JP3831343B2 - 縦型充填包装機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状に成形したフィルム内に充填物を投入し、そのフィルムを熱シールすることで、充填物が充填された包装袋を製造する縦型充填包装機に関するものであり、特に、充填物の投入されたフィルムを押圧し扁平部を形成するシゴキローラの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の縦型充填包装機としては、図６（ｃ）に示すように、包装袋１６６に封入される充填物１６５を筒状フィルム１６０に投入する投入パイプ１６１と、対向移動して筒状フィルム１６０を挟み込み、筒状フィルム１６０内に投入された充填物１６５を分割するとともに、筒状フィルム１６０を下方に送るシゴキローラ１４１と、シゴキローラ１４１の下方に配置され、筒状フィルム１６０を幅方向に熱シールし、切断する横シール装置１２０とを有するものが知られている。
【０００３】
なお、シゴキローラ１４１は、不図示の駆動手段によって回転可能に設けられている。また、横シール装置１２０は、筒状フィルム１６０を挟んで対向移動される一対の部材からなり、一方の部材には熱シールのためのヒータ（不図示）が内蔵され、他方の部材にはカッター１２２が進退可能に設けられている。
【０００４】
上記構成の縦型充填包装機では、以下のような工程によって包装袋１６６が製造される。
【０００５】
まず、図６（ａ）に示すように、前回の熱シールによって筒状フィルム１６０の下端部に熱シール部１６０ｂが形成されている状態で、シゴキローラ１４１を開き、投入パイプ１６１から筒状フィルム１６０内に充填物１６５を投入する。
【０００６】
そして、所定量の充填物１６５が投入されたら充填を停止し、図６（ｂ）に示すように、シゴキローラ１４１を閉じ、筒状フィルム１６０を挟み込んでシゴキローラ１４１を回転させ、内部に充填物１６５が存在しない扁平部１６０ａを形成しながら筒状フィルム１６０を下方に送る。なお、シゴキローラ１４１によって筒状フィルム１６０をしごいた際に、シゴキローラ１４１の上方に残った充填物１６０は次回の包装工程で製造される包装袋１６６に投入されることになる。
【０００７】
筒状フィルム１６０を所定量送ったら、図６（ｃ）に示すように、横シール装置１２０を閉じて筒状フィルム１６０を熱シールして熱シール部１６０ｂを形成し、カッター１２２で熱シール部１６０ｂを切断して包装袋１６６を分離する。また、横シール装置１２０で熱シール部１６０ｂを形成する間に、次回の包装袋１６６に投入する充填物１６５を投入し、シゴキローラ１４１の上方に保有させる。
【０００８】
こうして一袋の包装袋１６６が製造されたら、図６（ｄ）に示すように、横シール装置１２０を開く。そして、シゴキローラ１４１を開いてシゴキローラ１４１上に溜められていた充填物１６５を筒状フィルム１６０に落下させる。
【０００９】
以上の一連の動作を繰り返すことで、包装袋を連続的に製造することができる。
【００１０】
上述したような製造工程で用いられるシゴキローラを備えた縦型充填包装機は種々実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−９５４０１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような縦型充填包装機のシゴキローラの開閉駆動源には、一般的にエアシリンダが使用されている。駆動源としてエアシリンダを用いると、比較的簡単な構造で包装機を製造できるという利点があるが、下記のような幾つかの問題点もある。
【００１３】
すなわち、エアシリンダでは、供給する空気の圧力および流量の変動が発生しやすいため、作動タイミングが変化したり、シゴキローラの加圧力がばらついたりすることがある。
【００１４】
また、エアシリンダを駆動源としたシゴキローラの開閉動作においては、通常、シゴキローラの移動は等速運動的なものとなる。さらに、一般的にシゴキローラの開き量（ストローク）は一定であり、開き量を変更するには装置を物理機械的に調整する必要があり、容易に変更することは難しい。
【００１５】
つまり、こうした特徴を有する従来のシゴキローラは、一定の可動範囲を等速運動的に開閉運動するものであった。したがって、上述したような、シゴキローラが開くと同時に一定量の充填物を落下させて筒状フィルムに充填物を投入する製造方法では、シゴキローラが瞬間的に開いてしまうので、充填物の落下の衝撃で筒状フィルム下端の熱シール部を破損する可能性が生じていた。
【００１６】
落下による衝撃の大きさは、充填物の流動性や充填量、また、シゴキローラの開き量などに大きく左右される。例えば、アンコのような流動性の低い充填物に比べ、水のように流動性が高い充填物の方が当然ながら落下時の衝撃は大きくなる。また、シゴキローラの開き量はより狭い方が落下時の衝撃を緩和できる。その上、シゴキローラの開き量が狭ければ、シゴキローラの移動距離は短くなるのでサイクルタイムの短縮化に有利である。ただし、シゴキローラの開き量が小さすぎると、アンコといった流動性の低い充填物を包装する際、シゴキローラ間の距離が狭いために落下しにくいという問題が発生する。
【００１７】
そこで本発明の目的は、充填物に応じてシゴキローラの開き量を適宜調整可能で、かつ、高精度なシゴキローラの開閉運動を実現する縦型充填包装機を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の縦型充填包装機は、充填物が投入された筒状フィルムをしごいて前記充填物を分割する一対のシゴキローラと、前記一対のシゴキローラを開閉運動させるための駆動機構部と、前記シゴキローラの下方に配置され前記筒状フィルムをその全幅にわたって熱シールする熱シール装置とを有し、前記一対のシゴキローラが開くと同時に、前記シゴキローラより上方に溜められた前記充填物が前記一対のシゴキローラの間を通って下方に落下する縦型充填包装機において、前記駆動機構部はサーボモータを駆動源とするとともに、前記シゴキローラの開き始めの移動速度が前記シゴキローラのその後の移動速度よりも相対的に遅くなるように、前記シゴキローラを移動させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の縦型充填包装機によれば、シゴキローラを開閉運動させる駆動源がサーボモータであるので、サーボモータの回転量を制御するだけで、容易にシゴキローラの開き量を変更することができる。また、シゴキローラの開閉速度も適宜変更可能であるため、より効率的に包装袋を製造することができる。特に、シゴキローラの開き始めの移動速度が相対的に遅くなっているため、シゴキローラ上方に蓄えられていた充填物がゆっくり落下することとなる。したがって、筒状フィルム下端の熱シール部に加わる衝撃が小さくなるとともに、充填物の落下に伴う気泡の発生も抑えられる。
