径ガイドロール(4a)に連包小袋1を巻き掛けたラインは、見かけ上、大きな半径のロール外周とみなせる。
(3) 小袋の重量が重い場合、入口と出口のガイドロールに加工された丸ベルトセット溝18に丸ベルトを巻き掛けて、ロールのフリー回転の抵抗にする。
(1) 連包小袋1の搬送方向を「下から上」を「上から下」に変更する。
(2) 横シール部により複数の包装部を区画形成された連包小袋は、ロールに巻き付けた際、中身が詰まった包装部と横シール部の中間部分は曲げ剛性が大きいため、横シール部の開始位置で屈曲的に折れ曲がる性質を有する。横シール部間のピッチが、ロールの半径に比べて大きいと、ロール上半円部に巻き掛けられた連包小袋は、横シール部開始位置が屈曲して頂点を形成し、包装部を辺とする凸凹の大きい六角形状~八角形状になる。
(3) この状態で、連包小袋を搬送すると、凸凹の大きい角形状を保ったままロールを乗り越えていくため、出口側は対角長さと対辺長さの差だけ搬送ラインが移動し、正面から見て左右に揺れ(搬送バタツキ)が発生する。
(4) トップロール4は、複数本のロールを組合せることで、搬送ラインを疑似的な大径ロール外周とし、巻き掛けられた連包小袋1を、外周に滑らかに沿うような頂点の多い凸凹の目立たない多角形にする。
(6) 小袋重量が重い場合、連包小袋の搬送が減速停止してもその慣性により下向きに移動しようとする。丸ベルトをロールに巻き掛けておくことで、ロールのフリー回転の抵抗となり、減速停止すると同時にロールの回転も停止し、余分な送り込みがなくなる。
(1) トップロール4は、外周に沿う滑らかな多角形になるため、頂点の少なく凸凹が目立つ多角形による対角長さと対辺長さの差が原因のピッチ検出器11位置における搬送バタつきが防止できる。
(2) トップロール4は、ロール慣性が小さいため、小袋搬送の起動停止に即追従し回転停止できるため、ロールの回転停止が搬送張力に影響を与えない。
(4) バタつきなく搬送することでピッチ測定精度が向上し、カッターユニット12への送り込み量のズレもないため、ミスカット(横シール部のカット位置ズレ、胴切り)防止効果がある。
(搬送ガイド5の構成)
(1) 搬送ガイド5は、図1、図3に示すように、連包小袋1の縦シール側と折り返し側のそれぞれに独立した搬送ガイド5(縦シール側ガイド6、折り返し側ガイド7)を、小袋送り方向に小袋ピッチの数倍の長さ(実施例では2~4倍の長さ)連続的に構成するものである。
(2) 縦シール側ガイド6は、トップロール4の下部からフィードロール8直上位置まで連続している。ガイド形状は、V字型切込みとその底にシール部分が入り込む溝6aを有する。
(4) 縦シール側ガイド6は、フィードロール8の外径に接する直前位置までの長さであるに対して、他方折り返し側(装置の手前側)ガイド7は、フィードロール8の下半分までの長さ(縦シール側より長い)となっている。縦シール側ガイド6は折り返し側ガイド7と長さが異なる(下端の位置が異なる)。
(1) 搬送ガイド5の縦シール側ガイド6と折り返し側ガイド7によって、連包小袋1の縦シール側と折り返し側をその形状に沿う形でガイドするため、搬送ガイド5が構成されている範囲(トップロール4下部からフィードロール8部分まで)で連包小袋1は正面から見て左右方向への動きが規制され、バタつきやねじれがなく姿勢安定し搬送できる。また、搬送方向の湾曲も規制されるため、見かけのピッチが正規の長さより短くなることはない。
(2) トップロール4部分からのオーバーランがあっても、搬送ガイド5は連包小袋1の縦シール側と折り返し側の両側を搬送方向に沿って連続的にガイドすることによる摺動抵抗と横シール部分が厚み方向にジグザグするような座屈を規制する効果があるため、余分な送り込みはこの搬送ガイド5に入り込み難くなっている。
(1) ピッチ検出する際、小袋にバタつきがなく姿勢が一定であるため、検出が安定し測定ピッチのバラつきが減少する(正確なピッチでカッター部へ送り込みができる)。
(2) オーバーランによる送り込み過ぎが抑制できるため、ピッチ検出器11のピッチ検出位置でピッチ測定の送り量よりも過量に送られること(ピッチ位置ズレ)が生じにくい。
(フィードロール8の構成)
