JP2597942B2 - 包装機のシール圧制御装置 - Google Patents

包装機のシール圧制御装置

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JP2597942B2 JP6341293A JP6341293A JP2597942B2 JP 2597942 B2 JP2597942 B2 JP 2597942B2 JP 6341293 A JP6341293 A JP 6341293A JP 6341293 A JP6341293 A JP 6341293A JP 2597942 B2 JP2597942 B2 JP 2597942B2
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昌典 橋本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、縦型製袋充填包装機
に代表される包装機において、対向的に近接離間して筒
状フィルムに横シールを施す一対の横シーラの噛み合い
圧力を、殊に高速運転時であっても一定に保持すること
ができ、しかも構成の簡略化により全体的なコスト低減
を図り得る包装機のシール圧制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来技術】原反ロールから繰出された包装用フィルム
を製袋器で筒状に成形し、この筒状フィルムを垂直下方
に給送して、その重合端縁部に縦シールを施すと共に、
該筒状フィルムに落下供給される被包装物の上下位置を
横シール・切断して、所謂ピロー包装体を得る縦型製袋
充填包装機が各種の産業分野で広く使用されている。本
発明は、この縦型製袋充填包装機に代表される包装機に
おける横シール機構のシール圧制御に関するので、発明
の理解に資するため該包装機の概略構成を先ず説明す
る。図6に示すように、原反ロール10からのフィルム
12は、一対の繰出しローラ14,14により間欠的に
繰出され、ダンサーローラ16および案内ローラ18を
経て製袋器20に向け給送される。製袋器20は、直立
配置した充填筒22と同心配置され、前記フィルム12
は該製袋器20を通過する際に筒状に成形される。筒状
成形されたフィルム12は、前記充填筒22の外方に対
向配置した送りベルト24,24によって、該充填筒2
2の外周に沿いつつ下方へ間欠給送される。そして筒状
フィルム12の長手方向に重なり合う端縁部は、適宜の
駆動源(図示せず)により所要タイミングで開閉駆動され
る縦シーラ26,26によって、該フィルム12が下方
へ給送された後のフィルム給送休止期間中に縦シールが
施される。
【0003】また製袋器20の直上には、各種の被包装
物28が投入されるホッパ30が配設され、下方に位置
する充填筒22とその軸心を整列させている。前記ホッ
パ30の上方には、被包装物28を所要タイミングで落
下供給する供給装置(図示せず)が設けられている。前記
充填筒22の下方には、筒状フィルム12の垂直な給送
経路を挟んで一対の横シーラ32,32が水平移動可能
に対向配置され、筒状フィルム12に供給される被包装
物28を挟む上下の位置において、該フィルム12を挟
圧することにより横シールが施される。一方の横シーラ
32にはカッタ34が設けられているので、両シーラ3
2,32による筒状フィルム12の挟圧時に該フィルム
の切断が併せて達成される。
【0004】縦型包装機における前記一対の横シーラを
往復駆動する横シール機構としては、例えば特開昭63
−272645号公報に記載の技術が提案されている。
これは、レバー1,1´をサーボモータ15で駆動して
スライダ63を直線的に往復移動させ、該スライダ63
に接続するレバー68・リンク69によりロッド71を
駆動して一方の横シーラ72を往復移動させると共に、
該スライダ63に接続したロッド65を駆動して他方の
横シーラ66を往復移動させるようになっている。両ロ
ッド71,65は、リンク69により移動方向が逆位相
とされているので、横シーラ72,66は所要のタイミ
ングで開閉を行なう。なお前記スライダ63には、オイ
ル調整式のエアダンパ81を付帯させたエアシリンダ6
4が連結され、前記横シーラ66と横シーラ72とが筒
状シート10を挟んでシールする際の押圧力を電気的に
自動調節し得るようになっている。また特開昭61−1