【００２１】
シゴキローラの開き量や開閉速度は、縦型充填包装機を物理機械的に調整するのではなく、サーボモータの制御を電気的に変更するだけなので作業は容易である。しかも、駆動源がサーボモータであるので、エアシリンダ駆動による開閉運動と比較し、シゴキローラの開閉運動はより正確となる。また、エアシリンダを駆動源とする場合に比べて、エアシリンダに供給する空気圧の調整なども不要である。
【００２２】
また、駆動機構部には、シゴキローラを支持するシゴキローラアームに連結する駆動アームを設け、この駆動アームは長手方向に伸縮自在に構成され、かつ、長手方向に伸縮自在な弾性体を有するものとする。こうすることで、２つのシゴキローラが当接し、シゴキローラアームの移動が停止しても、サーボモータの回転運動は弾性体によって吸収される。これにより、２つのシゴキローラの衝突の衝撃を緩和することができ、かつ、筒状フィルムを安定的に押圧することができる。また、この弾性体を交換することによって、シゴキローラの押圧力を適宜設定することができる。
【００２３】
さらに、シゴキローラの開閉運動が、駆動アームと一端を固定支持端とするトグルアームとを構成要素の一部とするリンク機構を介して行われるようにすれば、駆動源であるサーボモータの回転運動を効率よく伝達できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の縦型充填包装機の一実施形態の概略構成を示す正面図である。
【００２５】
図１に示す本実施形態の縦型充填包装機１は、シート状のフィルムを長手方向に熱シールして筒状フィルム６０を形成する縦シール装置１０と、筒状フィルム６０を押圧して扁平部６０ａを形成するシゴキ装置４０と、筒状フィルム６０の扁平部６０ａを幅方向に熱シールする横シール装置２０と、これらの装置の駆動を制御する制御装置（不図示）を備え、両端部を熱シール部６０ｂにより接合された包装袋６６を製造する装置である。
【００２６】
縦シール装置１０は、縦型充填包装機１の上方に配置され、例えば高周波などによってフィルムを半溶融状態にして熱シールする装置である。
【００２７】
縦シール装置１０の上方に配置される不図示の製袋ガイドによって筒状に形成されたシート状のフィルムの合わせ面を、縦シール装置１０によって熱シールして筒状フィルム６０が形成される。筒状フィルム６０は、充填物を投入するための投入パイプ６１に沿うように下方へ搬送される。そして、投入パイプ６１の終端部は、後述するシゴキローラ４１の上方に位置するように設けられている。
【００２８】
シゴキ装置４０は、縦シール装置１０の下方に設けられており、筒状フィルム６０を挟み込んで押圧する１対のシゴキローラ４１を備えたシゴキ機構部４９と、シゴキローラ４１を筒状フィルム６０に対して開閉移動させるための駆動機構部５０とで構成されている。また、シゴキローラ４１は、回転可能に設けられており、シゴキローラ４１で筒状フィルム６０を押圧した状態で回転することで、充填物６５の存在しない扁平部６０ａを形成しつつ筒状フィルム６０を下方に送る。
【００２９】
横シール装置２０は、シゴキ装置４０の下方に配置されており、筒状フィルム６０を間に置いて対向配置されたヒータバー２６と受け部材２７とを有し、それぞれ不図示の駆動手段によって筒状フィルムの送り方向と垂直な方向に進退移動する。ヒータバー２６は、電熱ヒーター等の加熱手段（不図示）を内蔵しており、一方の受け部材２７は、ヒータバー２６に対して進退可能に設けられたカッター２２を備えている。受け部材２７の、ヒータバー２６と対向する面には、加熱手段により半溶融状態となる筒状フィルム６０が受け部材２７に付着するのを防止するために、シリコンゴム（不図示）が貼り付けられている。また、ヒータバー２６の、カッター２２と対向する部位には、カッター２２が前進した際にカッター２２が進入可能な溝（不図示）が形成されている。
【００３０】
このように構成されたヒータバー２６および受け部材２７によって、筒状フィルム６０を挟み込んで押圧して加熱手段を駆動させて、筒状フィルム６０の幅方向に熱シール部６０ｂを形成して熱シールする。そして、カッター２２によって、熱シール部６０ｂの略中央部を筒状フィルムの幅方向に切断することで、切断された熱シール部６０ｂの一方は包装袋６６の密閉を完了する熱シール部６０ｂとなり、他方の熱シール部６０ｂは、次に形成される包装袋６６の片端を形成する熱シール部６０ｂとなる。
【００３１】
図２および図３を参照し、以下に本実施形態のシゴキ装置４０をより詳細に説明する。
【００３２】
本実施形態のシゴキ装置４０は、上述したようにシゴキ機構部４９と駆動機構部５０とで構成されており、図２に示す状態は、シゴキローラ４１が閉じた状態であり、図３に示す状態はシゴキローラ４１が開いた状態である。
【００３３】
シゴキ機構部４９は、１対のシゴキローラ４１と、それぞれのシゴキローラ４１を回転可能に支持するシゴキローラアーム４２と、筒状フィルム６０の搬送を行うフィルム送りローラ４８とを有している。
【００３４】
