JP4005372B2 - 自動包装機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横シール装置として超音波シール用アンビル（超音波受け具）を用いた自動包装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平３−２９７１４号公報に開示されているように、チューブを連続的に送りながらこれに内容物を注入し、一定寸法毎に区切ってシールしここで切断する自動充填包装機において、内容物が充填されたチューブの切断位置に対し前後の位置で、チューブの全幅にわたりそれぞれ複数本の線状シール（横シール）を形成するために超音波シール装置を用いたものが知られている。
【０００３】
この種の自動充填包装機によれば、横シールを線状に施すので、ヒートシールと比べて横シール部の寸法が短くでき、包装材料を節約することができる。また、横シール部付近で内容物が超音波振動によって散らされるような挙動をとるので、横シール部での内容物の噛み込みといったシール不良が起き難いという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すように、超音波シール装置（ホーン５１、アンビル５２）が横シールを形成するとともに、横シール部の幅方向中間位置を直線状に切断するようになっている場合に、切断される箇所Ｃより上にある包装材料５３は包装内容物５４の重みで切断後に底側（包装材料の供給の流れの下流側）となる部分５５が、切断される箇所Ｃより下にある包装材料５６のシール部分５７に比べて太くなっているため、切断される箇所Ｃを境にして上下に二分された横シール部５５、５７のシール状態が均一になりにくいという不具合がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するために本発明で講じた手段は以下の如くである。
【０００６】
（１） 前記請求項１に記載の如く、少なくとも熱可塑性樹脂を含む包装材料を上から下へ移送しつつチューブ状にする縦シール手段と、チューブ状にされた前記包装材料の長手方向に沿って適宜の間隔をあけて横シールを施して包装袋を作る横シール手段と、前記包装袋内に内容物を投入する充填手段とを備えた自動包装機において、
前記横シール手段を、超音波発振器から発振された超音波に基いて縦振動を起こすホーンと該ホーンとの間で前記包装材料を挟み込みつつ前記縦振動を受ける超音波シール用アンビルとから構成し、前記超音波用アンビル又は前記ホーンのいずれか一方には、前記包装材料にシール部を形成するためのシール面部と、前記包装材料のシール部を直線状に切断するための切断面部とが設けられ、該切断面部は前記シール面部の幅方向中間位置に直線状に凸設され、該切断面部を境にして二分された前記シール面部の上側と下側は、前記切断面部よりも低い段差であり、且つそれぞれの段差が異なるように設けられ、前記上側の段差は、包装袋の内容物の重みによって太くなっている袋底部に対応した強い横シールとなる浅い段差とし、前記下側の段差は、包装袋の内容物の重みがかからない袋上部に対応した弱い横シールとなる深い段差としたことを特徴としている。（請求項１）
【０００７】
上記請求項１に係る自動包装機によれば、
超音波用アンビル又はホーンのいずれか一方に、包装材料にシール部を形成するためのシール面部と、包装材料のシール部を直線状に切断するための切断面部とが設けられ、該切断面部は前記シール面部の幅方向中間位置に直線状に凸設され、該切断面部を境にして上下に二分された前記シール面部の上側と下側は、前記切断面部よりも低く段差をもって設けられ、且つこの上側の段差を浅く、下側の段差を深くして、それぞれの段差を異ならせてあるので、切断面部によって切断される箇所より上にある包装材料が包装内容物の重みで底側（包装材料の供給の流れの下流側）となる部分が、切断される箇所より下にある包装材料のシール部分に比べて太くなっても、その底側となるシール部を段差の浅い上側のシール面部（ホーンの先端部との距離の短い方のシール面部）でシール形成し、他方のシール部を段差の深い下側のシール面部でシール形成するようにすれば、切断される箇所を境にして上下に二分された横シール部のシール状態を均一にすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る自動包装機の実施の形態を図面に基いて説明する。
【０００９】
図２において、符号１は本発明に係る自動包装機である。自動包装機１は、枠組２によって骨格が作られている。枠組み２の左上方側部には、ロール状に巻き取られている包装材料ロール３を回動可能に軸支する支持アーム４が取り付けられている。
【００１０】
枠組２の上部には、回転式充填装置５が取り付けられている。この回転式充填装置５は、包装内容物を容積計量して包装内容物を充填パイプ６に排出するようになっている。
