JP4214031B2

JP4214031B2 - ロータリー式自動包装機のサイドヒートシールバー開閉カム

Info

Publication number: JP4214031B2
Application number: JP2003360563A
Authority: JP
Inventors: 和夫小玉
Original assignee: Sanko Machinery Co Ltd
Current assignee: Sanko Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: JP2005126078A

Description

本発明は、包装フィルムの袋部に粉剤の内容物を充填した包装物を製造するロータリー式自動包装機に関し、特に、サイドヒートシールバーを開閉させる開閉カムに関する。

従来、長尺樹脂フィルム（包装フィルム）を使用して、定量の粉剤等の内容物を多数の包装体に区分して包装する自動包装機の一つにロータリー式自動包装機がある。このロータリー式自動包装機では、フィルムコイルから巻き戻した長尺の樹脂フィルムを水平方向に移動させながらフィルムガイドで折りたたみ、ターンテーブルへと樹脂フィルムを導入する。ターンテーブル上の周囲に配置した多数のサイドヒートシールバー（サイドシール機構）は、この導入された樹脂フィルムに、一定間隔の幅シール（サイドシール）を形成しながら保持する。そして、順次折りたたんだ樹脂フィルムの間に、包装袋が形成される。

この包装袋に互いに隣り合うサイドヒートシールバーの間で旋回する多数のシュートを挿入して所定量の内容物を充填し、充填後には案内シュートを抜き、サイドヒートシールバーを外す。内容物が充填された包装袋は、案内（ガイド）を通って、予熱シールバーとトップシールローラとからなるトップシール機構に移送される。トップシール機構が充填後の包装袋の上縁をヒートシール（トップシール）して密封した後、幅シール部分は、切断されたり、ミシン目切れ込みがなされたりする。これによって、樹脂フィルムは所要の包装形態となる。このような従来のロータリー型自動包装機は、例えば、特許文献１、特許文献２等に開示されている。

従来のロータリー式自動包装機におけるサイドヒートシールバーは、ターンテーブル上に固定された固定側サイドヒートシールバーと、この固定側サイドヒートシールバーに対して開閉する開閉側サイドヒートシールバーとから構成されている。この開閉側サイドヒートシールバーは、サイドヒートシールバー開閉カムにしたがって回転し、これによって開閉動作を行う。このサイドヒートシールバー開閉カムは、従来は断面略コ字形状の溝カム構造をしている。図５に、従来のサイドヒートシールバー開閉カムが示されている。図５は、従来のサイドヒートシールバー開閉カムを上面から観察した上面図である。図５において、９８０はサイドヒートシールバー開閉カム（開閉カム）、９８１はカム溝、９８２はカム溝９８１の内壁、９８３はカム溝９８１の外壁、９９０はカムフォロア（ローラー）である

図５において、開閉側サイドヒートシールバーのカムフォロア９９０は、開いてシール動作をしない期間では、開閉カム９８０の開口部が上方を向いた形態で設けられたカム溝９８１を回転移動し、カムフォロア９９０の軸が略鉛直になる位置のカム溝９８１を移動する。これに対して、開閉側サイドヒートシールバーのカムフォロア９９０は、閉じてシール動作を行う期間では、開閉カム９８０の開口部が略水平内側を向いた形態で設けられたカム溝９８１内を回転移動し、カムフォロア９９０の軸が水平になる位置のカム溝９８１を移動する。

このような溝カム構造を有する開閉カム９８０は、断面略コ字形状の強度を確保するため、ステンレス角材から肉厚を厚くして削りだす加工や曲げ加工を行う必要がある。さらに、この溝カム構造を有する開閉カム９８０は、本体の各変位点で分割して個別に加工し、加工済みの各個片を溶接する構成となっている。この溶接作業のときには、サイドヒート開閉カム９８０全体の強度を保つために、特別の配慮が必要である。このように溶接された開閉カム９８０は、重量が重く、大幅なコストアップが発生していた。