シゴキローラアーム４２は、縦型充填包装機１の基体（不図示）に固定されたベース５９の下側に、アーム回転軸４４を支点として回転可能に設けられている。それぞれのシゴキローラアーム４２には、アーム回転軸４４と同心円上に並ぶギア部４３が形成されており、シゴキローラアーム４２がベース５９に配置された状態で、互いに係合している。したがって、一方のシゴキローラアーム４２の回転に従動して他方のシゴキローラアーム４２も回転し、シゴキローラ４１が開閉運動する。また、一方のシゴキローラアーム４２のみに、後述する駆動手段が連結される駆動アーム連結部４５が形成されている。
【００３５】
ベース５９の上側には、フィルム送りローラ４８が筒状フィルム６０を挟むように対向配置されており、ベース５９に固定されたサーボモータ等の駆動手段（不図示）によって回転可能となっている。
【００３６】
さらに、フィルム送りローラ４８とシゴキローラ４１とは、例えばチェーンなどの駆動伝達手段（不図示）によって連結されており、フィルム送りローラ４８の回転に同期してシゴキローラ４１が回転する。なお、筒状フィルム６０の搬送は、シゴキローラ４１とフィルム送りローラ４８とを同時に使用して行ってもよいし、シゴキローラ４１を開いた状態でフィルム送りローラ４８のみによって行ってもよい。
【００３７】
シゴキローラアーム４２を開閉移動させる駆動機構部５０は、駆動源となるサーボモータＳＭと、サーボモータＳＭの回転運動をシゴキローラアーム４２の開閉運動に変換するリンク機構５７とを有している。
【００３８】
サーボモータＳＭは、シゴキ機構部４９のベース５９の側部に固定されたベース５８に配置され、不図示の制御装置が接続されてモータの回転方向、回転速度、および回転量を自在に調整できるように設けられている。
【００３９】
サーボモータＳＭの出力軸にはクランクアーム５５が固定されている。クランクアーム５５の端部に設けられた連結部５５ａには、第１リンク部材となる連結アーム５４が連結される。連結アーム５４の他端の連結部５３ｃには、第２リンク部材であるトグルアーム５３が連結される。トグルアーム５３は、連結アーム５４と連結する連結部５３ｃの他に２つの連結部５３ａ、５３ｂを備えており、連結部５３ｂがベース５８に固着され連結部５３ｂを支点として揺動する。
【００４０】
また、シゴキローラ４１が閉じた状態となるとき、駆動アーム連結部４５と、連結部５３ａと、連結部５３ｂとが略一直線上に並ぶように構成されている。このような構成にすることで、シゴキローラアーム４２の揺動はリンク機構５７に伝達されにくくなる。つまり、シゴキローラ４１による押圧をより正確なものとすることができる。
【００４１】
トグルアーム５３の連結部５３ａと、シゴキローラアーム４２に設けられた駆動アーム連結部４５とが、駆動アーム５１によって連結される。駆動アーム５１は長手方向に伸縮可能に構成され、さらにその伸縮方向に伸縮する弾性体の一例であるスプリング５２を備えている。
【００４２】
スプリング５２は、２つのシゴキローラ４１が当接しシゴキローラアーム４２の揺動が停止した後に、弾性変形してサーボモータＳＭから伝達されるエネルギーを吸収するものである。これによって、２つのシゴキローラ４１の衝突時の衝撃を緩和する。また、筒状フィルム６０に対するシゴキローラ４１の押圧力は、スプリング５２によって決定されるものであり、筒状フィルム６０や充填物６５の特性を考慮して適宜設定することが好ましい。
【００４３】
上述した連結アーム５４、トグルアーム５３、および駆動アーム５１とでリンク機構５７が構成され、サーボモータＳＭの回転運動が、シゴキローラアーム４２の揺動運動に変換されてシゴキローラ４１が開閉移動する。このようなリンク機構５７を用いることで、サーボモータＳＭの回転運動を効率よく伝達することができる。また、リンク機構５７を用いることでシゴキローラ４１の開閉移動は、移動端部で速度を落とすような不等速運動となり、動作の始動時および停止時の衝撃を緩和する。
【００４４】
図３に示す状態は、シゴキローラ４１間の距離が最大開き量ｄmaxとなった状態であり、図２に示すシゴキローラ４１が閉じた状態からサーボモータＳＭを１８０°回転させた状態である。
【００４５】
なお、本実施形態のシゴキ装置４０は、サーボモータＳＭの回転量を制御して、所定角度を往復回転運動するように設定することで、シゴキローラ４１間の開き量を０〜ｄmaxの範囲で変更可能である。すなわち、装置の機構を物理機械的に調整しなくても、制御装置を操作してサーボモータＳＭを制御することで容易に変更できる。なお、この場合、制御装置（不図示）に、予め幾つかの動作パターンを記憶させておくのが好ましい。
【００４６】
以上のように構成された本実施形態の縦型充填包装機１では、上述した図６と同様の工程で包装袋６６が製造される。
【００４７】
すなわち、筒状フィルム６０がフィルム送りローラ４８によって搬送されて、図４（ａ）に示すように、シゴキローラ４１および横シール装置２０がそれぞれ開いた状態で、投入パイプ６１から充填物６５が投入される。
【００４８】
充填物６５が所定量まで投入されたら、シゴキ装置４０の駆動機構部５０（図２参照）を作動させ、図４（ｂ）に示すように、シゴキローラ４１で筒状フィルム６０を挟み込んで充填物を分離する。そしてシゴキローラ４１を回転させて、充填物６５の存在しない扁平部６０ａを形成しながら筒状フィルム６０を下方に搬送する。
【００４９】
図４（ｃ）に示すように、扁平部６０ａが横シール装置２０のヒーター２６および受け部材２７に挟まれる位置まで送られたら筒状フィルム６０の搬送を停止し、横シール装置２０によって横シールして熱シール部６０ｂを形成して、カッター２２で熱シール部６０ｂを切断して１つの包装袋６６の製造を完了する。
【００５０】
また、この横シール装置２０による熱シール中に、次回分の包装袋６６に投入される充填物６５を、閉じたシゴキローラ４１によって密閉された筒状フィルム６０内に投入する。
【００５１】
そして、図４（ｄ）に示すように、熱シール装置２０を開き、シゴキローラ４１を開いてシゴキローラ４１上に保有された充填物６５を落下させる。
【００５２】
以上の一連の動作を繰り返して、包装袋６６が連続的に製造される。
【００５３】