(1) フィードロール8は、外径φ32(直径32(mm))の金属ロール9とゴム巻ロール10間に連包小袋1の縦シールを挟み込み、ニップ搬送する構造となっている。
(2) 金属ロール9が固定側となり、ゴム巻ロール10がバネ力により加圧側となる。
(4) フィードロール8の外径を小径化することで、フィードロール8の直径の中心位置(ニップ位置)Aからカットライン位置Bまでを27(mm)に接近させることができた。
(6) フィードロール8はスライド機構上に構成され、調整ノブ20により全体が前後に移動(小袋幅中心基準)する。図3に示すように、フィードロール8は、連包小袋1の最大幅(1w)で位置8wに位置し、最小幅(1s)で位置8sに位置するように調整ノブ20により位置を調整できる。
(1) 先頭がカットされた直後、次のカット位置になる横シール部に折れ癖があると、従来のニップロールとカッター間の寸法(52(mm))では、小袋のピッチが52(mm)未満であれば、ぶら下がっていた小袋の重量がなくなると、真っ直ぐだった小袋に折れ癖による曲げモーメントが作用し、連包小袋の先端部に傾きができる。
(2) この連包小袋の傾きにより、先端側横シール位置がカッター部の開口幅以上になると、連包小袋の搬送と同時に先端側横シールがカッター開口部に干渉しつまりが発生する。また、通過したとしても、シュート入口でつまることもある。
(3) 本実施形態では、縦シールはカット位置の上側27(mm)の位置をニップ固定され、折り返し側はニップ位置Aとほぼ同じ位置までV字型形状でガイドされている。このため、図9に示すように、ニップ固定された小袋の下流側横シールがちょうどカット位置にある時、その上流側横シールに折れ癖があったとしても、シュート入口まで34(mm)であるため、小袋ピッチが40(mm)以上であれば、折れ癖のある横シール部位置より下流側(下側)で連包小袋1をニップ保持すると同時に折り返し側はV字型形状ガイド内にあるため、フィードロール8下流側の小袋の先端はシュート入口に到達するまで傾きが発生しない。
(1) 連包の先頭小袋が切断された後、新たに先頭となる小袋の次のカット位置になる横シール部1bに折れ癖があってもフィードロール8のニップ位置からシュート16入口まで、折れ癖に影響されることなく、真っ直ぐに姿勢を保っている。
(2) 横シール部に折れ癖があっても、カット直後の小袋1aに傾きが発生しないため、搬送開始に小袋先端がカッターの入口部品や搬送途中でのシュート入口と干渉することによる詰まり、傾きによるカット不良(従来のギロチン式切断方法では、小袋が垂直に垂れ下がった状態で切断力が真っ直ぐに小袋に伝わり切れやすいが、傾きがあると切断力が刃を逃がす方向に働きカット不良が発生しやすくなる)がなくなり、機械のチョコ停による生産性の低下が改善できる。
(ピッチ検出器11の構成)
図5は、フィードロール8、カッターユニット12及びピッチ検出器11周辺の説明図である。後述するストリッパー15の図示は省略している。
(1) 標準的に使用される小袋(ピッチ40(mm)以上が大多数)において、カット位置から1ピッチ以内(27(mm))の上流側に超音波式のピッチ検出器11を配置している。
(2) 図4、図5に示すように、ピッチ検出器11は、フィードロール8の直径のほぼ中心位置A(連包小袋の縦シールをニップする位置)でシールと中身部分の境界を検出する。ピッチ検出器11は、超音波式のものであり、図4、図5に示すように、連包小袋の搬送経路を厚さ方向から位置Aを挟んで送信手段11a及び受信手段11bが配置されている。
(1) 連包小袋1の幅方向と厚み方向は、図9等に示すように、フィードロール8によるニップ固定と搬送ガイド(折り返し側ガイド7)にて位置が変動しないように規制されているため、検出が安定し測定精度のバラつきが小さくなる。
(2) また、搬送方向もトップロール4の下部位置からピッチ検出器11位置までの距離は小袋ピッチの数倍の長さがあり、この距離を搬送ガイド5で規制されているため、小袋1aの折れ癖や湾曲で見かけ長さが減少することで生じるピッチ誤差の影響を受けることなく正確に搬送できる。
(1) ピッチの測定精度が向上することで、カッターユニット12への搬送量も正確になり、カット位置ズレ(ミスカット)が減少する。