【００１１】
充填パイプ６の下方には、包装材料３からガイドロール７、テンションロール８を通過して繰り出される包装フィルム９をチューブ状にするためのフォーマー１０が設けられている。
【００１２】
フォーマー１０の下方には、フォーマー１０によってチューブ状にされた包装フィルム９をチューブとするための縦シーラー１１が取り付けられている。縦シーラー１１は、エアシリンダー１２の伸縮ロッド１３、１４に取り付けられたヒートシーラー１５と、このヒートシーラー１５と対をなす押さえ金具１６とから大略構成されている。
【００１３】
縦シーラー１１の下方には、フォーマー１０及び縦シーラー１１によってチューブ状にされた包装フィルム９の長手方向に沿って適宜の間隔をあけて横シールをする横シール手段としての超音波シール装置１７が設けられている。
【００１４】
超音波シール装置１７は、図３に示すように、平面視ロ字状の枠組１８を備えている。枠組１８の奥側側部には、二つのマウント１９、２０が取り付けられている。これらのマウント１９，２０には、枠組２の底部から直立された案内ロッド２１，２２が挿通されている。案内ロッド２１、２２には、枠組１８の下方側においてスプリングＳが遊嵌されている。
【００１５】
枠組１８の奥側側部には、枠組２の底部に設けられた上下駆動用モータ２３のクランクシャフト２４の端部が、回動可能に軸支されている。この構成により、枠組１８は、一定の範囲で上下往復動ができるようになっている。
【００１６】
図３に示すように、枠組１８の内側には、２本のガイドロッド３１，３２が互いに平行になるように取り付けられている。ガイドロッド３１、３２の内側には、超音波発振器３３が取り付けられている。超音波発振器３３には、発振された超音波に基いて縦振動を起こすホーン３４が取り付けられている。
【００１７】
符号３５は、ホーン３４との間で包装フィルム９を挟み込みつつホーン３４からの縦振動を受ける超音波シール用アンビル（以下、「アンビル」という。）である。このアンビル３５はマウント３６に取り付けられている。
【００１８】
マウント３６には、前述したガイドロッド３１，３２が相通される案内孔３７、３８が設けられている。そして、マウント３６の裏側（アンビル３５の取り付け部の反対側）には、枠組１８の右側側部に取り付けられたエアシリンダ３９の伸縮ロッド４０の端部が取り付けられている。この構成により、マウント３６は、一定の範囲で水平往復動ができるようになっている。
【００１９】
ホーン３４とアンビル３５とが、包装フィルム９を挟み込んだ状態で枠組１８が包装フィルム９を所定の長さだけ下方に引き下げる。そして、包装フィルム９に対して超音波シール及び切断を行なう。本自動包装機における駆動系、電気信号系は配電ボックスＢ内に設けられたマイクロコンピュータ（図示省略）によって自動制御されるようになっている。
【００２０】
図１に示すように、アンビル３５には、包装フィルム９にシール部を形成するためのシール面部４１、４２と、包装フィルム９のシール部を直線状に切断するための切断面部４３とが設けられている。切断面部４３はシール面部４１，４２の幅方向中間位置に直線状に下駄の歯のように凸設されている。
【００２１】
そして、切断面部４３を境にして二分されたシール面部４１、４２は切断面部４３よりも低く段差をもって設けられ、二分されたシール面部４１の段差ａはシール面部４２の段差ｂよりも浅く設定されている（ａ＝０．０４ｍｍ、ｂ＝０．０８ｍｍ）。
【００２２】
このように構成することによって、切断面部４３によって切断される箇所Ｃより上にある包装フィルム９ａが包装内容物の重みで底側（包装フィルム９の供給の流れの下流側）となる部分が、切断される箇所Ｃより下にある包装フィルム９ｂのシール部分に比べて太くなっても、その底側となるシール部を段差の浅いシール面部（ホーンの先端部との距離の短い方のシール面部）４１でより強力にシール形成し、他方のシール部を段差の深いシール面部４２でシール形成するようにすれば、切断される箇所Ｃを境にして上下に二分された横シール部のシール状態を均一にすることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、超音波発振器の最大出力は２，２００Ｗ、発振周波数は２０ＫＨｚ、ホーン先端部の縦振幅は６０ミクロンとした。そして、包装フィルムには、ポリエチレン（熱可塑性樹脂）よりなるデュポン社製のメルトブローン不織布（商品名：タイベック（デュポン社登録商標））を用いた。
【００２４】
