JP3984034B2 - 縦型包装機における製袋方法及び縦型製袋包装機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、袋を成形しながら該袋に物品を充填する縦型製袋包装機に関し、該製袋包装機の汎用性を改良する技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
スナック菓子等の袋詰商品の生産に用いられる縦型製袋包装機は、帯状の包材を上方から物品が投入されるチューブの周囲で上下に長い筒状に曲成し、該筒状包材に物品を充填しつつ、該筒状包材を縦横にシールして袋にしていくものである。その場合に、日本国特許第2537360号公報や特開平6−239311号公報等に開示されるように、筒状包材は、一般に、チューブの側方に配設されたローラやベルト等の搬送手段で下方に引き降ろされて搬送される。
【0003】
このとき、縦シールは、互いに重なり合った包材の両側縁部をシールするものであり、その重なり代は筒状包材の長手方向に延びるから、わざわざ縦シール装置を動かさなくても筒状包材を縦方向に搬送することで連続的に該筒状包材を縦シールすることができる。これに対し、横シールは、1対のシールジョーで筒状包材を長手方向と直交する幅方向に所定時間挟み込んで熱と圧とによりシールするものであり、袋が出来上がったときにはその上端部又は下端部を形成するものであるから、原則的には、筒状包材の搬送を停止しないと横シールをすることができない。筒状包材を搬送しながら横シールしようとすると、シールジョーを包材と一緒に縦方向に同速度で移動させる必要がある。
【0004】
そこで、1つには、筒状包材を間欠的に搬送し、その搬送の停止中に1対のシールジョーを対接させて筒状包材を横シールすることが行われている。この方式では、筒状包材は、袋の長さだけ間欠的に搬送される。シールジョーは、水平方向に対接したり(閉じたり)離間したり(開いたり)する開閉運動はするが、筒状包材と一緒に縦方向に移動しなくてもよい。この間欠搬送方式では、一般に、処理個数が低くなる反面、包材の搬送とジョーの開閉とをそれぞれ無関係に動作させることができるので、横シール時間を十分長くとって厚手の包材でも良好に横シールすることができるし、また、どのような長さの袋にも対応することが可能である。
【0005】
この間欠搬送方式に対し、筒状包材を連続的に搬送しながらシールジョーを対接させて横シールする方式として、包材の搬送速度を等速とする(一定速度に維持する)ものと、包材の搬送速度を搬送中に増減変化させるものとが知られている。いずれにしても、これらの連続搬送方式では、シールジョーは、相互に対接及び離間するための開閉運動の他、例えば筒状包材と接触する期間中は該包材と一緒に縦方向に移動する。特に、相互に対接して包材を間に挟み込む横シール中は該包材と一体となるよう同速度で移動する。
【0006】
そのうち、等速連続搬送方式は、動作がシンプルで、起動時や停止時でも制御が複雑化しない。しかも、包材の蛇行が抑制され、包材に局所的に大きな張力が作用することが低減され、高速運転に向く。
【0007】
一方、速度可変連続搬送方式は、筒状包材とシールジョーとの間に縦方向の相対速度を発生させることができるので、横シール以外の他の作業、例えば良好な包装を実現するための補助的な前処理作業を行うことが可能となる。例えば、シールジョーを対接させて筒状包材を横シールする前に、該ジョーと包材とを接触させている状態で、筒状包材の搬送速度をジョーの移動速度よりも小さくすると、シールジョーで筒状包材を下方にしごくことができ、これにより、該筒状包材にすでに充填された内容物をジョーが噛み込むという問題を防ぐことが可能となる。逆に、筒状包材の搬送速度をジョーの移動速度よりも大きくすると、シールジョーで筒状包材を上方にしごいて該包材の底部をたるませることができ、これにより、該筒状包材に次に投入される物品を効率よく充填させることが可能となる。
【0008】
ただし、このような前処理作業は、シールジョーの縦移動速度を増減変化させることでも行えるから、速度可変搬送方式に限らず、等速搬送方式でシールジョーの移動速度を制御することによっても実現可能である。また、筒状包材とシールジョーとの間に縦方向の相対速度が生じればよいのであるから、連続搬送方式に限らず、間欠搬送方式で包材の停止中にシールジョーを移動させたり、あるいはシールジョーの停止中に包材を搬送することによっても実現可能である。もっとも、速度可変搬送方式の場合は、ことさらシールジョーの縦移動速度を増減変化させなくても済む。
【0009】
等速連続搬送方式及び速度可変連続搬送方式を含む連続搬送方式一般の製袋包装機としてはDモーション機やボックスモーション機が代表的である。Dモーション機は、各シールジョーを旋回させ、旋回円同士がオーバーラップする範囲でシールジョーを対接させる。対接期間中、旋回円中心を互いに近づけたり遠ざけたりして、ジョーの対接面を包材の搬送方向に直線移動させる。その結果、シールジョーは1サイクル動作において略D字状の軌跡を描く。ボックスモーション機は、シールジョーを対接及び離間する方向に直線往復移動させ、且つ、筒状包材の搬送方向に直線往復移動させる。シールジョーはそれらの移動の組み合わせにより1サイクル動作において略四辺形ないし長円形の軌跡を描く。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、消費者の嗜好の多様性や、それに伴う商品の差別化等により、少量多品種生産が頻繁である。その結果、ある商品の生産では、包材が厚いため横シール時間を長くとることが包装機の動作条件とされ、別の商品の生産では、内容物が嵩高いためしごき作業を行うことが必須とされ、また別の商品の生産では生産能力が重要視されたりする。
【0011】
しかし、従来は、例えばボックスモーション機の場合、シールジョーの開閉動作と縦移動動作とが連動しているから、1サイクル動作中にシールジョーを開閉させるためには必ず包材の搬送方向に該ジョーを縦移動させなければならない。換言すれば、シールジョーを包材の搬送方向に停止させた状態で、開閉のみ行わせることができないのである。特に、Dモーション機の場合は、シールジョーを旋回させることが開閉動作でもありまた縦移動動作でもあるから、機構的にシールジョーの開閉と縦移動とは不可分である。