なお、ピッチ検出器11は、超音波式である他、光学式のものなど各種形式のものを使用できる。
(カッターユニット12の構成)
図6はカッターユニット12周辺を図5の矢印Uで示す下方からみた図である。ストリッパー17の図示は図5、図6で省略している。図7(a)は図5のL方向から図、(b)は正面からフィードロール8、カッターユニット12からシュート16までの周辺の説明図、図8はカッターユニット12の下方のシュート16を見た下方視図である。
(1) カッターユニット12は、図5、図6に示すように、鋸刃13と受け14をクランク機構(鋸刃13のクランク軸を符号13Ckで、受け14のクランク軸を符号14Ckで示し、クランク軸の駆動機構は図示省略する)により左右対称方向に往復運動させ、連包小袋1の横シール部を鋸刃13と受け14の間で挟み突っ切りカットする構造である。図6に示すように連包小袋1の各種の幅・大きさに対応してカットでき、連包小袋1が最小のものを符号1sで最大のものを1wで示す。フィードロール8の位置もそれに対応して幅方向に移動でき、最小の連包小袋の縦シール部をニップするフィードール位置は符号8sが対応し、最大の連包小袋の縦シールに対応するフィードロールは符号8wが対応する。
(3) 鋸刃13は、進行方向に僅かに傾斜を持たせて組み込む(刃先13aが横シール部に順々に当接するようにシャー角を設ける)。
(4) 受け14は、2枚の薄板が鋸刃厚み+α(実施例ではα=1(mm))の隙間を有する構成。
(5) 鋸刃13の切っ先形状は、刃の上面側がとがり先になり下面側に向けてテーパになっており、鋸刃が前進する際、上面側の切っ先が最初に小袋の横シール部1bに突き当たる。
(6) この突き当り位置は、受け14の上側板の下面に接近させるのが好適である。
(7) これは、横シール部1bが受けの上側板下面と鋸刃の上面との間に潜りこむ抵抗を大きくし、突き刺さる際の横シール部1b(図13参照)の伸びを少なくして切断しやすくするためである。
ストリッパー15は、2分割構成のシュート16の中央隙間位置に構成され、正面から見て連包小袋の搬送方向に延びる細長い板状部品である。
図7、図8に示すように、カッターユニット12の受け14には、その幅方向中央に細溝14aが形成されている、図7(b)に示すように、細溝14aの中に配置されたストリッパー15は受け14の平面に対して垂直にストリッパー15の長さ方向が直交して配置されている。ストリッパー15の厚みは、受け14に作られたU字形状の細溝14a幅よりも厚みが細くなっている(図7、図8参照)。また、ストリッパー15の正面から見た幅は、受け14の後退ストロークエンド位置において、その前端部がストリッパー15幅の左側端部と極僅かに隙間を有し、鋸刃13の前進ストロークエンド位置において、刃先からストリッパー15幅の右側端部まで2(mm)の隙間を有する。
なお、受け14に設けたU字形状の細溝14a深さは、受け14の前進ストロークエンド位置において、そのU字底部分が、ストリッパー15と衝突することのない深さになっている。すなわち、ストリッパー15は、鋸刃13、受け14の可動域においてこれと干渉しない位置に構成されている。また、受け14は、図7(a)に示すように、連包小袋の搬送方向やストリッパー15に対する角度が調整可能になっている。この場合、受け14は、ストリッパー15が位置する細溝14aを中心に揺動して角度が調整可能になっている。図7(a)において、実線で示す受け14がストリッパー15に垂直状態、二点鎖線で示す受け14が傾いた状態を示す。
また、ストリッパー15は、図7(b)に示すように、2個のボルト等の取付具15aに固定されている。この取付具15aは、シュート16の幅調整機構を構成する幅調整ねじと対になる摺動ガイド軸の中央部分に固定される。
なお、図8に示すように、シュート16は幅調整式で、シュート16の中心位置にストリッパー15が紙面の下向きに配置されている。
(1) 連包小袋1の横シール部が受け14の隙間の前面にある時、鋸刃13の概略V字型刃先の1か所が衝突すると、横シール部1bが受け14の隙間へ潜り込む抵抗があるため、シール部分に突き破りが発生する。刃先が進行するにつれて、次々と突き破れが発生し、全幅の突き破れが完成すると切断が完了する。