90422号公報の第1図に記載の横シール機構では、
固定側のジョー2に対し可動側のジョー1が機械的に駆
動されてフィルムの溶着が行なわれる。可動側のジョー
1には、エアまたはオイルクッション7が設けられ、サ
ーボ調節弁13により高圧のエアまたはオイルを供給す
ることにより、前記フィルムに対する押圧力が変更され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来技術に係る包装機
の横シール機構では、高速運転になると一対の横シーラ
が噛み合い時にバウンドして、筒状フィルムに良好なシ
ールを施せない欠点がある。すなわち包装に必要な条件
が搭載のシーケンサに予め入力され、実際の包装動作が
コンピュータで制御される最近の包装機では、シール機
構のシール条件についてもシーケンサへの入力設定がな
される。例えば横シーラについては、該シーラが完全に
閉じた位置(仮想位置)および閉成時のシール圧等に関す
るデータが入力される。そして実際に包装機を稼働させ
ると、低速運転中は前記データの忠実な再現がなされる
が、高速運転になると横シーラの噛合圧力が追従し得な
くなり、いわゆる圧力抜けにより横シーラのバウンドを
生ずるものである。また前述の特開昭63−27264
5号公報に記載の横シール機構は、エアダンパ81を電
気的に自動調節してシール圧力を適正に保持するように
なっているが、高速動作時における横シーラの噛合時に
サーボモータにトルク変動を生じ、また極短時間でのシ
ール圧力の変動には応答性の点で劣る欠点がある。更
に、前記の特開昭63−272645号および特開昭6
1−190422号公報に記載の機構は、構成が極めて
複雑であるために高速運転での追従性に欠け、また製造
コストが嵩む等の難点も指摘される。
【0006】
【発明の目的】この発明は、従来技術に係る包装機に内
在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく
提案されたものであって、包装機を高速で運転して
も、横シーラの噛合時におけるシール圧力を常に一定に
保持することができ、従って高品位の横シールを実施
することができ、更に構成が簡単で製造コストの低減
も図り得るシール圧制御装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を達成するため本発明に係るシール圧制御装置
は、原反ロールから繰出したフィルムを製袋器で筒状に
成形し、筒状フィルムの重合端縁部に縦シールを施すと
共に、フィルム給送路を挟んで対向移動する一対の横シ
ーラにより、該筒状フィルムに供給される被包装物の前
後位置を横シールする包装機において、前記一対の横シ
ーラを開閉駆動する駆動源としてのサーボモータと、こ
のサーボモータにサーボドライバを介して接続され、該
モータの回転制御を行なうサーボ制御部と、該サーボモ
ータに設けられ、その回転量を検出して前記横シーラの
現在位置に関する情報を前記サーボドライバに供給する
エンコーダと、データ入力手段を介して包装に必要な各
種制御データの入力を受け、該データの記憶並びに演算
を行なうデータ処理演算部と、前記横シーラの開閉動作
の基準位置を示す原点信号を、前記データ処理演算部に
出力する原点センサと、前記データ入力手段により入力
された横シーラのシール圧力に関するデータに基づき、
該横シーラの噛み合い中における前記サーボモータのト
ルク変動を監視し、前記サーボ制御部に実際のシール圧
力情報をフィードバックするトルク変動監視手段とから
構成したことを特徴とする。
【0008】
【実施例】次に、本発明に係る包装機のシール圧制御装
置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しな
がら以下説明する。図3〜図5に示すように、対向配置
した横シーラ32,32を水平に近接・離間させる横シ
ール機構36は、第1リンク38および第2リンク40
を備え、この第1リンク38をサーボモータSMにより
駆動するようになっている。すなわち筒状フィルム12
の垂直給送路を挟んで2本のガイドロッド42,42が
水平に対向配置され、このロッド42,42に摺動自在
に外挿した各スライダ44に、前記横シーラ32,32
が夫々固定されている。またサーボモータSMに取着し
た小径プーリ46と、図4に示す大径プーリ48との間