さらに、カム溝９８１内を転がる開閉側サイドヒートシールバーのカムフォロア９９０は、カム溝９８１の各変位点で接触面が変わるたびに、カムフォロア９９０の転がり方向が逆転することがある。特に、このような回転方向の逆転は、ロータリー式自動包装機が高速に駆動し、ターンテーブル上のサイドヒートシールバーが高速で回転するときに起こる可能性が高い。具体的には、開閉側サイドヒートシールバーは、変位点付近において、閉じてシール動作をした状態から、開閉側サイドヒートシールバーの自重によって徐々に開く。このとき、開閉側サイドヒートシールバーのカムフォロア９９０は、特に支持されることなく、カム溝９８１の内壁９８２に接しながら移動する。そのため、支持されていないカムフォロア９９０は、揺れてぶらつくことによって内壁９８２から離れ、外壁９８３に当接することがある。この場合に、カムフォロア９９０に逆向きの回転力が加えられ、急激にカムフォロア９９０の回転方向が変化してしまう。また逆に、開閉側サイドヒートシールバーが開いた状態から再度閉じる場合にも、カムフォロア９９０の回転方向が変化することがある。このようにカムフォロア９９０の回転方向が逆転することによって、カムフォロア９９０の回転動作にブレーキがかかることになり、最悪はカムフォロア９９０の破壊を招いていた。
特開２００１−１９９４０２号公報特開２００１−１２２２０８号公報

このように、従来のロータリー式自動包装機では、サイドヒートシールバー開閉カムが溝カム構造を有し、開閉側サイドヒートシールバーを開閉させるような複雑な曲面を有するため、サイドヒートシールバー開閉カムを容易に製造することができず、サイドヒートシールバー開閉カムを安価に得ることができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、安価なサイドヒートシールバー開閉カムが用いられたロータリー式自動包装機を提供することを目的とする。

本発明のロータリー式自動包装機は、略水平方向に移送しながら中央部分を折り曲げた包装フィルムに対して幅方向にサイドシールを施し、当該サイドシール間の袋部に内容物を投入した後に前記袋部の上端に対してトップシールを施して多数の包装体を連続的に作るロータリー式自動包装機であって、前記サイドシールを施す機構は、前記折り曲げられた包装フィルムに対して挟持若しくは開放してサイドシールを形成するサイドヒートシールバーと、当該サイドヒートシールバーを開閉制御するサイドヒートシールバー開閉カムと、を備え、当該サイドヒートシールバー開閉カムは、略板状部材を用いて構成されており、前記サイドヒートシールバー開閉カムは、サイドヒートシールバーを閉じた状態で維持するために、サイドヒートシールバーのカムフォロアを下から支持するように構成したシール動作カムと、前記シール動作カムによって閉じられた前記サイドヒートシールバーを開いた状態にするために、サイドヒートシールバーのカムフォロアを徐々にカム側面に接触するように移動させる開放動作カムと、前記開放動作カムによって開かれた前記サイドヒートシールバーを、再度、閉じた状態にするために、サイドヒートシールバーのカムフォロアが徐々にカム側面からカム上側に接触するように移動させる閉鎖動作カムと、を備えることを特徴とする。
このような構成により、サイドヒートシールバー開閉カムを安価に製造することができるので、安価なサイドヒートシールバー開閉カムをロータリー式自動包装機に用いることができる。

本発明では、前記開放動作カムおよび前記閉鎖動作カムは、前記シール動作カムの同心円に対して内側に入る形状に曲面加工された略板状部材を略垂直に設けてなり、前記サイドヒートシールバーのカムフォロアが前記略板状部材の外側面に沿って移動する際に前記サイドヒートシールバーの可動側のバーを横に倒れさせることが好ましい。
また、本発明では、前記開放動作カムの上端面の高さは、前記シール動作カムと前記開放動作カムとの接合部分では前記支持部の支持面の高さに略一致し、その高さから徐々に低くなって前記閉鎖動作カムに連続し、前記閉鎖動作カムの上端面の高さは、前記開放動作カムと前記閉鎖動作カムとの接合部分では前記開放動作カムの上端面の高さに略一致し、その高さから徐々に高くなって前記シール動作カムの支持面に略一致した高さになることが好ましい。

本発明によれば、安価なサイドヒートシールバー開閉カムが用いられたロータリー式自動包装機を提供することができる。

本発明の実施の形態におけるロータリー式自動包装機は、サイドシール機構のサイドヒートシールバーを開閉させる開閉カムが略板状部材を用いて構成されたものである。
以下、本発明を実施の形態について図を参照して説明する。