【0012】
よって、このような連続搬送方式の包装機を用いて、例えば厚みの大きい包材を長い時間をかけて横シールするためには、包材を搬送している途中及びシールジョーを移動させている途中で、該包材の搬送及びシールジョーの移動をいったん停止させるというような、本来の運転形態にはない緊急避難的な動作を行わなければならない。しかもそのような動作は予めプログラムされていないのが通例であるから、ほとんどの場合、包装機の1サイクル動作を作業員がマニュアルで管理しなければならず、実用に耐え得るものではない。
【0013】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、多種多様な生産品目及びそれに伴う包装機の動作条件に応じて各種の運転方式を1機で実現させることのできる製袋方法、及び該製袋方法の実施に用いることのできる汎用性に優れた使い勝手のよい縦型製袋包装機を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項1に記載の発明は、上下に延びる筒状包材を1対の横シール部材で挟んで横シールする縦型包装機における製袋方法であって、前記筒状包材の縦方向の搬送モードを切り替え、第1の搬送モードに切り替えたときは、前記筒状包材を間欠搬送させると共に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止中に対接させ、第2の搬送モードに切り替えたときは、前記筒状包材を搬送速度を可変に連続搬送させると共に、前記筒状包材の第1の速度での搬送中は前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させ、その後、前記筒状包材の第2の速度での等速搬送中は前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ対接させ、第3の搬送モードに切り替えたときは、前記筒状包材を等速で連続搬送させると共に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ対接させることを特徴とする。
【0015】
次に、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、第3の搬送モードに切り替えたときは、先に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させることを特徴とする。
【0016】
次に、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、第1の搬送モードに切り替えたときは、先に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止前に前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させることを特徴とする。
【0017】
この製袋方法によれば、少なくとも、筒状包材の縦方向の搬送と、筒状包材の横シールとを行って製袋する場合に、筒状包材の間欠搬送と、速度可変連続搬送と、等速連続搬送とを切り替えて製袋するので、例えば、筒状包材の搬送方式として間欠搬送方式を選択したときは(第1の搬送モードに切り替えたときは)、厚みの大きい包材を十分長い時間をかけて横シールすることができ、速度可変連続搬送方式を選択したときは(第2の搬送モードに切り替えたときは)、嵩高い内容物にしごき動作をかけることができ、等速連続搬送方式を選択したときは(第3の搬送モードに切り替えたときは)、商品を高速生産することができる。その結果、多種多様な生産品目及びそれに伴う包装機の動作条件に応じて各種の運転方式を1機で選択的に実現させることが可能となる。
【0018】
また、間欠搬送方式を選択したときは(第1の搬送モードに切り替えたときは)、筒状包材の停止中に横シールを行うから、例えば厚みの大きい包材を十分長い時間をかけて横シールすることができる。一方、連続搬送方式を選択したときは、等速方式の場合(第3の搬送モードの場合)も速度可変方式の場合(第2の搬送モードの場合)も、筒状包材を等速で搬送している期間中に横シールを行うから、該包材と同速度で移動するシール部材の縦移動速度もまた等速となり、横シール中における包材の搬送制御及びシール部材の移動制御が極力簡素化する。
【0019】
また、筒状包材の搬送速度又は横シール部材の移動速度(いずれもゼロを含む)の少なくとも一方を増減変化させることにより、シール部材で筒状包材を下方にしごいたり、シール部材で筒状包材の底部をたるませる等の前処理作業が行える。
【0020】
特に、筒状包材の搬送速度を変化させる場合は、横シール部材の移動速度を変化させなくて済み、あるいは横シール部材の移動速度の変化を大きくしなくて済むから、横シール部材を支持する機構、あるいは横シール部材を縦方向に移動させる機構の耐久性が向上する。また、横シール部材の移動速度を変化させる場合は、少なくともこの前処理作業の期間中は、筒状包材の搬送速度を変化させなくて済み、あるいは筒状包材の搬送速度の変化を大きくしなくて済むから、包材の蛇行を抑制・防止できる。
【0021】
次に、請求項4に記載の発明は、上下に延びる筒状包材を縦方向に搬送する搬送手段と、前記筒状包材を挟んで横シールする1対の横シール部材と、該1対の横シール部材を水平方向に移動させて対接及び離間させる横移動手段と、前記1対の横シール部材を縦方向に移動させる縦移動手段と、前記搬送手段と横移動手段と縦移動手段とを制御する制御手段とを有する縦型製袋包装機であって、前記搬送手段、前記横移動手段及び前記縦移動手段の駆動源としてそれぞれ搬送用サーボモータ、横移動用サーボモータ及び縦移動用サーボモータを備えていると共に、前記筒状包材の搬送モードを切り替える切替手段を備え、前記制御手段は、前記切替手段で第1の搬送モードに切り替えられたときは、前記搬送用サーボモータを制御して前記筒状包材を間欠搬送させると共に、前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止中に対接させ、第2の搬送モードに切り替えられたときは、前記搬送用サーボモータを制御して前記筒状包材を搬送速度を可変に連続搬送させると共に、前記筒状包材の第1の速度での搬送中は前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させ、その後、前記筒状包材の第2の速度での等速搬送中は前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を対接させ、第3の搬送モードに切り替えられたときは、前記搬送用サーボモータを制御して前記筒状包材を等速で連続搬送させると共に、前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を対接させることを特徴とする。