に第1タイミングベルト50が巻付けられ、この大径プ
ーリ48に同軸固定した小径プーリ52と、別の大径プ
ーリ54との間に第2タイミングベルト51が巻付けら
れている。
【0009】前記大径プーリ54には、以下の第1リン
ク38が関係的に接続されている。すなわち大径プーリ
54に同軸固定したアーム56にリンク棒58の一端が
枢着され、このリンク棒58の他端は、回転軸60に固
定したアーム62の開放端に枢着され、これにより第1
リンク38を構成している。そして前記サーボモータS
Mを所要タイミングで正転および逆転させれば、第1リ
ンク38が作動し前記回転軸60を所要中心角で正逆転
させる。更に、この回転軸60と横シーラ32,32と
に第2リンク40が接続されている。すなわち図示のア
ーム63が、その中心から偏位した部分において前記回
転軸60に挿通固定され、該アーム62の短手側端部に
短尺リンク棒64の一端部が枢着されると共に、該リン
ク棒64の他端部が前記一方のスライダ44に枢着され
ている。また、前記アーム62の長手側端部に長尺リン
ク棒66の一端部が枢着されると共に、該リンク棒66
の他端部が前記他方のスライダ44に枢着され、全体と
してトグル機構41を構成している。そして第1リンク
38の作動により回転軸60が所要中心角で正逆転する
と、前記第2リンク40も作動し、図4および図5に示
す如く、横シーラ32,32を離間(全開)および近接(全
閉)させる。なお前記サーボモータSMは、後述する制
御回路からの指令を受けて回転数の制御がなされる。
【0010】次に図1を参照して、実施例に係るシール
圧制御装置について説明する。この制御装置は、入力デ
ータの演算処理を行なうデータ処理演算部CPUを備
え、該演算部CPUには、インターフェース69を介し
て、例えばテンキーや各種条件設定キー等を備えたデー
タ入力手段68が接続され、これにより包装運転に必要
な各種制御データ(被包装物の品種名、フィルムのカッ
トピッチ、各種タイマの設定値等)が入力設定される。
また横シール機構36に関しては、横シーラ32,32
が完全に閉じた位置(仮想的な目的位置)、該横シーラ3
2,32が開閉するのに要する時間、該横シーラ32,3
2が噛合している時間(シール時間)、シール体の加熱温
度等に関する諸々のデータが入力記憶される。前記演算
部CPUは、サーボモータSMを制御するサーボ制御部
71を内蔵し、該サーボモータSMと該制御部71と
は、サーボドライバ70を介して接続されている。また
サーボモータSMには、回転パルス数により前記横シー
ラ32,32の現在位置を検出するエンコーダEが付設
され、該エンコーダEの出力は前記サーボドライバ70
に供給されるようになっている。
【0011】図4および図5に示す如く、シール機構3
6における横シーラ32,32の最大開放位置に近接し
て、原点センサSが配設されている。この原点センサS
は、前記横シーラ32,32の最大開放位置を検出して
原点信号を出力するもので、図1のように、インターフ
ェース73を介してデータ処理演算部CPUに接続され
ている。またデータ処理演算部CPUには、クロックパ
ルス発信手段76が接続され、これにより包装機におけ
る1包装サイクルを基準とするクロックパルスが発信さ
れる。
【0012】前記サーボドライバ70とサーボ制御部7
1との間には、横シーラ32,32の噛合時におけるシ
ール圧力を一定にするため、該サーボ制御部71にフィ
ードバック制御を与えるトルク変動監視手段72が介装
されている。このトルク変動監視手段72は、前記デー
タ入力手段68により入力された横シーラ32,32の
シール圧力に関するデータに基づき、該横シーラ32,
32が噛み合っている間のサーボモータSMのトルク変
動を監視し、前記サーボ制御部71に実際のシール圧力
情報をフィードバックするものである。具体的には、前
記データ処理演算部CPUに入力されたシール圧に関す
るデータに基づき、横シーラ32,32を確実に所要圧
で噛合させるに必要なトルク値が演算され、該サーボ制
御部71からサーボドライバ70に所定の制御電圧が与
えられる。このとき前記トルク変動監視手段72は、前
記サーボドライバ70から得られる電圧を前記サーボ制
御部71にフィードバックする。これによりサーボ制御
部71は、サーボドライバ70に供給した電圧値と該サ
ーボドライバ70から得られた電圧とを一致させる制御
を行なう。