また、本実施の形態では、前記ホーンに付いての形状等に関する記載は、前記アンビル３５の形状等に関する記載と重複するので省略した。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた次第で、本発明に係る自動包装機によれば、超音波用アンビル又はホーンのいずれか一方に、包装材料にシール部を形成するためのシール面部と、包装材料のシール部を直線状に切断するための切断面部とが設けられ、その切断面部は前記シール面部の幅方向中間位置に直線状に凸設され、その切断面部を境にして上下に二分された前記シール面部の上側と下側は、前記切断面部よりも低く段差をもって設けられ、且つこの上側の段差を浅く、下側の段差を深くして、それぞれの段差を異ならせてあるので、切断面部によって切断される箇所より上にある包装材料が包装内容物の重みで底側（包装材料の供給の流れの下流側）となる部分が、切断される箇所より下にある包装材料のシール部分に比べて太くなっても、その底側となるシール部を段差の浅い上側のシール面部（ホーンの先端部との距離の短い方のシール面部）でシール形成し、他方のシール部を段差の深い下側のシール面部でシール形成するようにすれば、切断される箇所を境にして上下に二分された横シール部のシール状態を均一にすることが可能となり、洵に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明で使用する超音波シール用アンビルを示す、（Ａ）側面図、（Ｂ）正面図である。
【図２】 本発明に係る自動包装機を示す正面図である。
【図３】 本発明で使用する超音波シール用アンビルを用いた超音波シール装置を示す平面図である。
【図４】 従来技術の不具合を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 自動包装機
１１ 縦シール手段
１７ 横シール手段
３３ 超音波発振器
３４ ホーン
３５ 超音波シール用アンビル
４１、４２ シール面部
４３ 切断面部
ａ、ｂ 二分されたシール面部のそれぞれの段差
９ 包装フィルム（包装材料）
【発明の属する技術分野】
本発明は、横シール装置として超音波シール用アンビル（超音波受け具）を用いた自動包装機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平３−２９７１４号公報に開示されているように、チューブを連続的に送りながらこれに内容物を注入し、一定寸法毎に区切ってシールしここで切断する自動充填包装機において、内容物が充填されたチューブの切断位置に対し前後の位置で、チューブの全幅にわたりそれぞれ複数本の線状シール（横シール）を形成するために超音波シール装置を用いたものが知られている。
【０００３】
この種の自動充填包装機によれば、横シールを線状に施すので、ヒートシールと比べて横シール部の寸法が短くでき、包装材料を節約することができる。また、横シール部付近で内容物が超音波振動によって散らされるような挙動をとるので、横シール部での内容物の噛み込みといったシール不良が起き難いという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すように、超音波シール装置（ホーン５１、アンビル５２）が横シールを形成するとともに、横シール部の幅方向中間位置を直線状に切断するようになっている場合に、切断される箇所Ｃより上にある包装材料５３は包装内容物５４の重みで切断後に底側（包装材料の供給の流れの下流側）となる部分５５が、切断される箇所Ｃより下にある包装材料５６のシール部分５７に比べて太くなっているため、切断される箇所Ｃを境にして上下に二分された横シール部５５、５７のシール状態が均一になりにくいという不具合がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の技術的課題を解決するために本発明で講じた手段は以下の如くである。
【０００６】
（１） 前記請求項１に記載の如く、少なくとも熱可塑性樹脂を含む包装材料を上から下へ移送しつつチューブ状にする縦シール手段と、チューブ状にされた前記包装材料の長手方向に沿って適宜の間隔をあけて横シールを施して包装袋を作る横シール手段と、前記包装袋内に内容物を投入する充填手段とを備えた自動包装機において、
前記横シール手段を、超音波発振器から発振された超音波に基いて縦振動を起こすホーンと該ホーンとの間で前記包装材料を挟み込みつつ前記縦振動を受ける超音波シール用アンビルとから構成し、前記超音波用アンビル又は前記ホーンのいずれか一方には、前記包装材料にシール部を形成するためのシール面部と、前記包装材料のシール部を直線状に切断するための切断面部とが設けられ、該切断面部は前記シール面部の幅方向中間位置に直線状に凸設され、該切断面部を境にして二分された前記シール面部の上側と下側は、前記切断面部よりも低い段差であり、且つそれぞれの段差が異なるように設けられ、前記上側の段差は、包装袋の内容物の重みによって太くなっている袋底部に対応した強い横シールとなる浅い段差とし、前記下側の段差は、包装袋の内容物の重みがかからない袋上部に対応した弱い横シールとなる深い段差としたことを特徴としている。（請求項１）