【0022】
次に、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、前記制御手段は、前記切替手段で第3の搬送モードに切り替えられたときは、前記制御の前に、前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させることを特徴とする。
【0023】
次に、請求項6に記載の発明は、請求項4又は5に記載の発明において、前記制御手段は、前記切替手段で第1の搬送モードに切り替えられたときは、前記制御の前に、前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止前に前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させることを特徴とする。
【0024】
この包装機によれば、筒状包材の縦方向の搬送と、1対の横シール部材の開閉(水平方向の横移動)と、同じく1対の横シール部材の前記包材搬送方向に沿う移動(上下方向の縦移動)とがそれぞれ可能に構成されている場合に、筒状包材の間欠搬送と、速度可変連続搬送と、等速連続搬送とが切り替え可能であるので、例えば、筒状包材の搬送方式として間欠搬送方式を選択したときは(第1の搬送モードに切り替えられたときは)、厚みの大きい包材を十分長い時間をかけて横シールすることができ、速度可変連続搬送方式を選択したときは(第2の搬送モードに切り替えられたときは)、嵩高い内容物にしごき動作をかけることができ、等速連続搬送方式を選択したときは(第3の搬送モードに切り替えられたときは)、商品を高速生産することができる。その結果、多種多様な生産品目及びそれに伴う包装機の動作条件に応じて各種の運転方式を1機で選択的に実行することが可能となり、汎用性に優れた使い勝手のよい製袋包装機が提供され、運転方式毎に全ての機種の包装機を揃える必要がなくなる。
【0025】
また、間欠搬送方式を選択したときは(第1の搬送モードに切り替えられたときは)、筒状包材の停止中に横シールを行うから、例えば厚みの大きい包材を十分長い時間をかけて横シールすることができる。一方、連続搬送方式を選択したときは、等速方式の場合(第3の搬送モードの場合)も速度可変方式の場合(第2の搬送モードの場合)も、筒状包材を等速で搬送している期間中に横シールを行うから、該包材と同速度で移動するシール部材の縦移動速度もまた等速となり、横シール中における包材の搬送制御及びシール部材の移動制御が極力簡素化する。
【0026】
また、筒状包材の搬送速度又は横シール部材の移動速度(いずれもゼロを含む)の少なくとも一方を増減変化させることにより、シール部材で筒状包材を下方にしごいたり、シール部材で筒状包材の底部をたるませる等の前処理作業が行える。
【0027】
特に、筒状包材の搬送速度を変化させる場合は、横シール部材の移動速度を変化させなくて済み、あるいは横シール部材の移動速度の変化を大きくしなくて済むから、横シール部材を支持する機構、あるいは横シール部材を縦方向に移動させる縦移動手段の耐久性が向上する。また、横シール部材の移動速度を変化させる場合は、少なくともこの前処理作業の期間中は、筒状包材の搬送速度を変化させなくて済み、あるいは筒状包材の搬送速度の変化を大きくしなくて済むから、包材の蛇行を抑制・防止できる。
【0028】
次に、請求項7に記載の発明は、請求項4から6のいずれかに記載の発明において、当該包装機の動作条件を指定する指定手段を備え、前記切替手段は、前記指定手段で指定された動作条件に応じて筒状包材の搬送モードを自動的に切り替えることを特徴とする。
【0029】
この発明によれば、包装機の動作条件を例えば生産品目等に応じて指定しさえすれば、それに最適な搬送モードが自動的に選択され、実行されるから、いちいち作業員が次の生産品目を見て経験やカンで搬送モードを選択したり、選択した搬送モードにマニュアルで切り替えたりしなくて済む。よって、オペレータスキルに影響されずに常に最適な搬送モードで包装機が運転される。
【0030】
次に、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、前記動作条件は、当該包装機の能力、横シールに必要な時間、袋の長さ又は包材の厚みのうち少なくとも1つであることを特徴とする。
【0031】
これらの発明によれば、指定することのできる動作条件の数例が具体化される。例えば包装機の能力が指定されたときは、例えば高速運転に向く等速連続搬送方式(第3の搬送モード)が優先的に選択される。これに対し、横シール時間、袋長さ、包材厚み等が指定されたときは、例えば包材の搬送動作とシール部材の開閉動作とがそれぞれ自由に設定できる間欠搬送方式(第1の搬送モード)が優先的に選択される。以下、発明の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【0032】
【発明の実施の形態】
この実施の形態においては、本発明は、図1に示す縦型製袋包装機1に適用されている。この製袋包装機1は、正面中央に上下に延びるチューブ2を有し、該チューブ2の周囲で筒状のフィルムFが垂下する。この筒状フィルムFはチューブ2の上部に備えられた図示しないフォーマによって帯状のフィルムが曲成されてできたものである。帯状フィルムはこの包装機1の後部にセットされたフィルムロールから繰り出されて前記フォーマに供給される。
【0033】