【0013】実施例のシール圧制御装置を設けた包装機
は、以下の如く稼働される。前記サーボモータSMを正
転および逆転させることにより、第1リンク38および
第2リンク40がリンク運動を行ない、横シーラ32,
32の開閉動作が達成される。この第1リンク38を含
む回転増幅機構および第2リンク40を含むトグル機構
41を採用することで、出力が比較的小さいサーボモー
タSMを駆動源とすることができる。この場合における
サーボモータSMの回転を制御する方式としては、速度
および位置フィードバック制御が採用され、前記横シー
ラ32,32の閉成時に該サーボモータSMの回転トル
クは供給電流を変化させることにより制御される。そし
て図2のタイミングチャートに関して後述する如く、横
シーラ32,32の閉成の直前および開放の直後に、該
サーボモータSMを電流制御することによって、シール
条件に応じた適切なシール加圧力に保持し得る。
【0014】先ず包装機の運転に際し演算部CPUに
は、データ入力手段68を介して、包装運転に必要な各
種の制御データが入力記憶されている。また、包装機の
セット運転時に原点センサSから出力される横シーラ3
2,32の原点位置が前記演算部CPUで記憶され、そ
の記憶された原点位置に応じて、該包装機の他の駆動系
(例えばフィルムの繰出し機構)に対する同期の基準信号
が発信される。この原点位置信号と、前記クロックパル
ス発信手段76からの基準クロックパルス信号に応じた
横シール機構36の駆動制御信号とを前記サーボドライ
バ70に供給することにより、前記サーボモータSMに
所要の速度指令が与えられる。またサーボモータSMに
付設したロータリーエンコーダEにより、該モータSM
の回転現在位置がサーボドライバ70およびサーボ制御
部71を介して演算部CPUにフィードバックされ、こ
れにより横シール機構36の駆動が好適に位置制御され
る。従って包装機の回転数が増減変化しても、該回転数
に応じた速度で横シーラ32,32が開放・閉成される
こととなり、横シール機構36は常に最適な作動タイミ
ングにて駆動制御される。
【0015】先に述べた如く、サーボモータSMの駆動
はクロックパルスにより制御されるが、その駆動開始は
フィルム繰出し給送時の所定タイミングで実施される。
すなわち図2に示す如く、被包装物28の落下を所要の
センサ(図示せず)が検知すると起動タイマT1が作動
し、該タイマT1の設定時間が経過するとフィルム12
の繰出し供給が開始される。このフィルム12における
供給終期の近傍で、シーラスタートのタイミング指令が
出され、横シーラ起動タイマT2が遅延動作してからサ
ーボモータSMの駆動を開始し、これにより横シーラ3
2,32の閉成がなされる。従って横シーラ32,32の
駆動開始タイミングは、前記タイマT2の設定時限を変
更することにより任意に変化させ得る。また、縦シーラ
閉タイマT3は、シーラスタートのタイミング指令を基
準とする時間設定がなされ、該タイマT3のタイムアッ
プにより、フィルムの繰出し給送の停止に合わせて前記
縦シーラ26,26の閉成がなされる。そして、前記シ
ーラスタートタイミング指令を基準として設定された縦
・横シーラ開タイマT4のタイムアップにより、前記一連
の縦シーラ26,26および横シーラ32,32が開放し
始める。なお、これら縦・横シーラの開閉に伴うタイミ
ング設定は、フィルム12の繰出し終了時点を基準とし
たタイマ設定により行なうようにしてもよい。
【0016】更に、横シーラ32,32における開閉位
置の制御に必要なデータは、以下のようにして求められ
る。すなわちサーボモータSMの駆動時間(閉じ始めか
ら完全閉成までの時間)を、1包装サイクルに占める割
合値として、基準クロックパルス信号に対し1包装サイ
クルを360°の角度に換算したデータにて設定する。
またサーボモータSMの駆動開始から、横シーラ32,
32が閉成した後に開放に向け該モータSMの逆転駆動
がなされるまでの時間についての前記角度換算値を設定
することによって、横シーラ32,32の1包装サイク
ルに占める割合が決定される。また横シーラ32,32
の現在位置は、原点位置センサSからの原点位置信号
と、設定された前記横シーラ32,32の1包装サイク
ルに占める割合とから、サーボモータSMに付帯させた
エンコーダEにより該モータSMの回転位置制御が行な
われる。
【0017】次に、横シーラ32,32を噛合させてフ