【０００７】
上記請求項１に係る自動包装機によれば、
超音波用アンビル又はホーンのいずれか一方に、包装材料にシール部を形成するためのシール面部と、包装材料のシール部を直線状に切断するための切断面部とが設けられ、該切断面部は前記シール面部の幅方向中間位置に直線状に凸設され、該切断面部を境にして上下に二分された前記シール面部の上側と下側は、前記切断面部よりも低く段差をもって設けられ、且つこの上側の段差を浅く、下側の段差を深くして、それぞれの段差を異ならせてあるので、切断面部によって切断される箇所より上にある包装材料が包装内容物の重みで底側（包装材料の供給の流れの下流側）となる部分が、切断される箇所より下にある包装材料のシール部分に比べて太くなっても、その底側となるシール部を段差の浅い上側のシール面部（ホーンの先端部との距離の短い方のシール面部）でシール形成し、他方のシール部を段差の深い下側のシール面部でシール形成するようにすれば、切断される箇所を境にして上下に二分された横シール部のシール状態を均一にすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る自動包装機の実施の形態を図面に基いて説明する。
【０００９】
図２において、符号１は本発明に係る自動包装機である。自動包装機１は、枠組２によって骨格が作られている。枠組み２の左上方側部には、ロール状に巻き取られている包装材料ロール３を回動可能に軸支する支持アーム４が取り付けられている。
【００１０】
枠組２の上部には、回転式充填装置５が取り付けられている。この回転式充填装置５は、包装内容物を容積計量して包装内容物を充填パイプ６に排出するようになっている。
【００１１】
充填パイプ６の下方には、包装材料３からガイドロール７、テンションロール８を通過して繰り出される包装フィルム９をチューブ状にするためのフォーマー１０が設けられている。
【００１２】
フォーマー１０の下方には、フォーマー１０によってチューブ状にされた包装フィルム９をチューブとするための縦シーラー１１が取り付けられている。縦シーラー１１は、エアシリンダー１２の伸縮ロッド１３、１４に取り付けられたヒートシーラー１５と、このヒートシーラー１５と対をなす押さえ金具１６とから大略構成されている。
【００１３】
縦シーラー１１の下方には、フォーマー１０及び縦シーラー１１によってチューブ状にされた包装フィルム９の長手方向に沿って適宜の間隔をあけて横シールをする横シール手段としての超音波シール装置１７が設けられている。
【００１４】
超音波シール装置１７は、図３に示すように、平面視ロ字状の枠組１８を備えている。枠組１８の奥側側部には、二つのマウント１９、２０が取り付けられている。これらのマウント１９，２０には、枠組２の底部から直立された案内ロッド２１，２２が挿通されている。案内ロッド２１、２２には、枠組１８の下方側においてスプリングＳが遊嵌されている。
【００１５】
枠組１８の奥側側部には、枠組２の底部に設けられた上下駆動用モータ２３のクランクシャフト２４の端部が、回動可能に軸支されている。この構成により、枠組１８は、一定の範囲で上下往復動ができるようになっている。
【００１６】
図３に示すように、枠組１８の内側には、２本のガイドロッド３１，３２が互いに平行になるように取り付けられている。ガイドロッド３１、３２の内側には、超音波発振器３３が取り付けられている。超音波発振器３３には、発振された超音波に基いて縦振動を起こすホーン３４が取り付けられている。
【００１７】
符号３５は、ホーン３４との間で包装フィルム９を挟み込みつつホーン３４からの縦振動を受ける超音波シール用アンビル（以下、「アンビル」という。）である。このアンビル３５はマウント３６に取り付けられている。
【００１８】
マウント３６には、前述したガイドロッド３１，３２が相通される案内孔３７、３８が設けられている。そして、マウント３６の裏側（アンビル３５の取り付け部の反対側）には、枠組１８の右側側部に取り付けられたエアシリンダ３９の伸縮ロッド４０の端部が取り付けられている。この構成により、マウント３６は、一定の範囲で水平往復動ができるようになっている。
【００１９】
ホーン３４とアンビル３５とが、包装フィルム９を挟み込んだ状態で枠組１８が包装フィルム９を所定の長さだけ下方に引き下げる。そして、包装フィルム９に対して超音波シール及び切断を行なう。本自動包装機における駆動系、電気信号系は配電ボックスＢ内に設けられたマイクロコンピュータ（図示省略）によって自動制御されるようになっている。
【００２０】
図１に示すように、アンビル３５には、包装フィルム９にシール部を形成するためのシール面部４１、４２と、包装フィルム９のシール部を直線状に切断するための切断面部４３とが設けられている。切断面部４３はシール面部４１，４２の幅方向中間位置に直線状に下駄の歯のように凸設されている。