筒状フィルムFはチューブ2の左右側方に配設された1対のプルダウンベルト3,3(図1には左側のもののみ図示)の走行により下方に引き降ろされつつ、チューブ2の正面側に配設された縦シール装置4により重なり合った両側縁部が縦シールされ、且つ、チューブ2の下方に配設された横シール装置5により幅方向に横シールされて袋Xとなる。その間、横シールと横シールとの間にチューブ2の上方から投入された物品が袋Xに充填される。袋Xは横シール装置5に内蔵された図示しないカッタにより1つづつ切り離され、さらに生産ラインの下流に運ばれる。
【0034】
この包装機1では、前記プルダウンベルト3,3や該ベルト3,3を巻き掛けたプーリ3a,3a(図3参照)及び該プーリ3a,3aを矢印d,d方向に回転させるフィルム搬送用サーボモータ6(図7参照)等によって、上下に延びる筒状フィルムFを縦方向に搬送する搬送手段(符号Zとする)が構成されている。
【0035】
図2に示すように、横シール装置5は前後1対のシールジョー11a,11bを備える。シールジョー11a,11bは左右に水平に延び、それぞれベース12a,12bに取り付けられている。ベース12a,12bは支持ユニット13に前後に水平に移動自在に支持されている。例えば後側のジョーベース12bには前記カッタが収容されている。
【0036】
支持ユニット13は接続フレーム14で接続された左右1対の支持ブロック15,15を有する。各ブロック15を前後に延びる支持ロッド16が摺動自在に挿通している。支持ロッド16,16の前端部に前側のジョーベース12aが掛け渡され、後端部に接続用のベース17が掛け渡されている。各支持ロッド16はブロック15から前方に延設されたアーム部18で支えられて水平姿勢が保たれている。後側のジョーベース12bがこのアーム部18,18とブロック15,15との間において支持ロッド16,16に摺動自在に嵌合している。
【0037】
シールジョー11a,11bはクランク機構により前後に往復移動される。すなわち、図3に示すように、接続フレーム14の上面からスプライン軸20の上端部が上方に突出し、該スプライン軸20の突出端部にクランク21が嵌合している。図2に示すように、クランク21の一方の回転端部と接続用ベース17との間に前側ジョー11aのためのリンク22aが備えられ、クランク21の他方の回転端部と後側ジョーベース12bとの間に後側ジョー11bのためのリンク22bが備えられている。
【0038】
図2に示すように、シールジョー11a,11bが相互に離間した状態から、スプライン軸20が矢印a方向に回転すると、クランク21も一体に同方向aに回転し、その回転がリンク22a,22bによって前後方向の直線運動に変換される。そのうち前側ジョー用リンク22aは接続用ベース17を後方に押圧し、これにより、該接続用ベース17と左右1対の支持ロッド16と前側ジョーベース12aとで構成される枠構造全体を後方に移動させ、前側のシールジョー11aを後方に水平移動させる。一方、後側ジョー用リンク22bは後側ジョーベース12bを前方に押圧し、これにより、後側のシールジョー11bを前方に水平移動させる。
【0039】
クランク21の回転中心から各リンク22a,22bの連結点までの距離は同じであり、且つ、リンク22a,22bの形状も同じである。よって、単一のスプライン軸20の回転により、前後1対のシールジョー11a,11bは、同時に、相互に逆方向に、同距離だけ移動する。その結果、図4に実線で示すように、シールジョー11a,11bは筒状フィルムFを間に挟み込んで対接する(閉じる)。そして、この対接時に熱と圧とによって筒状フィルムFを横シールする。
【0040】
この状態から、スプライン軸20が矢印b方向に回転すると、前記とは逆に、前側のシールジョー11aは前方に水平移動し、後側のシールジョー11bはこれと同時に同距離だけ後方に水平移動する。その結果、図2に示すように、シールジョー11a,11bは相互に離間する(開く)。
【0041】
この包装機1では、前記クランク21やリンク22a,22b等によって、シールジョー11a,11bを水平に移動させる(開閉させる)水平移動機構(符号hとする)が構成されている。そして、支持ユニット13は、この水平移動機構hとシールジョー11a,11bとを支持している。
【0042】
図3に示すように、スプライン軸20は直立し、支持ユニット13の接続フレーム14を上下に貫通している。包装機1の本体1aの正面に上下1対の水平ビーム42a,42bが架設され、そのうちの下側のビーム42bの内面に軸受27が設けられて、該軸受27によりスプライン軸20の下部が回転自在に支持されている。
【0043】
図1に示すように、スプライン軸20の下端部にタイミングプーリ26が取り付けられ、該タイミングプーリ26と、水平移動用(ジョー開閉用)サーボモータ23の出力軸に取り付けられたタイミングプーリ24との間に、タイミングベルト25が巻き掛けられている。すなわち、サーボモータ23の駆動によりスプライン軸20がa,b方向に回転し、シールジョー11a,11bが開閉する。サーボモータ23は図示しないブラケット等により包装機本体1aに据え付けられている。
【0044】
この包装機1では、前記水平移動機構hとサーボモータ23とによって、1対のシールジョー11a,11bを水平方向に移動させて対接及び離間させる横移動手段(符号Hとする)が構成されている。
【0045】
図3に示すように、上下の水平ビーム42a,42bに取付ブロック43,43,44,44を介して左右1対のガイドロッド45,45が備えられている。各ガイドロッド45は前記スプライン軸20と平行に直立し、それぞれ支持ユニット13の支持ブロック15を上下に貫通している。これにより、支持ユニット13は2本のガイドロッド45,45と1本のスプライン軸20とで3点支持されている。しかも、図2に示すように、これらのガイドロッド45,45及びスプライン軸20が平面視で3角形の頂点に位置しているから、支持ユニット13は面で安定に支持されている。
【0046】