まず、図１及び図２を用いて、本発明にかかるロータリー式自動包装機の全体構成について説明する。図１は、本発明にかかるロータリー式自動包装機を示す正面図である。図２は、本発明にかかるロータリー式自動包装機１の要部を示す上面模式図である。
図１において、符号１によって、本発明にかかるロータリー式自動包装機（以下、自動包装機と略す）が全体的に示されている。また、図１において、２は巻き戻しリール、３はフィルムガイド、４はターンテーブル、５はサイドシール機構、６は内容物充填機構、７は案内シュート、８はガイドロール、９はトップシール機構、１０はノッチ機構、１１はカッター機構を示している。

また、フィルムコイル１３０は、同一軸の周りに、包装フィルム１３１を多重にコイル状に巻き取ったものである。包装フィルム１３１は、透明又は半透明な材料から構成され、例えば、ＰＥＴ等のベースフィルム、このベースフィルムよりも融点の低いポリエチレン等のヒートシールフィルムから構成される。

図１に示すように、包装フィルム１３１は、コイル巻き戻しリール２によりバックテンションを掛けられながら、フィルムコイル１３０から引き出される。引き出された包装フィルム１３１は、図中上方向に連続的に流れ、フィルムガイド３によって中央部でＵ字状に二つに折り曲げられる。この折り曲げられた包装フィルム１３１は、図２に示すように、ターンテーブル４の接線方向からターンテーブル４に導入される。

ターンテーブル４上には、サイドシール１３４を形成するサイドシール機構５の複数のサイドヒートシールバー５１が一定距離だけ離れて配置されている。ターンテーブル下方には、サイドヒートシールバー開閉カム５２が設けられている。サイドヒートシールバー５１は、このサイドヒートシールバー開閉カム５２にしたがって開閉動作を行い、閉じることによって包装フィルム１３１をターンテーブル４上で所定の位置に位置決めしてシール動作を行い、開くことによって包装フィルム１３１を開放して包装フィルム１３１の移送させる。

閉じたサイドヒートシールバー５１は、包装フィルム１３１をターンテーブル４上で位置決すると、二つ折りされた包装フィルム１３１を挟み込み、包装フィルム１３１のヒートシールフィルムを局所的に溶融する。この溶融したヒートシールフィルム同士が圧着することによって、包装フィルム１３１は幅方向にヒートシールを施され、サイドシール１３４が形成される。このようにして、二つ折りの包装フィルム１３１には、サイドシール１３４により挟まれた複数の袋部１３２が形成される。

内容物充填機構６は、開閉板が案内シュート７上に位置するように、図示しない回転容器を水平回転させる。内容物充填機構６は、この回転容器が所定の場所に配置されると、回転容器の底部下側の開閉板（図示せず）を回転させる。これによって、回転容器内の枡（図示せず）の下端面が開放され、枡内の内容物１４０が案内シュート７へ落下する。案内シュート７が袋部１３２上に配置されているので、内容物１４０は、案内シュート７を通って袋部１３２に充填される。

内容物１４０が充填された袋部１３２は、図２に示すように、ターンテーブル４の回転動作により図中反時計回りに回転し、ガイドロール８によって移送方向を変更されてトップシール機構９へと直線移送される。トップシール機構９が予熱シールバー９１により包装フィルム１３１の上縁部を加熱すると、包装フィルム１３１上縁部のヒートシールフィルムが溶融する。この状態でトップシールローラ９２がその縁部を加圧することにより、二つ折りの包装フィルム１３１のヒートシールフィルム同士が圧着し、トップシール１３５が形成される。これにより、袋部１３２が密封される。

その後、袋部１３２は、トップシールローラ９２の押し出しによってノッチ機構１０へと送られる。包装フィルム１３１は、ノッチ機構１０のノッチガイド１００に狭持され、この狭持状態で、ノッチカッター１０１によってトップシール１３５は部分的に切断される。これにより、包装フィルム１３１にノッチが入れられる。カッター機構１１は、サイドシール１３４を切断したり、サイドシール１３４にミシン目を入れたりすることにより、複数の袋部１３２は、内容物１４０を包装する包装体１３３に分包される。