本実施形態のシゴキローラ４１の開閉運動は、リンク機構５７を利用し、さらには駆動源のサーボモータＳＭの回転速度を適宜に制御することで、例えば、図５のグラフに示すような不等速運動させることが可能である。すなわち、シゴキローラ４１の開き始め（ｔ0−ｔ1間）および開き終わり（ｔ2−ｔ3間）の移動速度が遅く、中間（ｔ1−ｔ2間）に高速移動するように設定することができる。
【００５４】
こうすることで、図４（ｄ）に示すような充填物６５の落下工程においても、シゴキローラ４１の開き始めの速度が遅くなり、充填物６５はゆっくりと落下するため熱シール部６０ｂに加わる衝撃が低減し熱シール部６０ｂを破る恐れが軽減される。また、充填物６５の落下に伴う気泡の発生も最小限に抑えることができる。
【００５５】
これは充填物６５として、例えば、生牡蠣などの固形物を封入水とともに充填するような場合には特に有効である。なぜなら、生牡蠣などを筒状部フィルム６０に投入する時に気泡が発生すると、それらの気泡が生牡蠣に付着して浮力を発生させてしまう。その結果、横シール装置２0に生牡蠣が挟み込まれる可能性が高くなるからであり、さらには、充填物６５の落下の衝撃が大きければ生牡蠣そのものも損傷しやすいからである。
【００５６】
なお、図５において、サーボモータ駆動およびエアシリンダ駆動のいずれも、１つの包装袋６６を製造する１サイクルの時間は同じであり、ｔ0−ｔ6間の時間が１サイクルの時間となる。
【００５７】
以上説明したように、駆動機構部５０の駆動源をサーボモータＳＭとしているのでシゴキローラ４１の移動速度を適宜調整でき、充填物の落下の際の衝撃を最小限に抑えることができる。この場合、サーボモータＳＭの制御の変更は、物理機械的な操作を必要としないので容易である。そして、サーボモータＳＭ駆動である本実施形態のシゴキ装置４０は、エアシリンダ駆動と比較して駆動精度が向上する。さらに、エアシリンダに供給する空圧の点検および調整等も不要である。また、駆動アーム５１に弾性体であるスプリング５２を備えることでシゴキローラ４１が当接した際の衝撃を吸収するとともに、シゴキローラ４１の押圧をより安定的なものとすることができる。さらに、リンク機構５７は、トグルアーム５３を備えシゴキローラ４１が閉じた状態での安定性を向上させている。
【００５８】
なお、本実施形態ではサーボモータＳＭの回転速度を制御する形態について説明したが、充填物の流動性や包装袋の大きさなどに応じてシゴキローラ４１の開き量を適宜設定して充填物を落下させたときの衝撃を軽減させてもよい。例えば、水のように流動性の高い充填物の場合にはシゴキローラ４１の開き量を小さく設定し、一方、アンコのように流動性の低い充填物の場合はシゴキローラ４１の開き量を大きくするとよい。さらに、このようにシゴキローラ４１の開き量を適宜設定すればサイクルタイムの短縮に有利となる。
【００５９】
さらに、本発明は、上述した実施形態に示した構成に限定されるものではない。 例えば、本実施形態の縦型充填包装機１は、横シール装置２０が固定位置に配置され、間欠的に筒状フィルム６０を送って包装袋６６を製造するものであったが、横シール装置２０が筒状フィルム６０の搬送速度と同期した速度で移動しながら連続的に筒状フィルム６０を熱シールする形態であってもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の縦型充填包装機によれば、シゴキローラの開閉運動がサーボモータを駆動源としているので、サーボモータの回転を制御するだけで、容易にシゴキローラの開閉速度または開き量を変更することができる。さらに、サーボモータを駆動源としているので、シゴキローラの開閉運動は正確なものとなる。特に、本発明によればシゴキローラの開き始めの移動速度が比較的遅くなっているため、シゴキローラより上方に溜まっていた充填物がゆっくりと落下するようになっている。したがって、熱シール部に加わる衝撃を小さくすることができ、また、落下時に充填物内に混入される気泡の量を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の縦型充填包装機の一実施形態の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す縦型充填包装機のシゴキ装置のシゴキローラが閉じた状態を示す図である。
【図３】図１に示す縦型充填包装機のシゴキ装置のシゴキローラが開いた状態を示す図である。
【図４】図１に示す縦型充填包装機による包装袋の製造工程を示す模式図である。
【図５】図１に示す縦型充填包装機のシゴキローラの開閉速度を示すタイミング線図である。
【図６】シゴキローラの開閉運動の駆動源としてエアシリンダを使用する縦型充填包装機による包装袋の製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 縦型充填包装機
１０ 縦シール装置
２０ 横シール装置
２２ カッター
２６ ヒータバー
２７ 受け部材
４０ シゴキ装置
４１ シゴキローラ
４２ シゴキローラアーム
４３ ギア部
４４ アーム回転軸
４５ 駆動アーム連結部
４８ フィルム送りローラ
４９ シゴキ機構部
５０ 駆動機構部
５１ 駆動アーム
５２ スプリング
５３ トグルアーム
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 連結部
５４ 連結アーム
５５ クランクアーム
５５ａ 連結部
５７ リンク機構
５８、５９ ベース
６０ 筒状フィルム
６０ａ 扁平部
６０ｂ 熱シール部
６１ 投入パイプ
６５ 充填物
６６ 包装袋
ＳＭ サーボモータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状に成形したフィルム内に充填物を投入し、そのフィルムを熱シールすることで、充填物が充填された包装袋を製造する縦型充填包装機に関するものであり、特に、充填物の投入されたフィルムを押圧し扁平部を形成するシゴキローラの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の縦型充填包装機としては、図６（ｃ）に示すように、包装袋１６６に封入される充填物１６５を筒状フィルム１６０に投入する投入パイプ１６１と、対向移動して筒状フィルム１６０を挟み込み、筒状フィルム１６０内に投入された充填物１６５を分割するとともに、筒状フィルム１６０を下方に送るシゴキローラ１４１と、シゴキローラ１４１の下方に配置され、筒状フィルム１６０を幅方向に熱シールし、切断する横シール装置１２０とを有するものが知られている。