支持ユニット13はクランク−リンク機構により前記ロッド45,45及び軸20に沿って上下に往復移動される。すなわち、図3に示すように、包装機本体1aから左右1対の縦壁36,36が立設されている。図2に示すように、該縦壁36,36間にクランクシャフト35が回転自在に掛け渡されている。クランクシャフト35の両端にクランクアーム37,37が取り付けられている。図1に示すように、各クランクアーム37の回転端部に中間リンク40の一端が連結されている。中間リンク40の他端は揺動リンク39の長さ方向中ほどに連結されている。
【0047】
図2に示すように、縦壁36,36間に揺動支点用のシャフト38もまた回転自在に掛け渡されている。この揺動支点用シャフト38の両端に前記揺動リンク39,39の一端が取り付けられている。図1に示すように、各揺動リンク39の揺動端部に第2の中間リンク41を介して支持ユニット13の支持ブロック15が連結されている。
【0048】
包装機本体1a上に上下移動用(ジョー昇降用)サーボモータ31が据え付けられ、該モータ31の出力軸に取り付けられたタイミングプーリ32と、前記クランクシャフト35に取り付けられたタイミングプーリ34との間に、タイミングベルト33が巻き掛けられている。すなわち、サーボモータ31の駆動によりクランクシャフト35がc方向に回転し、支持ユニット13が上下移動する。その際、クランクアーム37の回転により、中間リンク40が上下に移動し、揺動リンク39を上下に揺動させる。揺動リンク39は、第2の中間リンク41で円弧運動と直線運動とのこじれを吸収させながら、支持ユニット13全体、ひいては横シールジョー11a,11bや水平移動機構H等を上下に往復移動させる。
【0049】
図1は支持ユニット13が上死点にある状態を示し、図5は下死点にある状態を示す。なお、詳しくは図示していないが、上死点では、シールジョー11a,11bは、例えばすぐに横シールが開始するのでやや閉じ気味である。また、下死点では、シールジョー11a,11bは、例えばすでに横シールが終了したのでやや開き気味である。
【0050】
この包装機1では、前記クランクアーム37や複数のリンク39〜41等によって、支持ユニット13を上下に移動させる(昇降させる)上下移動機構(符号vとする)が構成されている。そして、該上下移動機構vとサーボモータ31とによって、1対のシールジョー11a,11bを筒状フィルムFの搬送方向に沿う縦方向に移動させる縦移動手段(符号Vとする)が構成されている。
【0051】
なお、スプライン軸20と、支持ユニット13の接続フレーム14との係合部(図3に符号Aで示す)には、周知のボールスプラインが用いられている。すなわち、図6にやや詳しく示すように、クランク21がボールスプライン81と直接つながり、スプライン軸20の回転伝達にあずかる。スプライン軸20と接続フレーム14との間には、クロスローラベアリング82と外側ハウジング83とが存在し、スプライン軸20と接続フレーム14とは直接接触していない。つまり、スプライン軸20の回転については縁切りされている。ただし、上下の直動方向にのみ摺動自在である。これにより、スプライン軸20は、水平移動機構hへの駆動力の伝達と、支持ユニット13の上下移動のガイドとを支障なく達成できる。
【0052】
この包装機1では、シールジョー11a,11bは、横移動手段Hによって対接又は離間(開閉)するように水平移動され、縦移動手段Vによって支持ユニット13と共に上下移動される。これにより、シールジョー11a,11bは、図1に符号S,Sで軌跡を示すように、側面視で四辺形ないし長円形のボックスモーションを実行する。
【0053】
なお、この包装機1では、支持ユニット13の上下方向の移動を案内する1対のガイドロッド45,45を備えた上に、水平移動機構hを駆動させるために本来備えた前記スプライン軸20が前記1対のガイドロッド45,45と平行に支持ユニット13を上下に貫通していてガイドロッドとしても機能している。ゆえに、余分な部材を新設することなく、部材の共通化、部品点数の削減、構造の簡素化を達成しつつ、支持ユニット13を3点で、しかも面で支持することができ、該支持ユニット13の姿勢の安定化ないし上下移動の円滑化が図られ、ひいては該支持ユニット13及びシールジョー11a,11bの上下の高速運転が確保される。
【0054】
図7に示すように、この包装機1には、フィルム搬送手段Z(フィルム搬送用サーボモータ6)と、ジョー縦移動手段V(ジョー昇降用サーボモータ31)と、ジョー横移動手段H(ジョー開閉用サーボモータ23)とを制御するコントロールユニット100が備えられている。コントロールユニット100は、フィルム搬送手段Zに対する制御として、筒状フィルムFを間欠的に搬送する低速モード(間欠搬送方式:第1の搬送モード)、筒状フィルムFを搬送速度可変で連続的に搬送する中速モード(速度可変連続搬送方式:第2の搬送モード)、及び筒状フィルムFを等速で連続的に搬送する高速モード(等速連続搬送方式:第3の搬送モード)の各動作プログラムをメモリに格納している。
【0055】
図8に示すように、コントロールユニット100は、低速モードを実行するときは、筒状フィルムFを停止させている間に(時刻tb〜ta)、横移動手段Hでシールジョー11a,11bを対接させて横シールを行う(横シール時間TS:時刻tc〜td)。一方、中速モード及び高速モードを実行するときは、筒状フィルムFを等速で搬送させている間に横シールを行う(横シール時間TS:時刻tc〜td)。
【0056】
コントロールユニット100は、横シールを実行するときは、横シール部が所定のシール領域からはみ出したり、シール不良が起きないように、シールジョー11a,11bの縦方向の移動速度を、筒状フィルムFの縦方向の搬送速度に一致させる。よって、横シールを筒状フィルムFの停止中に行う低速モードでは、シールジョー11a,11bは縦方向に移動しない(速度ゼロ)。シールジョー11a,11bは所定の高さ位置に固定する。もちろんこの所定の高さ位置は任意に変更してよい。
【0057】
一方、横シールを筒状フィルムFの等速搬送中に行う中速モード及び高速モードでは、シールジョー11a,11bは、少なくとも横シール時間TS中は、筒状フィルムFの搬送速度と同速度で下方に移動する。シールジョー11a,11bをこのように所定の速度で縦方向に等速移動させるには、この包装機1では、図8に破線で示したように、昇降用サーボモータ(SM)31の駆動速度を、その期間中、正弦波曲線に沿って低下させている。昇降用サーボモータ31は、基本的動作として等速で回転する。その結果、シールジョー11a,11bの縦方向の移動速度(昇降速度)は、図示したように正弦波曲線を描く。
