JP4346411B2 - 切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、連続帯状の包装材を切断する切断装置に関する。

紙、フィルム等による被包装物の包装として折畳み形式があり、包装材は、巻き取られた連続帯状（ロール状）のものと、裁断されたものとがある。連続帯状の包装材は、ロールからの繰出し、切断、定位置搬送という過程を経て機械タイミングに合わせて被包装物を包装するラッピング部に搬送される。
包装材の切断装置としては、開閉自在な一対の切断刃を備え、上流側から送られてくる連続帯状の包装材を当該包装材の送りが停止している間に前記切断刃が閉状態となって切断し、この閉状態において切断刃同士が切断方向に所定幅重なり合い、包装材の切断後包装材の送りが開始されるまでの間に前記切断刃が開状態になると共に、下流側の切断刃が上流側の包装材の切り口から離隔するように下流側に動く構成とされたものがある。

この切断装置は、切断時に下流側の切断刃の切断方向前方側が切断方向後方側に対して上流側を向くようにばね力により上流側の切断刃に押し付けられて当該上流側の切断刃に対して所定角度傾斜し、切断後下流側の切断刃が下流側に向けて所定角度回動して上流側の切断刃と略並行となって上流側の包装材の切り口から離隔し、切断時に上流側の包装材が下流側の切断刃に引きずられて側方に位置ずれした場合でも元の直線状に復帰し、包装材の送り不良を防止するようにしたものである（例えば、特許文献１参照。）。
特開平２００２−１８７７３号公報

しかしながら、上記切断装置においては、下流側の切断刃が回動するように構成されているために、切断中に刃同士の接触角度やばね力による押し付け圧力が大きく変化してしまい、これに伴い刃の摩耗が不均一となり耐久性が低いという問題がある。また、切断刃は、研磨して使用するために研磨する度に回動角が変わり、これに伴い調整が必要であり面倒であるという問題がある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、連続帯状包装材の切断において動刃と固定刃との接触角度や押し付け圧力が変化しない切断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、載置台に配置固定された固定刃と、前記固定刃の上方に垂直に昇降自在に配置された動刃ホルダと、前記動刃ホルダに固定され、前記固定刃に対し交差角をなして傾斜した動刃とを有し、上流側から送られてくる連続帯状の包装材を垂直に切断する切断装置において、前記載置台に設けられ、垂直方向に昇降可能な可動台と、前記可動台と前記動刃ホルダとの間に設けられ、前記動刃を前記固定刃に押し付ける押し付け圧力を発生する弾性手段と、前記可動台に連動して前記動刃ホルダを前記動刃と共に昇降させる一方、前記可動台の下降に伴い前記動刃を前記押し付け圧力に抗し且つ前記交差角を維持しながら前記固定刃の下流側に迫り出させるべく平行移動させると共に前記固定刃との切断線に沿って長手方向に移動させる移動手段と、前記可動台と前記動刃ホルダとの間に設けられ前記動刃を切り始めの位置に係止する位置決め係止手段とを備えた構成としたものである。

請求項２の発明の前記移動手段は、前記包装材の幅方向に互いに離間して配置された一対の平行リンクから成り、前記各平行リンクは、前記載置台の上端に水平面内にて回動自在に連結された一端と、前記動刃ホルダの下端に水平面内にて回動自在に連結された他端とを有する。
請求項３の発明は、前記弾性手段は、下端が前記可動台に固定され、上端が前記動刃ホルダの下流側の側面と離隔対向して配置された支持部材と、一端が前記支持部材の上端に進退自在に支持され、他端が前記動刃ホルダの側面に固定された押圧ピンと、前記支持部材の上端と前記押圧ピンとの間に縮設されて前記動刃を前記固定刃に押圧するスプリングとから成る構成としたものである。

請求項４の発明は、前記位置決め係止手段は、下端が前記可動台に固定され、上端が前記動刃ホルダの上流側の側面と離隔対向して配置された支持部材と、基端が前記支持部材の上端に固定され、先端が前記動刃ホルダの上流側の側面に当接して前記動刃と固定刃の切り始めの間隔を維持するストッパピンとから成る構成としたものである。

請求項１の発明によれば、動刃を、その交差角を維持しながら固定刃の下流側に迫り出させるべく平行移動させると共に前記固定刃との切断線に沿って長手方向に移動させることで、動刃と固定刃との接触角度や動刃の固定刃への押し付け圧力が殆ど変化しないので、余分な力を加えることなく安定した切断を行うことができ、切断不良が発生し難く良品率が高くなる。また、動刃を固定刃に小さな押し付け圧力で切断することができ、固定刃及び動刃の耐久性が向上し、これらの刃の交換頻度が少なくなり、ランニングコストの低減が図られる。更に、固定刃及び動刃を再研磨した際に動刃の取り付け調整が不要であり、メンテナンスが容易である。