【０００３】
なお、シゴキローラ１４１は、不図示の駆動手段によって回転可能に設けられている。また、横シール装置１２０は、筒状フィルム１６０を挟んで対向移動される一対の部材からなり、一方の部材には熱シールのためのヒータ（不図示）が内蔵され、他方の部材にはカッター１２２が進退可能に設けられている。
【０００４】
上記構成の縦型充填包装機では、以下のような工程によって包装袋１６６が製造される。
【０００５】
まず、図６（ａ）に示すように、前回の熱シールによって筒状フィルム１６０の下端部に熱シール部１６０ｂが形成されている状態で、シゴキローラ１４１を開き、投入パイプ１６１から筒状フィルム１６０内に充填物１６５を投入する。
【０００６】
そして、所定量の充填物１６５が投入されたら充填を停止し、図６（ｂ）に示すように、シゴキローラ１４１を閉じ、筒状フィルム１６０を挟み込んでシゴキローラ１４１を回転させ、内部に充填物１６５が存在しない扁平部１６０ａを形成しながら筒状フィルム１６０を下方に送る。なお、シゴキローラ１４１によって筒状フィルム１６０をしごいた際に、シゴキローラ１４１の上方に残った充填物１６０は次回の包装工程で製造される包装袋１６６に投入されることになる。
【０００７】
筒状フィルム１６０を所定量送ったら、図６（ｃ）に示すように、横シール装置１２０を閉じて筒状フィルム１６０を熱シールして熱シール部１６０ｂを形成し、カッター１２２で熱シール部１６０ｂを切断して包装袋１６６を分離する。また、横シール装置１２０で熱シール部１６０ｂを形成する間に、次回の包装袋１６６に投入する充填物１６５を投入し、シゴキローラ１４１の上方に保有させる。
【０００８】
こうして一袋の包装袋１６６が製造されたら、図６（ｄ）に示すように、横シール装置１２０を開く。そして、シゴキローラ１４１を開いてシゴキローラ１４１上に溜められていた充填物１６５を筒状フィルム１６０に落下させる。
【０００９】
以上の一連の動作を繰り返すことで、包装袋を連続的に製造することができる。
【００１０】
上述したような製造工程で用いられるシゴキローラを備えた縦型充填包装機は種々実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−９５４０１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような縦型充填包装機のシゴキローラの開閉駆動源には、一般的にエアシリンダが使用されている。駆動源としてエアシリンダを用いると、比較的簡単な構造で包装機を製造できるという利点があるが、下記のような幾つかの問題点もある。
【００１３】
すなわち、エアシリンダでは、供給する空気の圧力および流量の変動が発生しやすいため、作動タイミングが変化したり、シゴキローラの加圧力がばらついたりすることがある。
【００１４】
また、エアシリンダを駆動源としたシゴキローラの開閉動作においては、通常、シゴキローラの移動は等速運動的なものとなる。さらに、一般的にシゴキローラの開き量（ストローク）は一定であり、開き量を変更するには装置を物理機械的に調整する必要があり、容易に変更することは難しい。
【００１５】
つまり、こうした特徴を有する従来のシゴキローラは、一定の可動範囲を等速運動的に開閉運動するものであった。したがって、上述したような、シゴキローラが開くと同時に一定量の充填物を落下させて筒状フィルムに充填物を投入する製造方法では、シゴキローラが瞬間的に開いてしまうので、充填物の落下の衝撃で筒状フィルム下端の熱シール部を破損する可能性が生じていた。
【００１６】
落下による衝撃の大きさは、充填物の流動性や充填量、また、シゴキローラの開き量などに大きく左右される。例えば、アンコのような流動性の低い充填物に比べ、水のように流動性が高い充填物の方が当然ながら落下時の衝撃は大きくなる。また、シゴキローラの開き量はより狭い方が落下時の衝撃を緩和できる。その上、シゴキローラの開き量が狭ければ、シゴキローラの移動距離は短くなるのでサイクルタイムの短縮化に有利である。ただし、シゴキローラの開き量が小さすぎると、アンコといった流動性の低い充填物を包装する際、シゴキローラ間の距離が狭いために落下しにくいという問題が発生する。
【００１７】
そこで本発明の目的は、充填物に応じてシゴキローラの開き量を適宜調整可能で、かつ、高精度なシゴキローラの開閉運動を実現する縦型充填包装機を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の縦型充填包装機は、充填物が投入された筒状フィルムをしごいて前記充填物を分割する一対のシゴキローラと、前記一対のシゴキローラを開閉運動させるための駆動機構部と、前記シゴキローラの下方に配置され前記筒状フィルムをその全幅にわたって熱シールする熱シール装置とを有し、前記一対のシゴキローラが開くと同時に、前記シゴキローラより上方に溜められた前記充填物が前記一対のシゴキローラの間を通って下方に落下する縦型充填包装機において、前記駆動機構部はサーボモータを駆動源とするとともに、前記シゴキローラの開き始めの移動速度が前記シゴキローラのその後の移動速度よりも相対的に遅くなるように、前記シゴキローラを移動させることを特徴とする。
【００２０】
本発明の縦型充填包装機によれば、シゴキローラを開閉運動させる駆動源がサーボモータであるので、サーボモータの回転量を制御するだけで、容易にシゴキローラの開き量を変更することができる。また、シゴキローラの開閉速度も適宜変更可能であるため、より効率的に包装袋を製造することができる。特に、シゴキローラの開き始めの移動速度が相対的に遅くなっているため、シゴキローラ上方に蓄えられていた充填物がゆっくり落下することとなる。したがって、筒状フィルム下端の熱シール部に加わる衝撃が小さくなるとともに、充填物の落下に伴う気泡の発生も抑えられる。