【0058】
コントロールユニット100は、中速モードを実行するときは、横移動手段Hでシールジョー11a,11bを対接させる前の所定の期間中(時刻te〜tc)、筒状フィルムFの搬送速度を低下させて、該フィルムFとシールジョー11a,11bとの間に縦方向の相対速度を生じさせる。併せて、その期間中は(時刻te〜tc)、シールジョー11a,11bを完全に対接させず、ゆるく筒状フィルムFに接触させる程度とする。そうすると、図8の例では、シールジョー11a,11bの移動速度がフィルムFの搬送速度より大きくなるから、シールジョー11a,11bで筒状フィルムFを下方にしごくことができる(前処理時間TX)。もしくは、筒状フィルムFの搬送速度を低下させる代わりに、又はこれと共に、シールジョー11a,11bの移動速度を増大させてもよい。
【0059】
また、筒状フィルムFの搬送速度を、前処理時間TX(時刻te〜tc)中、増大させてもよい。その場合は、シールジョー11a,11bの移動速度がフィルムFの搬送速度より小さくなるから、シールジョー11a,11bで筒状フィルムFを上方にしごき、該フィルムFの底部をたるませることができる。もしくは、筒状フィルムFの搬送速度を増大させる代わりに、あるいはこれと共に、シールジョー11a,11bの移動速度を低下させてもよい。
【0060】
いずれにしても、主として筒状フィルムFの搬送速度を変化させる場合は、シールジョー11a,11bの移動速度を変化させなくて済むので、あるいはシールジョー11a,11bの移動速度の変化を大きくしなくて済むので、シールジョー11a,11bを縦方向に移動させる縦移動手段Vの耐久性が向上する。また、主としてシールジョー11a,11bの移動速度を変化させる場合は、少なくともこの前処理作業の期間TX中は、筒状フィルムFの搬送速度を変化させなくて済むので、あるいは筒状フィルムFの搬送速度の変化を大きくしなくて済むので、筒状フィルムFの蛇行を抑制・防止できる。
【0061】
さらに、このような前処理作業を前記に準じて低速モードや高速モードで行うことも可能である。ただし、低速モードでは、前述したように、シールジョー11a,11bは縦方向に移動しないから(速度ゼロ)、筒状フィルムFとシールジョー11a,11bとの間に縦方向の相対速度を生じさせるためには、筒状フィルムFの搬送速度を増減制御する他はない。よって、シールジョー11a,11bを縦方向に移動させる縦移動手段Vの耐久性が向上する。逆に、高速モードでは、前述したように、筒状フィルムFは等速でしか搬送されないから、筒状フィルムFとシールジョー11a,11bとの間に縦方向の相対速度を生じさせるためには、シールジョー11a,11bの移動速度を増減制御する他はない。よって、筒状フィルムFの蛇行を抑制・防止できる。
【0062】
図8に符号Cで示した期間がこの包装機1の1サイクル動作の期間である。また符号Lで示した斜線領域が得られる袋Xの長さを表わす。低速モードでは時刻ta〜tb間にフィルムFを搬送する。このフィルム搬送時間(ta〜tb)は自由に設定することができる。また時刻tc〜td間にフィルムFを横シールする。この横シール時間TS(tc〜td)も自由に設定することができる。
【0063】
よって、1サイクル動作期間Cが比較的長く、生産能力は低い傾向にあるが、低速モードでは、フィルムFの搬送とジョー11a,11bの開閉とをそれぞれ無関係に動作させることができるので、横シール時間TSを十分長くとって厚手のフィルムFでも良好に横シールすることができるし、また、どのような長さLの袋Xにも対応することが可能である。このような動作が可能なのは、この包装機1では、横移動手段Hと縦移動手段Vとが連動しておらず、それぞれ独立して制御できる構成になっていることが一因であることはいうまでもない。
【0064】
一方、高速モードは、フィルムFの搬送動作が比較的シンプルである。よって、起動時や停止時でも制御の複雑化から免れる。しかも、フィルムFを等速搬送するから、フィルムFの蛇行が抑制され、フィルムFに局所的に大きな張力が作用することが低減される。この高速モードでは、シール時間TS及び袋Xの長さLが制限されることと引き換えに、1サイクル動作期間Cを短くすることができ、何よりも高速運転に好適である。
【0065】
その場合に、シール時間TS、袋Xの長さL、1サイクル動作期間Cは互いに影響を及ぼす関係にある。例えば、シール時間TSを長くしようとすれば、フィルムFの搬送速度及びジョー11a,11bの移動速度を低くすればよい。しかし、その結果、1サイクル動作期間Cが長くなる。また、例えば、袋Xの長さLを長くしようとすれば、非シール時間(時刻td〜tc)中のジョー11a,11bの移動速度を低くすればよい。しかし、同じく1サイクル動作期間Cが長くなる。つまり、1サイクル動作期間Cを幾分長くすることによって、高速モードでも、シール時間TSや袋Xの長さLを長くすることができる。ただし、シール時間TSを長くする場合は、シール時間TS以外の期間中に(時刻td〜tc)、ジョー11a,11bの移動速度を増大させることによって、1サイクル動作期間Cを再び短縮化することも可能である。
【0066】
これに対し、中速モードは、筒状フィルムFの搬送速度を増減変化させることによって、該筒状フィルムFを下方にしごいたり、上方にたるませたりして、良好な包装を実現するための補助的な前処理作業TXを行うのが特徴である。図8では、比較のため、中速モードと高速モードとでシール時間TSを同じにしてある。中速モードでは、前処理時間TXが必要な分、シールジョー11a,11bを等速移動させる時間が長くなる。すなわち、高速モードでは、シールジョー11a,11bの等速移動時間は、時刻tc〜td間であるが、中速モードでは、それより前の時刻teから始まる期間である(時刻te〜td)。その結果、シールジョー11a,11bの移動速度の正弦波曲線の周期(1サイクル動作期間)Cが長くなり、高速モードよりも処理個数が低下する。しかし、前述したように、その等速移動時間以外の期間中に(時刻td〜te)、シールジョー11a,11bの移動速度を増大させることによって、1サイクル動作期間Cを短縮化することが可能なのはいうまでもない。