(3) フィードロール8の中心から34(mm)の位置にシュート16入口Cがあるため、ピッチ40(mm)以上であれば、横シール部の折れ癖がフィードロール8の中心位置を通過した時には、連符小袋1の先端はシュート16内部に入っており、その先端がシュート16の入口に引っ掛かることはない。
ストリッパー15があると、カットされた小袋1aの上端側横シールが受け14の隙間に潜り込んでいても、受け14の先端部がストリッパー15の幅方向の右側位置まで後退すると、ストリッパー15と潜り込んだ横シールが衝突する。受け14がさらに後退すると、潜り込んだ横シールが徐々に受け14の隙間入口部側に移動することで抜け、カットされたパウチは落下する。落下するパウチは、ストリッパー15の幅方向右側の端面をガイドとして、シュート16内に滑り落ちる。
(1) 従来のギロチン式カッター刃では、横シール部に折れ癖があると、上刃の刃面に対してばね力で押し付けられた下刃が逃げることでクリアランスができてカット不良になったが、鋸刃13は逃げのない固定取付されているため、折れ癖があっても鋸刃13は逃げることなく常に同じ条件で横シール部に衝突し、突き破りが生じ、折れ癖によるミスカットが発生しない。
(3) 鋸刃13と受け14の取り付けは、それぞれの取り付け面に固定するだけで最適な突っ切り条件を実現でき、手間のかかる下刃と上刃の刃面の摺動調整が不要になるため、熟練作業者でなくとも刃の交換作業が短時間で終了する。
(4) 受け14の隙間に横シールが潜り込んでも、ストリッパー15の作用により、小袋1aは切断後必ずシュートに落下する。
(ミスカット検出器17の構成)
(1) シュート16の入口Cは、図4に示すように、カッター中心位置Bから7(mm)の位置(フィードロール8の中心位置Aからカッター中心位置Bまで27(mm)であるので、フィードロール8の中心Aからシュート入り口Cまで34(mm)の位置)にある。
(2) ミスカット検出器17は超音波式センサを使用し、その取り付け位置(検出位置D)は、カッター位置Bから「小袋ピッチ長さ-シール長さ/2」の位置とする。図4において、ミスカット検出器17の検出位置は、符号Dで示す位置になる。ミスカット検出器17は、図4に示すように、送信手段17aと受信手段17bとを有しており、送信手段17aから受信手段17bへの超音波送信経路上に検出位置Dになる。
(3) ミスカット検出器17は、小袋ピッチによりその検出位置が異なるため、位置調整機構を設けている。
(4) ミスカット検出器17に超音波式検出器を使用することによって、連包小袋1の搬送先端のシール部と中身部の境界を検出する。
(1) 図4に示すように、フィードロール8の中心位置Aからシュート入口Cまでの寸法は34(mm)であるため、ピッチ40(mm)以上の小袋先端がシュート16の入口Cに到達した時、折れ癖のある横シール部はフィードロール8のニップ位置Aより上流側にあるため、小袋先端は折れ癖の影響を受けず真っ直ぐにシュート開口部に入ろうとしている。ちょうど折れ癖のある横シール部がフィードロール8のニップ位置Aに到達した時には6(mm)だけシュート16の内部に入り込んでいる。このため、シュート16の入口Cでの詰まりが発生しない。
(3) 連包小袋1の先端が傾こうとしても、小袋の先端はシュート16内部に入り込んでおり、さらに、シュート16のすべり面または上ガイド面に傾いた小袋先端が接触するため、その傾きは制限され、引っ掛かることなくシュート内部に導かれる。
また、小袋の境界位置を検出した後、許容範囲を超えて(検出位置から小袋の境界位置が2(mm)以上行き過ぎている)停止した場合、送り過ぎと判定し、搬送完了しても境界位置を未検出であれば、送り足らずと判定する。送り過ぎ、送り足らずの場合、カット位置の横シールの中央の安全な範囲が切断できない又は中身部を切断する可能性があるため、ミスカット警報を出しカット機は運転を停止する。
(6) シュート16内部に進入してきた小袋の先端横シール部に折れ癖があり横方向に折れ曲がっている場合、正常に搬送が完了しカッターを作動させてもよいにもかかわらず、シール先端を検出する光学式検出方式では、検出判定はシール先端送り足らずとなり「ミスカット警報(小袋ピッチに対して送り量不足でカット位置では中身部分を切断することを警報する)」にてカット機は停止する。