ィルム12をシールする際の圧力を一定となし得る制御
につき説明する。先に述べた如く、データ処理演算部C
PUにはデータ入力手段68を介して、横シーラ3
2,32が完全に閉じた位置(仮想目的位置)、横シー
ラ32,32の開閉に要する時間、横シーラ32,32
が噛合している間の時間(シール時間)、横シーラ3
2,32におけるシール圧等に関するデータが入力記憶
されている。そしてデータ処理演算部CPUでは、記憶
されているシール圧に関するデータを基礎として、前記
サーボモータSMが横シーラ32,32を所要圧で噛合
させるに必要なトルク値を演算し、その演算結果に基づ
き前記サーボ制御部71は、前記サーボドライバ70に
所定の制御電圧を与える。これによりサーボドライバ7
0は前記サーボモータSMに制御された駆動電流を供給
して、横シーラ32,32の回転制御を行なう。また前
記トルク変動監視手段72は、サーボドライバ70から
得られる電圧を前記サーボ制御部71にフィードバック
し、これによりサーボ制御部71はサーボドライバ70
に供給した電圧と該サーボドライバ70から得られた電
圧とを比較して、両電圧値が一致するように制御する。
これにより横シーラ32,32が噛合した際に、フィル
ム12に対するシール圧力は常に一定に保持されること
になる。
【0018】このようにシール圧制御装置によりシール
圧の制御を行なうに際し、そのシール圧制御を開始する
タイミングが重要である。このタイミングに関しては、
以下の如き方式が考えられ、必要に応じて何れかの方式
が選択的に採用される。 横シーラ32,32の位置に関する任意のポイント
を、データ入力手段68によりデータ処理演算部CPU
に入力記憶させておく。そして横シーラ32,32が開
閉される際に、先の指定されたポイント間に亘ってサー
ボモータSMのトルク制御を行なうことによって、シー
ル圧を一定に保持する。ここに任意のポイントとは、横
シーラ32,32が噛合する位置を基準として、その直
前または直後までにおけるポイントから、該横シーラ3
2,32が完全に噛合した後の前記仮想位置までのポイ
ントを云う。これらの各ポイントは、クロックパルスに
対する横シーラ32,32の位置に関して予め設定され
たタイミングテーブル上に指定される。 データ入力手段68により入力された所定のシール時
間中に、シール圧を一定にするようサーボモータSMの
トルク制御を行なう。このトルク制御を開始する時点
は、前記の如くクロックパルスに対する横シーラ32,
32の位置に関して予め設定されたタイミングテーブル
上に指定される。 実際に横シーラ32,32が噛合位置に到来し、前記
エンコーダの回転が停止することで該エンコーダからの
パルスが発信されなくなった位置を、ティーチング方式
により記憶させる。そして前記の記憶された位置に基づ
いてサーボモータSMのトルク制御を開始し、前記デー
タ入力手段68により設定されたシール時間中だけこれ
を継続する。
【0019】なお図2から判明するように、横シーラ3
2,32の開放から閉成またはその閉成から開放に移行
する帯域では、サーボモータSMの増減速制御を行なっ
て、閉成開始時点と開放完了時点並びに開放開始時点の
サーボモータSMの起動・停止時における振動を防止す
ると共に、シール閉成時点での横シーラ32,32の衝
突時の衝撃を緩衝し得る。その増減速値は、必要に応じ
てデータ入力手段68での設定入力値により任意に変更
可能である。また本発明は、先に図6に関して述べた縦
型製袋充填包装機と異なる構成を採用した包装機であっ
ても、これに好適に実施可能である。図示の実施例で
は、横シール装置が固定位置で水平に対向移動する方式
としたがこれに限定されるものではない。例えば包装フ
ィルム12が下方へ給送される際に、横シーラ32,3
2が該フィルム12を挟持した状態で、横シール装置を
フィルム給送速度と同期した速度で下方へ垂直に移動さ
せる駆動手段を備えた、所謂ボックスモーション駆動方
式にも好適に実施し得る。
【0020】
【発明の効果】以上に説明した如く、本発明に係る包装
機のシール圧制御装置によれば、データ処理演算部に入
力記憶したシール圧に関するデータに基づいて、横シー
ラが噛合位置にある際のサーボモータのトルク変動を監
視し、そのトルク値が一定になるようフィードバック制
御を行なうものである。従って本発明によれば、包装