【0067】
図7に示すように、この包装機1には、コントロールユニット100に動作条件指定信号を出力する操作パネル200が備えられている。作業員は、この操作パネル200を操作して包装機1の動作条件を指定する。その動作条件としては、例えば、この包装機1の能力、横シールに必要な時間TS、袋Xの長さL、あるいはフィルムFの厚み等である。さらに、内容物が嵩高いためしごき作業を行うかどうかであってもよい。
【0068】
動作条件の指定の仕方は問わない。例えば、作業員が入力キーで動作条件を直接数値入力してもよく、又は、操作パネル200に動作条件を指定するボタンを予め複数設けておき、作業員がその中から該当するボタンを押して指定するようにしてもよい。あるいは、この種の包装機のメモリには商品マスタが格納されているのが通例であるから、該商品マスタを活用することもできる。すなわち、商品マスタに、袋の長さやフィルムの厚み等のデータ(動作条件)を各品目毎に登録しておく。そして、作業員は操作パネル200で次の生産品目を指定する。コントロールユニット100は、その指定された品目の商品マスタから上記データを読み出して、その読み出したデータが指定された動作条件であるとして処理する。
【0069】
コントロールユニット100は、このようにして指定された動作条件に応じて、前述した低速、中速、高速の各搬送モードを自動的に切り替えて包装機1を運転する。例えば包装機1の能力が指定されたときは、高速モードが優先的に選択される。横シール時間TS、袋長さL、包材厚み等が指定されたときは、低速モードが優先的に選択される。前処理作業TXが要求されたときは、中速モードが優先的に選択される。もちろん、これらの動作条件を2つ以上指定してもよい。その場合は、最も能力が出る範囲内で、各動作条件が満たされるようにモードが選択される。そのとき、前述したように、高速モードや中速モードであっても、フィルム搬送速度やジョー移動速度を制御して、1サイクル動作期間Cを長くすることと引き換えに、シール時間TSや袋Xの長さLを長くできることを勘案する。
【0070】
図9に商品マスタ、図10に動作条件表の具体的内容の1例をそれぞれ示す。図9に例示したように、商品マスタには、各品目毎に、内容量を始め、その他の情報、すなわち、能力(回/分)、袋長さ(mm)、…等が予め登録されている。これらのうち、能力や袋長さ等は必須登録項目である。これに対して、シール時間、フィルム厚み、あるいはしごき作業やたるませ作業の要否等は任意登録項目であるといえる。そして、動作モードの項目は、作業員がマニュアル入力するか、又はコントロールユニット100が自動設定する。
【0071】
図10に例示したように、例えば低速モードでは、能力は60(回/分)以下であり、シール時間は300(msec)以上とれ、袋長さは300(mm)以上に向き、フィルム厚みは80(μ)以上に向く。ただし、これは、しごき作業やたるませ作業のない場合であって、これらの前処理作業TXを行うときは、その分、サイクル動作時間Cが長くなることを考慮してもよい。この例では、しごき作業及びたるませ作業共、低速モードでは150(msec)以上の時間がかかり、中速モードでは100〜150(msec)の時間がかかり、低速モードでは100(msec)以下の時間がかかる。
【0072】
また、フィルムの厚み(μ)に代えて、フィルムの枚数でモードを指定することもできる。つまり、図11(a)に示すように、封筒貼りの形態で製袋したときは、円で囲ったように、例えば縦シール部分が3層になっているので、この筒状包材を挟み付けて横シールするときのフィルムの全体の厚みは、フィルム1枚当たりの厚みの3倍となる。同様にして、図11(b)に示すように、合掌貼りの形態で製袋したときは、4倍の厚み、図11(c)に示すように、ガゼット袋の形態で製袋したときは、側面のマチ部も入れて4倍の厚みとなる。それゆえ、例えば横シール時に挟み付けるフィルムの枚数が4枚以上のときは、低速モード、3〜4枚のときは、中速モード、3枚以下のときは、高速モードが選択されるようにしてもよい。
【0073】
このように、作業員は、包装機1の動作条件を操作パネル200を使って指定しさえすれば、それに最適な搬送モードが自動的に選択され、実行されるから、いちいち次の生産品目を見て経験やカンで搬送モードを選択したり、選択した搬送モードにマニュアルで切り替えたりしなくて済む。よって、オペレータスキルに影響されずに常に最適な搬送モードで包装機1が運転される。
【0074】
そして、この包装機1では、多種多様な生産品目、及びそれに伴う多種多様な包装機1の動作条件に応じて、各種の運転方式が1機で選択的に実現するので、この包装機1は、汎用性に優れ、使い勝手がよいことに加えて、運転方式毎に包装機を揃える必要がなくなり、コスト面でも有利となる。
【0075】
なお、搬送モードとして、以上述べた低速、中速、高速の3種の搬送モード以外の内容の搬送モードを採用してもよく、また、搬送モードの数は3つ以上であってもよい。いずれにしても、そのうちの2種以上の複数の搬送モード間で切り替え可能であればよい。
【0076】
また、筒状フィルムFのしごきや底部のたるませ等の前処理作業TXをシールジョー11a,11bで行う代わりに、実開平6−20209号公報に開示されるように、シールジョーの近傍に設けた専用のしごき部材で行ってもよい。
【0077】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、1機の包装機で各種の運転方式が選択的に実行可能であるので、近年頻繁に行われる少量多品種生産に好ましく適用できる。本発明は、製袋包装機、例えば縦ピロー型の製袋包装機等への幅広い利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る縦型製袋包装機の要部を示す概略右側面図である。
【図2】 図1のア−ア線に沿う矢視図である。
【図3】 図1のイ−イ線に沿う部分切欠きの矢視図である。
【図4】 シールジョーが対接した(閉じた)状態の横シール装置の平面図である。
【図5】 シールジョーが下死点まで降下した状態の横シール装置の右側面図である。
【図6】 スプライン軸と支持ユニットとの係合部を示す概略拡大縦断面図である。