次に、本発明にかかる自動包装機１におけるサイドヒートシールバー開閉カム５２について詳細に説明する。図３に、このサイドヒートシールバー開閉カム５２の一構成例が示されている。なお、以下では、サイドヒートシールバー開閉カム５２を開閉カム５２と略す。またなお、以下においては、図３における紙面の上下左右を開閉カム５２の後前左右とし、前方を正面側、後方を背面側とも呼んでいる。

図３（ａ）に、開閉カム５２を上方から観察した上面図が示されている。図３（ａ）に示すように、開閉カム５２は、略板状の部材から形成された略板状の構造を有する。また、開閉カム５２は、左右に略対称な形状を有しているが、これに限らず、開閉カム５２の形状は、サイドヒートシールバー５１（以下、これをシールバー５１と略す）の移動経路に沿って設計される。この開閉カム５２は、シール動作カム５２１、開放動作カム５２２、閉鎖動作カム５２３を備えている。すなわち、開閉カム５２は、三つのカム５２１〜５２３が着脱可能に接合された構造を有しているが、三つに限らず、複数の開閉カムを着脱可能に接合して形成してもよい。
さらに、開閉カム５２は、取付部材５２４，５２５，５２６を備えている。これら取付部材５２４〜５２６は、カム５２１〜５２３を取付固定するための部材である。また、取付部材５２４〜５２６は、１２個の取付ネジ５２７〜５３８によって固定される。

図３（ａ）に示すように、シール動作カム５２１は、略半円形状に曲面加工された略板状の部材から構成され、例えば、その強度を考慮してステンレス等を用いて形成されている。このシール動作カム５２１は、その上端に沿って、支持部５４１を有する。この支持部５４１は、シール動作カム５２１が略半円形状であるため、略半円形状の形状を有する。それとともに、支持部５４１は、紙面に略平行、つまり略水平に形成されている。支持部５４１は、図示しないシールバー５１のカムフォロアを支持する部分である。したがって、このシール動作カム５２１は、シールバー５１を閉じた状態にしてヒートシールするための部材である。
シール動作カム５２１の下端には、取付部材５２４が連結されている。この取付部材５２４は、シール動作カム５２１の側面に対して略垂直に溶接されている。取付部材５２４は、四箇所において取付ネジ５２７〜５３０によって固定される。これら取付ネジ５２７〜５３０は、左右に略対称に取付けられている。

開放動作カム５２２は、シール動作カム５２１と同様に、略板状の部材から構成されている。この開放動作カム５２２は、支持部５４１が設けられたシール動作カム５２１と異なり、略板状の部材を曲面加工しただけのものである。また、開放動作カム５２２の下端には、取付部材５２５が連結されている。この取付部材５２５は、開放動作カム５２２の側面に対して略垂直に溶接されている。取付部材５２５は、四箇所において取付ネジ５３１〜５３４によって固定される。
閉鎖動作カム５２３は、開放動作カム５２２と同様に構成される。閉鎖動作カム５２３の下端にもまた、取付部材５２６が、閉鎖動作カム５２３の側面に対して略垂直に溶接されている。取付部材５２６は、四箇所において取付ネジ５３５〜５３８によって固定される。

図３（ｂ）に、開閉カム５２を前方から観察した側面図が示されている。図３（ｂ）に示すように、カム５２２，５２３の上端５４２，５４３は、曲面加工されている。具体的には、この上端５４２，５４３は、滑らかに切り出され、それらの接合付近に向けて下方に降下するような曲線状に切断されている。また換言すれば、カム５２２，５２３の上端５４２，５４３は、図示しないシールバー５１を徐々に開いたり閉じたりするような曲線状に形成されている。このようなカム５２２，５２３上端５４２，５４３の形状は、一例として、三角関数によって表現された関数を用いて設計することができる。

図３（ｃ）に、開閉カム５２を左方から観察した側面図が示されている。図３（ｃ）に示すように、開放動作カム５２２は、シール動作カム５２１と滑らかに連結されている。詳細には、シール動作カム５２１の支持部５４１上面が開放動作カム５２２の上端５４２に滑らかに接合されている。これらカム５２１，５２２を取付ける取付部材５２４，５２５もまた、これらの底面が略同一面上に配置されるように接合されている。また、閉鎖動作カム５２３もまた、開放動作カム５２２と同様に、シール動作カム５２１に滑らかに接合されている。