【００２１】
そして、切断面部４３を境にして二分されたシール面部４１、４２は切断面部４３よりも低く段差をもって設けられ、二分されたシール面部４１の段差ａはシール面部４２の段差ｂよりも浅く設定されている（ａ＝０．０４ｍｍ、ｂ＝０．０８ｍｍ）。
【００２２】
このように構成することによって、切断面部４３によって切断される箇所Ｃより上にある包装フィルム９ａが包装内容物の重みで底側（包装フィルム９の供給の流れの下流側）となる部分が、切断される箇所Ｃより下にある包装フィルム９ｂのシール部分に比べて太くなっても、その底側となるシール部を段差の浅いシール面部（ホーンの先端部との距離の短い方のシール面部）４１でより強力にシール形成し、他方のシール部を段差の深いシール面部４２でシール形成するようにすれば、切断される箇所Ｃを境にして上下に二分された横シール部のシール状態を均一にすることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、超音波発振器の最大出力は２，２００Ｗ、発振周波数は２０ＫＨｚ、ホーン先端部の縦振幅は６０ミクロンとした。そして、包装フィルムには、ポリエチレン（熱可塑性樹脂）よりなるデュポン社製のメルトブローン不織布（商品名：タイベック（デュポン社登録商標））を用いた。
【００２４】
また、本実施の形態では、前記ホーンに付いての形状等に関する記載は、前記アンビル３５の形状等に関する記載と重複するので省略した。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた次第で、本発明に係る自動包装機によれば、超音波用アンビル又はホーンのいずれか一方に、包装材料にシール部を形成するためのシール面部と、包装材料のシール部を直線状に切断するための切断面部とが設けられ、その切断面部は前記シール面部の幅方向中間位置に直線状に凸設され、その切断面部を境にして上下に二分された前記シール面部の上側と下側は、前記切断面部よりも低く段差をもって設けられ、且つこの上側の段差を浅く、下側の段差を深くして、それぞれの段差を異ならせてあるので、切断面部によって切断される箇所より上にある包装材料が包装内容物の重みで底側（包装材料の供給の流れの下流側）となる部分が、切断される箇所より下にある包装材料のシール部分に比べて太くなっても、その底側となるシール部を段差の浅い上側のシール面部（ホーンの先端部との距離の短い方のシール面部）でシール形成し、他方のシール部を段差の深い下側のシール面部でシール形成するようにすれば、切断される箇所を境にして上下に二分された横シール部のシール状態を均一にすることが可能となり、洵に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明で使用する超音波シール用アンビルを示す、（Ａ）側面図、（Ｂ）正面図である。
【図２】 本発明に係る自動包装機を示す正面図である。
【図３】 本発明で使用する超音波シール用アンビルを用いた超音波シール装置を示す平面図である。
【図４】 従来技術の不具合を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 自動包装機
１１ 縦シール手段
１７ 横シール手段
３３ 超音波発振器
３４ ホーン
３５ 超音波シール用アンビル
４１、４２ シール面部
４３ 切断面部
ａ、ｂ 二分されたシール面部のそれぞれの段差
９ 包装フィルム（包装材料）
Claims (1)
- 少なくとも熱可塑性樹脂を含む包装材料を上から下へ移送しつつチューブ状にする縦シール手段と、チューブ状にされた前記包装材料の長手方向に沿って適宜の間隔をあけて横シールを施して包装袋を作る横シール手段と、前記包装袋内に内容物を投入する充填手段とを備えた自動包装機において、
前記横シール手段を、超音波発振器から発振された超音波に基いて縦振動を起こすホーンと該ホーンとの間で前記包装材料を挟み込みつつ前記縦振動を受ける超音波シール用アンビルとから構成し、
前記超音波用アンビル又は前記ホーンのいずれか一方には、前記包装材料にシール部を形成するためのシール面部と、前記包装材料のシール部を直線状に切断するための切断面部とが設けられ、
該切断面部は前記シール面部の幅方向中間位置に直線状に凸設され、
該切断面部を境にして二分された前記シール面部の上側と下側は、前記切断面部よりも低い段差であり、且つそれぞれの段差が異なるように設けられ、
前記上側の段差は、包装袋の内容物の重みによって太くなっている袋底部に対応した強い横シールとなる浅い段差とし、
前記下側の段差は、包装袋の内容物の重みがかからない袋上部に対応した弱い横シールとなる深い段差としたことを特徴とする自動包装機。
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