【００２１】
シゴキローラの開き量や開閉速度は、縦型充填包装機を物理機械的に調整するのではなく、サーボモータの制御を電気的に変更するだけなので作業は容易である。しかも、駆動源がサーボモータであるので、エアシリンダ駆動による開閉運動と比較し、シゴキローラの開閉運動はより正確となる。また、エアシリンダを駆動源とする場合に比べて、エアシリンダに供給する空気圧の調整なども不要である。
【００２２】
また、駆動機構部には、シゴキローラを支持するシゴキローラアームに連結する駆動アームを設け、この駆動アームは長手方向に伸縮自在に構成され、かつ、長手方向に伸縮自在な弾性体を有するものとする。こうすることで、２つのシゴキローラが当接し、シゴキローラアームの移動が停止しても、サーボモータの回転運動は弾性体によって吸収される。これにより、２つのシゴキローラの衝突の衝撃を緩和することができ、かつ、筒状フィルムを安定的に押圧することができる。また、この弾性体を交換することによって、シゴキローラの押圧力を適宜設定することができる。
【００２３】
さらに、シゴキローラの開閉運動が、駆動アームと一端を固定支持端とするトグルアームとを構成要素の一部とするリンク機構を介して行われるようにすれば、駆動源であるサーボモータの回転運動を効率よく伝達できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の縦型充填包装機の一実施形態の概略構成を示す正面図である。
【００２５】
図１に示す本実施形態の縦型充填包装機１は、シート状のフィルムを長手方向に熱シールして筒状フィルム６０を形成する縦シール装置１０と、筒状フィルム６０を押圧して扁平部６０ａを形成するシゴキ装置４０と、筒状フィルム６０の扁平部６０ａを幅方向に熱シールする横シール装置２０と、これらの装置の駆動を制御する制御装置（不図示）を備え、両端部を熱シール部６０ｂにより接合された包装袋６６を製造する装置である。
【００２６】
縦シール装置１０は、縦型充填包装機１の上方に配置され、例えば高周波などによってフィルムを半溶融状態にして熱シールする装置である。
【００２７】
縦シール装置１０の上方に配置される不図示の製袋ガイドによって筒状に形成されたシート状のフィルムの合わせ面を、縦シール装置１０によって熱シールして筒状フィルム６０が形成される。筒状フィルム６０は、充填物を投入するための投入パイプ６１に沿うように下方へ搬送される。そして、投入パイプ６１の終端部は、後述するシゴキローラ４１の上方に位置するように設けられている。
【００２８】
シゴキ装置４０は、縦シール装置１０の下方に設けられており、筒状フィルム６０を挟み込んで押圧する１対のシゴキローラ４１を備えたシゴキ機構部４９と、シゴキローラ４１を筒状フィルム６０に対して開閉移動させるための駆動機構部５０とで構成されている。また、シゴキローラ４１は、回転可能に設けられており、シゴキローラ４１で筒状フィルム６０を押圧した状態で回転することで、充填物６５の存在しない扁平部６０ａを形成しつつ筒状フィルム６０を下方に送る。
【００２９】
横シール装置２０は、シゴキ装置４０の下方に配置されており、筒状フィルム６０を間に置いて対向配置されたヒータバー２６と受け部材２７とを有し、それぞれ不図示の駆動手段によって筒状フィルムの送り方向と垂直な方向に進退移動する。ヒータバー２６は、電熱ヒーター等の加熱手段（不図示）を内蔵しており、一方の受け部材２７は、ヒータバー２６に対して進退可能に設けられたカッター２２を備えている。受け部材２７の、ヒータバー２６と対向する面には、加熱手段により半溶融状態となる筒状フィルム６０が受け部材２７に付着するのを防止するために、シリコンゴム（不図示）が貼り付けられている。また、ヒータバー２６の、カッター２２と対向する部位には、カッター２２が前進した際にカッター２２が進入可能な溝（不図示）が形成されている。
【００３０】
このように構成されたヒータバー２６および受け部材２７によって、筒状フィルム６０を挟み込んで押圧して加熱手段を駆動させて、筒状フィルム６０の幅方向に熱シール部６０ｂを形成して熱シールする。そして、カッター２２によって、熱シール部６０ｂの略中央部を筒状フィルムの幅方向に切断することで、切断された熱シール部６０ｂの一方は包装袋６６の密閉を完了する熱シール部６０ｂとなり、他方の熱シール部６０ｂは、次に形成される包装袋６６の片端を形成する熱シール部６０ｂとなる。
【００３１】
図２および図３を参照し、以下に本実施形態のシゴキ装置４０をより詳細に説明する。
【００３２】
本実施形態のシゴキ装置４０は、上述したようにシゴキ機構部４９と駆動機構部５０とで構成されており、図２に示す状態は、シゴキローラ４１が閉じた状態であり、図３に示す状態はシゴキローラ４１が開いた状態である。
【００３３】
シゴキ機構部４９は、１対のシゴキローラ４１と、それぞれのシゴキローラ４１を回転可能に支持するシゴキローラアーム４２と、筒状フィルム６０の搬送を行うフィルム送りローラ４８とを有している。
【００３４】
シゴキローラアーム４２は、縦型充填包装機１の基体（不図示）に固定されたベース５９の下側に、アーム回転軸４４を支点として回転可能に設けられている。それぞれのシゴキローラアーム４２には、アーム回転軸４４と同心円上に並ぶギア部４３が形成されており、シゴキローラアーム４２がベース５９に配置された状態で、互いに係合している。したがって、一方のシゴキローラアーム４２の回転に従動して他方のシゴキローラアーム４２も回転し、シゴキローラ４１が開閉運動する。また、一方のシゴキローラアーム４２のみに、後述する駆動手段が連結される駆動アーム連結部４５が形成されている。
【００３５】
ベース５９の上側には、フィルム送りローラ４８が筒状フィルム６０を挟むように対向配置されており、ベース５９に固定されたサーボモータ等の駆動手段（不図示）によって回転可能となっている。
【００３６】