機を高速で運転しても、横シーラの噛合時におけるシー
ル圧力を常に一定に保持することができ、従って高品
位の横シールを実施することができ、更に構成が簡単
で製造コストの低減も図り得る、等の有益な効果を奏す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る包装機のシール圧制御装
置に採用される制御ブロック図の一例である。
【図2】フィルムの繰出し、横シーラの開閉、トルク制
限信号の発生、縦シーラの開閉の各作動タイミングを示
すタイミングチャート図である。
【図3】第1リンクおよび第2リンクを備える横シール
機構の概略構成を示す斜視図である。
【図4】図3に示す横シール機構の開放状態での側面図
である。
【図5】図3に示す横シール機構の閉成状態での側面図
である。
【図6】典型的な縦型製袋充填包装機の概略構成を示す
斜視図である。
【符号の説明】
10 原反ロール 12 フィルム 20 製袋器 28 被包装物 32 横シーラ 68 データ入力手段 70 サーボドライバ 71 サーボ制御部 72 トルク変動監視手段 73 インターフェース SM サーボモータ E エンコーダ CPU データ処理演算部 S 原点センサ

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原反ロールから繰出したフィルムを製袋
    器で筒状に成形し、筒状フィルムの重合端縁部に縦シー
    ルを施すと共に、フィルム給送路を挟んで対向移動する
    一対の横シーラにより、該筒状フィルムに供給される被
    包装物の前後位置を横シールする包装機において、 前記一対の横シーラを開閉駆動する駆動源としてのサー
    ボモータと、 このサーボモータにサーボドライバを介して接続され、
    該モータの回転制御を行なうサーボ制御部と、 該サーボモータに設けられ、その回転量を検出して前記
    横シーラの現在位置に関する情報を前記サーボドライバ
    に供給するエンコーダと、 データ入力手段を介して包装に必要な各種制御データの
    入力を受け、該データの記憶並びに演算を行なうデータ
    処理演算部と、 前記横シーラの開閉動作の基準位置を示す原点信号を、
    前記データ処理演算部に出力する原点センサと、 前記データ入力手段により入力された横シーラのシール
    圧力に関するデータに基づき、該横シーラの噛み合い中
    における前記サーボモータのトルク変動を監視し、前記
    サーボ制御部に実際のシール圧力情報をフィードバック
    するトルク変動監視手段とから構成したことを特徴とす
    る包装機のシール圧制御装置。
  2. 【請求項2】 前記トルク変動監視手段は、前記サーボ
    ドライバから得られる電圧を前記サーボ制御部にフィー
    ドバックし、このサーボ制御部は、前記サーボドライバ
    に供給した電圧と該サーボドライバから得られた電圧と
    を一致させる制御を行なう請求項1記載の包装機のシー
    ル圧制御装置。
  3. 【請求項3】 横シーラが噛合する位置を基準として、
    その直前または直後までにおけるポイントから、該横シ
    ーラが完全に噛合した後の仮想位置までの任意のポイン
    トをデータ入力手段によりデータ処理演算部に入力記憶
    させ、該横シーラを開閉駆動した際に、先の指定ポイン
    ト間に亘って前記サーボモータのトルク制御を行なう請
    求項1記載の包装機のシール圧制御装置。
  4. 【請求項4】 横シーラが噛合した時点からトルク制御
    を開始し、前記データ入力手段によりデータ処理演算部
    に入力されたシール時間だけ、前記サーボモータのトル
    ク制御を行なう請求項1記載の包装機のシール圧制御装
    置。
  5. 【請求項5】 横シーラが噛合位置に到来し前記エンコ
    ーダの回転が停止することで該エンコーダからのパルス
    が発信されなくなった位置をティーチングして記憶さ
    せ、前記記憶された位置に基づきサーボモータのトルク
    制御を開始して、前記データ入力手段により設定された
    シール時間中だけこのトルク制御を継続する請求項1記
    載の包装機のシール圧制御装置。
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