(8) これに対して、実施形態のミスカット検出器17は、超音波式検出器を使用することによって、連包小袋1の搬送先端のシール部と中身部の境界を検出するものである。したがって、折れ癖のある横シール部がカットされ、次のピッチ送りにより折れ癖のある横シール部が小袋の先頭として搬送されてきても、横シール部の先端ではなく折れ癖の影響ない境界を検出するため、搬送量を正常に確認できる。
(1) カット位置Bを挟み上流側のフィードロール8からシュート16入口までの距離を大幅に接近(実施例では34(mm))させたことにより、この距離を超えるピッチ(実施例では40(mm)~標準的な小袋では大多数が40(mm)以上)の小袋であれば、折れ癖があってもシュート16の入口で詰まることなく搬送できる。
実施形態に係る小袋投入装置においては、次のような構成の特徴がある。
(1) フィードロール8の中心からシュート16の入口までの寸法を1ピッチより短くしている。
フィードロール8を小径化(直径φ32(mm))し、カッターユニット12を突っ切りカット方式にすることで搬送方向のユニット厚みを減らすと同時にユニットの上流側及び下流側への突起を極力少なくすることで、フィードロール8中心位置からカッター位置までを27(mm)、カッター位置からシュート入口までを7(mm)に短縮した。これらの短縮により、フィードロール8中心位置からシュート16の入口までは34(mm)となり、標準的な小袋の最小ピッチの40(mm)以内になる。
連包小袋1の縦シールと折り返し部分を搬送方向から見た断面形状に合せたV字型形状の搬送ガイド5(シール側ガイド6、折り返し側ガイド7)(図3参照)を、トップロール4下側からフィードロール8付近位置まで小袋ピッチの数倍分の長さで連続して配置する。
ピッチ検出器11の設置位置は、フィードロール8の縦シールニップ位置(フィードロール径中心位置)と一致させ、(2)で記した搬送ガイド5のうち折り返し側ガイド7は、このフィードロール8の下端位置付近まで伸びている。
V字形状の刃が等間隔で並んだ鋸刃13と、隙間を有する2枚の板で構成された受け14が、連包小袋の搬送路を挟んで向かい合っている。
鋸刃13と受け14は、クランク機構によりそれぞれ対称方向に運動し、鋸刃13が受け14の隙間内に侵入することで、連包小袋1の横シール部を突き刺し切断する。
受け14の隙間は、横シール部1bが受けの間に潜り込もうとする抵抗の大小を決める。
「突き刺し力」<「潜り込抵抗」となるように隙間を設定している。
鋸刃13の厚みに対して、受け14の間隔=(刃の厚み)+1(mm)とする。
ストレートカット:鋸刃厚み1(mm)/受けの間隔2(mm)、波カット:鋸刃厚み2(mm)/受けの間隔3(mm)
回転支点で支持されたレバー3aの先端にダンサーロール3があり、これを支えるように連包小袋1が下掛けに巻き掛けられている。この構成ゆえ、ダンサーロール3の重量が連包小袋1の搬送張力になる。
間欠搬送条件下で、搬送張力を一定化するため、ダンサーロール3の位置により、繰入ロール2の供給速度を変速し、ダンサーロール3を常にほぼ水平位置に保つ。
トップロール4は、4本の小径ロールで構成されたトップロール4として、見かけの搬送外径を大きくしている。
また、トップロール4には、丸ベルトを巻き掛けて、回転抵抗にする場合もある。
シュート16の入口はすべり面と反対側にもガイド板がありこの間に小袋1aが誘い込まれる構成になっている。また、ミスカット検出器17はカット位置から「小袋1aのピッチ―シール長さ/2」の距離に設置し、超音波式検出器のミスカット検出器17を用いてシール部分と中身部分との境界位置を検出する。
[a]特徴的構成(1)「フィードロール8の中心からシュート16の入口までの寸法を1ピッチより短くしている。」ことによって、連包小袋の横シール部に折れ癖があってもフィードロール8のニップ位置からシュート16入口まで、折れ癖に影響されることなく、真っ直ぐに姿勢を保っている。