さらに、フィルム送りローラ４８とシゴキローラ４１とは、例えばチェーンなどの駆動伝達手段（不図示）によって連結されており、フィルム送りローラ４８の回転に同期してシゴキローラ４１が回転する。なお、筒状フィルム６０の搬送は、シゴキローラ４１とフィルム送りローラ４８とを同時に使用して行ってもよいし、シゴキローラ４１を開いた状態でフィルム送りローラ４８のみによって行ってもよい。
【００３７】
シゴキローラアーム４２を開閉移動させる駆動機構部５０は、駆動源となるサーボモータＳＭと、サーボモータＳＭの回転運動をシゴキローラアーム４２の開閉運動に変換するリンク機構５７とを有している。
【００３８】
サーボモータＳＭは、シゴキ機構部４９のベース５９の側部に固定されたベース５８に配置され、不図示の制御装置が接続されてモータの回転方向、回転速度、および回転量を自在に調整できるように設けられている。
【００３９】
サーボモータＳＭの出力軸にはクランクアーム５５が固定されている。クランクアーム５５の端部に設けられた連結部５５ａには、第１リンク部材となる連結アーム５４が連結される。連結アーム５４の他端の連結部５３ｃには、第２リンク部材であるトグルアーム５３が連結される。トグルアーム５３は、連結アーム５４と連結する連結部５３ｃの他に２つの連結部５３ａ、５３ｂを備えており、連結部５３ｂがベース５８に固着され連結部５３ｂを支点として揺動する。
【００４０】
また、シゴキローラ４１が閉じた状態となるとき、駆動アーム連結部４５と、連結部５３ａと、連結部５３ｂとが略一直線上に並ぶように構成されている。このような構成にすることで、シゴキローラアーム４２の揺動はリンク機構５７に伝達されにくくなる。つまり、シゴキローラ４１による押圧をより正確なものとすることができる。
【００４１】
トグルアーム５３の連結部５３ａと、シゴキローラアーム４２に設けられた駆動アーム連結部４５とが、駆動アーム５１によって連結される。駆動アーム５１は長手方向に伸縮可能に構成され、さらにその伸縮方向に伸縮する弾性体の一例であるスプリング５２を備えている。
【００４２】
スプリング５２は、２つのシゴキローラ４１が当接しシゴキローラアーム４２の揺動が停止した後に、弾性変形してサーボモータＳＭから伝達されるエネルギーを吸収するものである。これによって、２つのシゴキローラ４１の衝突時の衝撃を緩和する。また、筒状フィルム６０に対するシゴキローラ４１の押圧力は、スプリング５２によって決定されるものであり、筒状フィルム６０や充填物６５の特性を考慮して適宜設定することが好ましい。
【００４３】
上述した連結アーム５４、トグルアーム５３、および駆動アーム５１とでリンク機構５７が構成され、サーボモータＳＭの回転運動が、シゴキローラアーム４２の揺動運動に変換されてシゴキローラ４１が開閉移動する。このようなリンク機構５７を用いることで、サーボモータＳＭの回転運動を効率よく伝達することができる。また、リンク機構５７を用いることでシゴキローラ４１の開閉移動は、移動端部で速度を落とすような不等速運動となり、動作の始動時および停止時の衝撃を緩和する。
【００４４】
図３に示す状態は、シゴキローラ４１間の距離が最大開き量ｄmaxとなった状態であり、図２に示すシゴキローラ４１が閉じた状態からサーボモータＳＭを１８０°回転させた状態である。
【００４５】
なお、本実施形態のシゴキ装置４０は、サーボモータＳＭの回転量を制御して、所定角度を往復回転運動するように設定することで、シゴキローラ４１間の開き量を０〜ｄmaxの範囲で変更可能である。すなわち、装置の機構を物理機械的に調整しなくても、制御装置を操作してサーボモータＳＭを制御することで容易に変更できる。なお、この場合、制御装置（不図示）に、予め幾つかの動作パターンを記憶させておくのが好ましい。
【００４６】
以上のように構成された本実施形態の縦型充填包装機１では、上述した図６と同様の工程で包装袋６６が製造される。
【００４７】
すなわち、筒状フィルム６０がフィルム送りローラ４８によって搬送されて、図４（ａ）に示すように、シゴキローラ４１および横シール装置２０がそれぞれ開いた状態で、投入パイプ６１から充填物６５が投入される。
【００４８】
充填物６５が所定量まで投入されたら、シゴキ装置４０の駆動機構部５０（図２参照）を作動させ、図４（ｂ）に示すように、シゴキローラ４１で筒状フィルム６０を挟み込んで充填物を分離する。そしてシゴキローラ４１を回転させて、充填物６５の存在しない扁平部６０ａを形成しながら筒状フィルム６０を下方に搬送する。
【００４９】
図４（ｃ）に示すように、扁平部６０ａが横シール装置２０のヒーター２６および受け部材２７に挟まれる位置まで送られたら筒状フィルム６０の搬送を停止し、横シール装置２０によって横シールして熱シール部６０ｂを形成して、カッター２２で熱シール部６０ｂを切断して１つの包装袋６６の製造を完了する。
【００５０】
また、この横シール装置２０による熱シール中に、次回分の包装袋６６に投入される充填物６５を、閉じたシゴキローラ４１によって密閉された筒状フィルム６０内に投入する。
【００５１】
そして、図４（ｄ）に示すように、熱シール装置２０を開き、シゴキローラ４１を開いてシゴキローラ４１上に保有された充填物６５を落下させる。
【００５２】
以上の一連の動作を繰り返して、包装袋６６が連続的に製造される。
【００５３】
本実施形態のシゴキローラ４１の開閉運動は、リンク機構５７を利用し、さらには駆動源のサーボモータＳＭの回転速度を適宜に制御することで、例えば、図５のグラフに示すような不等速運動させることが可能である。すなわち、シゴキローラ４１の開き始め（ｔ0−ｔ1間）および開き終わり（ｔ2−ｔ3間）の移動速度が遅く、中間（ｔ1−ｔ2間）に高速移動するように設定することができる。
【００５４】
こうすることで、図４（ｄ）に示すような充填物６５の落下工程においても、シゴキローラ４１の開き始めの速度が遅くなり、充填物６５はゆっくりと落下するため熱シール部６０ｂに加わる衝撃が低減し熱シール部６０ｂを破る恐れが軽減される。また、充填物６５の落下に伴う気泡の発生も最小限に抑えることができる。
【００５５】