【図7】 同包装機の制御システム構成図である。
【図8】 同包装機の各モード毎の主要動作のタイムチャートである。
【図9】 同包装機の商品マスタの具体的内容の1例である。
【図10】 同包装機の動作条件表の具体的内容の1例である。
【図11】 同包装機が製袋する袋の代表的な形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 製袋包装機
3 プルダウンベルト(搬送手段)
5 横シール装置
6 フィルム搬送用サーボモータ(搬送用サーボモータ)
11a,11b シールジョー(横シール部材)
21 クランク(横移動手段)
22a,22b リンク(横移動手段)
23 ジョー開閉用サーボモータ(横移動用サーボモータ)
31 ジョー昇降用サーボモータ(縦移動用サーボモータ)
37 クランクアーム(縦移動手段)
39〜41 リンク(縦移動手段)
100 コントロールユニット(制御手段、切替手段)
200 操作パネル(指定手段)
F 筒状フィルム(筒状包材)
Claims (8)
- 上下に延びる筒状包材を1対の横シール部材で挟んで横シールする縦型包装機における製袋方法であって、
前記筒状包材の縦方向の搬送モードを切り替え、
第1の搬送モードに切り替えたときは、前記筒状包材を間欠搬送させると共に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止中に対接させ、
第2の搬送モードに切り替えたときは、前記筒状包材を搬送速度を可変に連続搬送させると共に、前記筒状包材の第1の速度での搬送中は前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させ、その後、前記筒状包材の第2の速度での等速搬送中は前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ対接させ、
第3の搬送モードに切り替えたときは、前記筒状包材を等速で連続搬送させると共に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ対接させる縦型包装機における製袋方法。 - 請求項1に記載の縦型包装機における製袋方法であって、
第3の搬送モードに切り替えたときは、先に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させる縦型包装機における製袋方法。 - 請求項1又は2に記載の縦型包装機における製袋方法であって、
第1の搬送モードに切り替えたときは、先に、前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止前に前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させる縦型包装機における製袋方法。 - 上下に延びる筒状包材を縦方向に搬送する搬送手段と、前記筒状包材を挟んで横シールする1対の横シール部材と、該1対の横シール部材を水平方向に移動させて対接及び離間させる横移動手段と、前記1対の横シール部材を縦方向に移動させる縦移動手段と、前記搬送手段と横移動手段と縦移動手段とを制御する制御手段とを有する縦型製袋包装機であって、
前記搬送手段、前記横移動手段及び前記縦移動手段の駆動源としてそれぞれ搬送用サーボモータ、横移動用サーボモータ及び縦移動用サーボモータを備えていると共に、前記筒状包材の搬送モードを切り替える切替手段を備え、
前記制御手段は、
前記切替手段で第1の搬送モードに切り替えられたときは、前記搬送用サーボモータを制御して前記筒状包材を間欠搬送させると共に、前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止中に対接させ、
第2の搬送モードに切り替えられたときは、前記搬送用サーボモータを制御して前記筒状包材を搬送速度を可変に連続搬送させると共に、前記筒状包材の第1の速度での搬送中は前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させ、その後、前記筒状包材の第2の速度での等速搬送中は前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を対接させ、
第3の搬送モードに切り替えられたときは、前記搬送用サーボモータを制御して前記筒状包材を等速で連続搬送させると共に、前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と同じ速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を対接させる縦型製袋包装機。 - 請求項4に記載の縦型製袋包装機であって、
前記制御手段は、前記切替手段で第3の搬送モードに切り替えられたときは、前記制御の前に、前記縦移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材と異なる速度で縦方向に移動させつつ前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シ ール部材を前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させる縦型製袋包装機。 - 請求項4又は5に記載の縦型製袋包装機であって、
前記制御手段は、前記切替手段で第1の搬送モードに切り替えられたときは、前記制御の前に、前記横移動用サーボモータを制御して前記1対の横シール部材を前記筒状包材の停止前に前記筒状包材に接触するまで水平方向に移動させる縦型製袋包装機。 - 請求項4から6のいずれかに記載の縦型製袋包装機であって、
当該包装機の動作条件を指定する指定手段を備え、
前記切替手段は、前記指定手段で指定された動作条件に応じて筒状包材の搬送モードを自動的に切り替える縦型製袋包装機。 - 請求項7に記載の縦型製袋包装機であって、
前記動作条件は、当該包装機の能力、横シールに必要な時間、袋の長さ又は包材の厚みのうち少なくとも1つである縦型製袋包装機。
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