連包小袋1の縦シールはカット位置の上側27(mm)の位置をニップ固定され、折り返し側はほぼ同じ位置まで折り返し側ガイド7のV字型形状溝でガイドされているため、小袋ピッチが40(mm)以上であれば、横シール部に折れ癖があっても、この横シール位置はフィードロール8のニップ位置の上流側にあるのでニップ位置より下流側(下側)の連包小袋1は真っ直ぐに保持できる。
このため、先頭小袋の切断前の連包小袋1は真っ直ぐに垂れ下がりカッターの移動方向と直行するので切断力が真っ直ぐに小袋に伝わり切れやすくミスカットが発生しない、また、切断直後にカッター位置より上流側の小袋1aに傾きが発生しないため、搬送を開始する時に、小袋先端がカッターの入口部品や搬送途中でシュート入口と干渉することによる詰まりが発生しない。このようなミスカットや詰りがなくなることで、機械のチョコ停による生産性の低下が改善できる。
また、フィードロール8中心位置からシュート入口までの寸法は34(mm)であるため、ピッチ40(mm)の小袋先端がシュート16の入口に到達した時、折れ癖のある横シール部1bはフィードロール8のニップ位置より上流側にあるため、折れ癖の影響を受けず真っ直ぐにシュート16開口部に入ろうとし、ちょうど折れ癖のある横シール部1bがフィードロール8のニップ位置に到達した時には6(mm)シュート16内部に入り込んでいる。このため、シュート16入口での詰まりが発生しない。
縦シールと折り返し側を小袋ピッチの数倍の長さでガイドすることで、ピッチ位置では折れ癖の影響による長さ方向の座屈曲がり(湾曲)がない。
また、オーバーランがあったとしても、フィードロール8の直径のほぼ中央位置Aで連包小袋の縦シールはニップ固定されているため、これと同じ位置にある検出位置で小袋が搬送方向に位置ズレすることはなく、境界検出による小袋長さの測定データと搬送量は一致する。
これにより、フィードロール8の間欠搬送開始時に、搬送速度>供給速度となりダンサーレバー3aは中間プール部から連包小袋が急速に消費され水平位置より上に急激に移動するが、搬送速度を高速にすることによりダンサーロール3がジャンプする(消費量が多すぎると、ダンサーロールに下側から巻き掛けた位置の上昇が1Gを超え、この加速度によりダンサーロールがジャンプする)ことを防止する。
これにより、複数本のロールを組合せることで、搬送ラインを疑似的な大径ロール外周とし、巻き掛けられた連包小袋1を、その外周に滑らかに沿う凸凹の目立たない多角形とし、対辺長さと対角長さの差を少なくする。
連包小袋1の搬送先頭小袋の先端の横シール部に折れ癖があると、シール部分の折れ曲がり程度によりカッター位置からのぶら下がり長さ(停止位置)にバラつきができるが、シール部と中身部との境界位置はその影響をほとんど受けず位置が一定している。実施形態では、ミスカット検出器17の超音波センサでシール部と中身部の境界を検出するため、折れ癖の影響は受けず正しく位置を検出できる。
[a]特徴的構成(1)「フィードロール8の中心からシュート16の入口までの寸法を1ピッチより短くしている。」ことによって、折れ癖による搬送の詰まり、胴切れがなくなる効果を奏する。
次に、カットされる横シール部は、境界位置を検出後27(mm)送るだけでカット位置に到達するため、小袋の折れ癖による湾曲による見かけ長さの減少は、カット位置ズレの許容値2(mm)以下に対して極僅かになり、ミスカットは発生しない。
繰入ロール2の供給速度を可変することで、下掛けに巻き掛けられた連包小袋1がダンサーロール3から離れないようなり、連包小袋1の搬送張力は、ダンサーロール3の重量を基準とする一定な張力になる。
トップロール4に巻き掛けられた連包小袋が、その外周に滑らかに沿う凸凹の目立たない多角形となり、対辺長さと対角長さの差を少なくなることで、ピッチ検出位置までの搬送バタつきを防止できる。
先頭小袋の横シール部エッジを検出するのではなく、横シール部と中身部の境界を検出することにより、小袋先頭の折れ癖の影響なくミスカット防止の検出が可能となる。
実施形態の小袋投入装置において、図9~図14を参照して、連包小袋1の折れ癖に影響されずにカッターユニット12入口やシュート16入口にて詰まりの発生やミスカット(胴切れ)が生じないかを説明する。折り癖のある横シール部を符号1b’で示している。
連包小袋1の(イ)は、図11の状態からシュート16内部に入っており、折れ癖の方向によりシュート16のすべり面か、または上側ガイド面に沿って進行する。