図３（ｄ）に、開閉カム５２を後方から観察した背面図が示されている。図３（ｄ）に示すように、シール動作カム５２１の曲面を有する側面には、作業窓５４４，５４５，５４６が形成されている。これら作業窓５４４，５４５，５４６は、シール動作カム５２１の側面を貫通し、開閉カム５２の内側を露出させている。この作業窓５４４，５４５，５４６の大きさは、自動包装機１の操作者の手を入れることができる程度である。また、作業窓５４４，５４５，５４６の形状は、図３においては略矩形状であるが、これに限らず、略円形状、略楕円形状等の種々の形状とすることができ、操作者の作業効率を考慮して設計される。

続いて、図４を用いて、開閉カム５２上を移動するシールバー５１について説明する。図４に、この移動するシールバー５１のカムフォロアが模式的に示されている。図４において、５１１はシールバー５１の略円柱状のカムフォロアである。また、図４は、シールバー５１が反時計回りに回転する場合であり、シールバー５１は、図４において左方から右方へと移動している。この移動方向が、図４に太い矢印で示されている。

図４（ａ）の模式図に、シール動作カム５２１上を移動するカムフォロア５１１が示されている。この図４（ａ）は、後方から観察した図である。
図４（ａ）に示すように、シールバー５１のカムフォロア５１１は、シール動作カム５２１の支持部５４１によって下方から支持された状態で移動する。このとき、略円柱状のカムフォロア５１１は、その軸方向が略水平となるように維持されている。それとともに、カムフォロア５１１側面は、支持部５４１上で回転しながら、支持部５４１に接触している。これによって、カムフォロア５１１が反時計回りに移動するとき、時計回りに回転する。また、カムフォロア５１１の軸方向が略水平な状態に維持されているとき、カムフォロア５１１が下方から支持されているため、シールバー５１は、閉じた状態となり、包装フィルム１３１を挟み込んでサイドシールしている。

図４（ｂ）の模式図に、開放動作カム５２２上を移動するシールバー５１のカムフォロア５１１が示されている。この図４（ｂ）は、左方から観察した図である。
図４（ｂ）に示すように、シールバー５１のカムフォロア５１１は、開放動作カム５２２の上面から側面に支持された状態で移動する。具体的には、略円柱状のカムフォロア５１１の側面は、まず前半に、ターンテーブル４の回転動作によって、開放動作カム５２２の上側に接触した状態から開放動作カム５２２側面に接触した状態へ徐々に移る。これによって、カムフォロア５１１の軸方向が略水平から略垂直となる。さらに後半には、閉鎖動作カム５２３側面に接触したカムフォロア５１１の側面は、ターンテーブル４の回転動作によって、再び、閉鎖動作カム５２３の上側に接触するように徐々に移動する。これによって、カムフォロア５１１が反時計回りに移動するとき、時計回りに回転する。また、カムフォロア５１１の軸方向が略水平な状態から略鉛直な状態に移るとき、シールバー５１は、開いた状態となり、包装フィルム１３１を開放して移送可能としている。
カムフォロア５１１が閉鎖動作カム５２３上を移動する場合も、図示しないが、開放動作カム５２２の場合と同様に、カムフォロア５１１は時計回りに回転している。

以上のように、本発明にかかる自動包装機１においては、サイドヒートシールバー５１を開閉させる開閉カム５２が板構造を有する。そのため、この開閉カム５２を製造するとき、板金を切り出したり、曲げ加工を行ったりするのみで容易に形成することができる。これによって、開閉カム５２の大幅な軽量化、生産コストのコストダウンを実現することができる。

さらに、サイドヒートシールバー５１のカムフォロア５１１は、常に同一側の接触面における略一点で開閉カム５２と接触し、カムフォロア５１１の回転方向も常に同一方向である。そのため、カムフォロア５１１の回転動作において、ブレーキがかかることなく、滑らかな回転運動を行うことができる。これにより、カムフォロア５１１が磨耗したり、破損したりすることがなく、部品寿命を延ばすことができる。したがって、カムフォロア５１１を交換するためのコストを削減することができ、自動包装機１全体の維持コストを低減することが可能となる。