これは充填物６５として、例えば、生牡蠣などの固形物を封入水とともに充填するような場合には特に有効である。なぜなら、生牡蠣などを筒状部フィルム６０に投入する時に気泡が発生すると、それらの気泡が生牡蠣に付着して浮力を発生させてしまう。その結果、横シール装置２0に生牡蠣が挟み込まれる可能性が高くなるからであり、さらには、充填物６５の落下の衝撃が大きければ生牡蠣そのものも損傷しやすいからである。
【００５６】
なお、図５において、サーボモータ駆動およびエアシリンダ駆動のいずれも、１つの包装袋６６を製造する１サイクルの時間は同じであり、ｔ0−ｔ6間の時間が１サイクルの時間となる。
【００５７】
以上説明したように、駆動機構部５０の駆動源をサーボモータＳＭとしているのでシゴキローラ４１の移動速度を適宜調整でき、充填物の落下の際の衝撃を最小限に抑えることができる。この場合、サーボモータＳＭの制御の変更は、物理機械的な操作を必要としないので容易である。そして、サーボモータＳＭ駆動である本実施形態のシゴキ装置４０は、エアシリンダ駆動と比較して駆動精度が向上する。さらに、エアシリンダに供給する空圧の点検および調整等も不要である。また、駆動アーム５１に弾性体であるスプリング５２を備えることでシゴキローラ４１が当接した際の衝撃を吸収するとともに、シゴキローラ４１の押圧をより安定的なものとすることができる。さらに、リンク機構５７は、トグルアーム５３を備えシゴキローラ４１が閉じた状態での安定性を向上させている。
【００５８】
なお、本実施形態ではサーボモータＳＭの回転速度を制御する形態について説明したが、充填物の流動性や包装袋の大きさなどに応じてシゴキローラ４１の開き量を適宜設定して充填物を落下させたときの衝撃を軽減させてもよい。例えば、水のように流動性の高い充填物の場合にはシゴキローラ４１の開き量を小さく設定し、一方、アンコのように流動性の低い充填物の場合はシゴキローラ４１の開き量を大きくするとよい。さらに、このようにシゴキローラ４１の開き量を適宜設定すればサイクルタイムの短縮に有利となる。
【００５９】
さらに、本発明は、上述した実施形態に示した構成に限定されるものではない。 例えば、本実施形態の縦型充填包装機１は、横シール装置２０が固定位置に配置され、間欠的に筒状フィルム６０を送って包装袋６６を製造するものであったが、横シール装置２０が筒状フィルム６０の搬送速度と同期した速度で移動しながら連続的に筒状フィルム６０を熱シールする形態であってもよい。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の縦型充填包装機によれば、シゴキローラの開閉運動がサーボモータを駆動源としているので、サーボモータの回転を制御するだけで、容易にシゴキローラの開閉速度または開き量を変更することができる。さらに、サーボモータを駆動源としているので、シゴキローラの開閉運動は正確なものとなる。特に、本発明によればシゴキローラの開き始めの移動速度が比較的遅くなっているため、シゴキローラより上方に溜まっていた充填物がゆっくりと落下するようになっている。したがって、熱シール部に加わる衝撃を小さくすることができ、また、落下時に充填物内に混入される気泡の量を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の縦型充填包装機の一実施形態の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す縦型充填包装機のシゴキ装置のシゴキローラが閉じた状態を示す図である。
【図３】図１に示す縦型充填包装機のシゴキ装置のシゴキローラが開いた状態を示す図である。
【図４】図１に示す縦型充填包装機による包装袋の製造工程を示す模式図である。
【図５】図１に示す縦型充填包装機のシゴキローラの開閉速度を示すタイミング線図である。
【図６】シゴキローラの開閉運動の駆動源としてエアシリンダを使用する縦型充填包装機による包装袋の製造工程を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 縦型充填包装機
１０ 縦シール装置
２０ 横シール装置
２２ カッター
２６ ヒータバー
２７ 受け部材
４０ シゴキ装置
４１ シゴキローラ
４２ シゴキローラアーム
４３ ギア部
４４ アーム回転軸
４５ 駆動アーム連結部
４８ フィルム送りローラ
４９ シゴキ機構部
５０ 駆動機構部
５１ 駆動アーム
５２ スプリング
５３ トグルアーム
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ 連結部
５４ 連結アーム
５５ クランクアーム
５５ａ 連結部
５７ リンク機構
５８、５９ ベース
６０ 筒状フィルム
６０ａ 扁平部
６０ｂ 熱シール部
６１ 投入パイプ
６５ 充填物
６６ 包装袋
ＳＭ サーボモータ
Claims (3)
- 充填物が投入された筒状フィルムをしごいて前記充填物を分割する一対のシゴキローラと、前記一対のシゴキローラを開閉運動させるための駆動機構部と、前記シゴキローラの下方に配置され前記筒状フィルムをその全幅にわたって熱シールする熱シール装置とを有し、前記一対のシゴキローラが開くと同時に、前記シゴキローラより上方に溜められた前記充填物が前記一対のシゴキローラの間を通って下方に落下する縦型充填包装機において、
前記駆動機構部は、サーボモータを駆動源とするとともに、前記シゴキローラの開き始めの移動速度が前記シゴキローラのその後の移動速度よりも相対的に遅くなるように、前記シゴキローラを移動させることを特徴とする縦型充填包装機。 - 前記駆動機構部は、前記シゴキローラを支持するシゴキローラアームに連結する駆動アームを有し、前記駆動アームは、長手方向に伸縮自在に構成され、かつ、伸縮自在な弾性体を着脱可能に備える、請求項１に記載の縦型充填包装機。
- 前記駆動機構部は、前記駆動アームと、一端を固定支持端とするトグルアームとを構成要素の一部とするリンク機構を有する、請求項１または２に記載の縦型充填包装機。
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