その状態から搬送された連包小袋1の折れ癖の横シール部1b’がミスカット検出器17の検出位置に達した時に、図13に示すようになる。折れ癖により連包小袋1の先端の横シール部1b(1b’)は折れ曲っている。
横シール部1bと中身格納部(小袋1a)との境界は、折れ癖があっても位置は変化しない。ミスカット検出器17は横シール部1bと小袋1aとの境界を検出するため、検出ミスが生じない。
図14に示すように、カッターユニット12では、カッターユニット12の受け14の間にカットされた小袋の横シール部1bが潜り込んだ状態で切断が完了する。
この横シール部1bが受けに引っ掛かっていても受け14が後退する時にストリッパー15によって取り除かれる。
境界が検出された後(S103:Yes)、連包小袋の境界が27(mm)搬送されたか否かを判定する(S104)。
一方、「ミスカット検出」が判定されたならば(S106:No)警報を報知してS101に戻る。
図16(a)~(d)は、変形例に係る小袋投入装置の連包小袋の投入工程を説明する概略図であり、図17は、変形例に係る小袋投入装置の検出及び搬送工程の説明図である。
さらに搬送して、(d)に示すように、横シール部をカットラインCLに位置させる。先端の横シール部1bが曲がっていた場合に長さはσとしている。
変形例では、1)の前提条件をクリアすることによって、ミスカット検出器を不要とするため、機器の構成を簡略化できるメリットがある。
1a 小袋
2 繰入ロール
3 ダンサーロール
3a ダンサーレバー
4 トップロール
5 搬送ガイド
6 縦シール側ガイド
7 折り返し側ガイド
8 フィードロール
9 金属ロール
10 ゴム巻ロール
11 ピッチ検出器
12 カッターユニット
13 鋸刃
14 受け
16 シュート
17 ミスカット検出器
18 丸ベルトセット溝
19 搬送ガイド幅調整ノブ
20 調整ノブ
Claims (7)
- 横シール部により複数の包装部が区画形成された連続包装体をトップロールからピッチ検出器を通して横シール部間のピッチを検出し、フィードロールを経由してカッターユニットに導入して各小袋にカットしてシュートに投入する小袋投入装置であって、
フィードロールの中心からシュートの入口までの寸法を1ピッチよりも短く形成し、
連包小袋を搬送する途中に長さ方向の湾曲、厚み方向と幅方向の動きを規制する搬送ガイドを備え、
ピッチ検出器の検出位置をフィードロールのニップ位置と一致させ、
カッターユニットが鋸刃と受けで構成する突っ切り切断方式であることを特徴とする小袋投入装置。 - トップロールの入側に設けたダンサーロールの位置により連包小袋の供給速度を変速することを特徴とする請求項1に記載の小袋投入装置。
- トップロールの見かけの搬送外径を大きくしたことを特徴とする請求項1または2に記載の小袋投入装置。
- トップロールは、丸ベルトを巻き付けたことを特徴とする請求項1から3のうちの1項に記載の小袋投入装置。
- 前記連包小袋は幅方向に一側が折り返しで他側が縦シールであって横シール部で各小袋が区画されたものであり、フィードロールが縦シールをニップして連包小袋を搬送し、前記搬送ガイドは、折り返し側ガイドと縦シール側ガイドで連包小袋を幅方向と厚み方向にガイドするものであり、折り返し側ガイドは、連包小袋の幅方向視で前記フィードロールに重なりニップ位置よりも下流側までガイドすることを特徴とする請求項1から4のうちの1項に記載の小袋投入装置。
- ミスカット検出器をシュート途中に設置しており、ミスカット検出器は境界を検出可能な超音波式センサであることを特徴とする請求項1から5のうちの1項に記載の小袋投入装置。
- カッターユニットは、受けを構成する2枚の薄板が隙間を有し、この隙間には鋸刃の侵入を可能とし、切断時には、連包小袋の横シール部を鋸刃と受けで挟み鋸刃の隙間内への前進によって横シール部を突っ切りカットする構造であり、前記隙間の後退時に、横シール部を隙間に潜り込ませないストリッパーを設けたことを特徴とする請求項1から6のうちの1項に記載の小袋投入装置。
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