さらにまた、開閉カム５２が板構造を有する場合には、開閉カム５２を三つのカム５２１，５２２，５２３を連結して容易に製造することができる。これによって、開閉カム５２を容易に分解作業することが可能となり、案内シュート７を上下させる上下カムやサイドヒートシールバー５１のヒーター等、開閉カム５２によって覆われた各機構を整備・交換することができる。また、このように開閉カム５２を着脱可能な三つのカム５２１，５２２，５２３を連結して構成する場合には、サイドヒートシールバーを閉じるためのシール動作カム５２１を残し、サイドヒートシールバーが開く部分に設けられたカム５２２，５２３のみを変えるだけで、種々の形態とすることができるサイドヒートシールバー５１のカムフォロア５１１の移動経路に容易に対応することができる。これによって、作業効率を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態におけるロータリー式自動包装機の全体構成を示す正面図である。本発明の実施の形態におけるロータリー式自動包装機の要部を示す平面模式図である。本発明の実施の形態におけるサイドヒートシールバー開閉カムの一構成例を示す図である。本発明の実施の形態におけるサイドヒートシールバー開閉カム上のカムフォロアの動作を示す模式図である。従来のサイドヒートシールバー開閉カムを示す上面図である。

符号の説明

１ロータリー式自動包装機、２巻き戻しリール、３フィルムガイド、４ターンテーブル、５サイドシール機構、５１サイドヒートシールバー、５２サイドヒートシールバー開閉カム、６内容物充填機構、７案内シュート、８ガイドロール、９トップシール機構、９１予熱シールバー、９２トップシールローラ、１０ノッチ機構、１００ノッチガイド、１０１ノッチカッター、１１カッター機構、５１１カムフォロア
１３０フィルムコイル、１３１包装フィルム、１３２袋部、１３３包装体、１３４サイドシール、１３５トップシール、１４０内容物

Claims

略水平方向に移送しながら中央部分を折り曲げた包装フィルムに対して幅方向にサイドシールを施し、当該サイドシール間の袋部に内容物を投入した後に前記袋部の上端に対してトップシールを施して多数の包装体を連続的に作るロータリー式自動包装機であって、
前記サイドシールを施す機構は、前記折り曲げられた包装フィルムに対して挟持若しくは開放してサイドシールを形成するサイドヒートシールバーと、当該サイドヒートシールバーを開閉制御するサイドヒートシールバー開閉カムと、を備え、
当該サイドヒートシールバー開閉カムは、略板状部材を用いて構成されており、
前記サイドヒートシールバー開閉カムは、
サイドヒートシールバーを閉じた状態で維持するために、サイドヒートシールバーのカムフォロアを下から支持するように構成したシール動作カムと、
前記シール動作カムによって閉じられた前記サイドヒートシールバーを開いた状態にするために、サイドヒートシールバーのカムフォロアを徐々にカム側面に接触するように移動させる開放動作カムと、
前記開放動作カムによって開かれた前記サイドヒートシールバーを、再度、閉じた状態にするために、サイドヒートシールバーのカムフォロアが徐々にカム側面からカム上側に接触するように移動させる閉鎖動作カムと、を備える
ことを特徴とするロータリー式自動包装機。
請求項１に記載のロータリー式自動包装機において、
前記開放動作カムおよび前記閉鎖動作カムは、前記シール動作カムの同心円に対して内側に入る形状に曲面加工された略板状部材を略垂直に設けてなり、前記サイドヒートシールバーのカムフォロアが前記略板状部材の外側面に沿って移動する際に前記サイドヒートシールバーの可動側のバーを横に倒れさせる
ことを特徴とするロータリー式自動包装機。
請求項１または請求項２に記載のロータリー式自動包装機において、
前記開放動作カムの上端面の高さは、前記シール動作カムと前記開放動作カムとの接合部分では前記支持部の支持面の高さに略一致し、その高さから徐々に低くなって前記閉鎖動作カムに連続し、
前記閉鎖動作カムの上端面の高さは、前記開放動作カムと前記閉鎖動作カムとの接合部分では前記開放動作カムの上端面の高さに略一致し、その高さから徐々に高くなって前記シール動作カムの支持面に略一致した高さになる
ことを特徴とするロータリー式自動包装機。