請求項２の発明によれば、その移動手段を平行リンク機構により構成することで、構造が簡単であり、堅牢且つ安価に構成することができると共にメンテナンスが容易である。
請求項３の発明によれば、動刃を固定刃に押し付ける弾性手段の構成が簡単であり、安価に構成することができる。

請求項４の発明によれば、動刃の固定刃に対する最接近位置が規制され、切断開始位置における動刃と固定刃との刃同士の間隔を維持することができ、これら動刃及び固定刃の摩耗を防止することができる。

図１は本発明に係る切断装置を適用した包装機の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように包装機１は、被包装物供給部２、包装材供給部３、ラッピング部４、排出部５、及びこれらを制御する制御部（図示せず）から成り、被包装物１１は、被包装物供給部２の搬送機構（図示せず）により矢印で示すようにラッピング部４に搬送される。一方、連続帯状をなす包装材例えば、フィルム１２は、包装材供給部３のリール１５に巻回されており、ガイドロール１６、予備繰出しロール１７、繰出しロール１８を通して水平に引き出され、切断装置２０により所定長さに切断されて包装材１３とされ、ラッピング部４に搬送される。ラッピング部４は、搬送された被包装物１１と包装材１３とを合成して矢印で示すように搬送しながら順次包装作業を行い（４ａ〜４ｆ）、排出部５に搬送する。前記制御部は、繰出しロール１８を制御してフィルム１２を所定長さ引き出し、停止させ、切断装置２０を作動させて前記フィルム１２を切断する。

切断装置２０は、所謂ギロチン式切断装置で、フィルム１２の搬送方向と直交する幅方向に沿って配置され、下側の切断刃（以下「固定刃」という）３５と上側の切断刃（以下「動刃」という）３６との間にフィルム１２を挟み、動刃３６を垂直に下降させてフィルム１２を切断する。
図２は切断装置２０の正面図、図３は図２に示す切断装置の平面図、図４は図２に示す切断装置の矢線IV−IVに沿う断面図、図５は図２に示す切断装置の右側面図、図６は図２に示す切断装置の左側面図である。図２乃至図６に示すように切断装置２０は、フィルム１２の搬送方向と直交する方向（フィルム１２の幅方向）に沿って設置された載置台２１のフィルム１２の搬送方向下流側の側面２１ａに左右両側に上下方向に配設されたＬＭガイド２２、２２を介して可動台２３が垂直に昇降自在に設けられている。動刃駆動用アクチュエータ例えばエアシリンダ２４は、載置台２１の側面２１ａの略中央に上下方向に固定され、ピストンの先端が可動台２３の中央部下端に固定されており、可動台２３を垂直に昇降させる。

可動台２３の上端の左右両側には軸受２５、２５が設けられており、動刃移動手段としての一対の平行リンク２６、２６の各一端が水平に載置されてピン２７、２７により水平に回動自在に連結されている。これらのリンク２６、２６は、図３及び図４に示すように他端側が一端側から右方に、且つ載置台２１側に向かって斜めに延出するように配置されている。これらのリンク２６、２６の各他端には載置台２１の上方に水平に配置された動刃ホルダ３０の下端の左右両側に設けられた軸受３１、３１が載置されてピン３２、３２により回動自在に連結されている。一対の平行リンク２６、２６は、同じ長さとされ、可動台２３の左右の軸受２５と２５との間隔と動刃ホルダ３０の左右の軸受３１と３１との間隔は同一とされており、平行リンク機構が構成されている。そして、動刃ホルダ３０は、平行リンク２６、２６により載置台２１の側面２１ａに対して平行に近接・離隔可能とされ、且つ載置台２１の長手方向に移動可能とされている。

図２乃至図７に示すように載置台２１の上端にはその長手方向（フィルム１２の幅方向）に沿って固定刃３５が水平に固定されている。固定刃３５は、フィルム１２の搬送方向下流側の上側のエッジ３５ａ（図７）が切刃とされている。また、動刃ホルダ３０の下端には、その長手方向に沿って、且つ固定刃３５の下流側に位置するように動刃３６が固定されている。動刃３６は、固定刃３５のエッジ３５ａと対向する下端のエッジ３６ａ（図７）が切刃とされている。図２に示すように動刃３６は、左端から右端に向かって即ち、切断方向に向かって斜め上方に傾斜し、且つ図３及び図８（ｂ）に示すように左端から右端に向かって（切断方向に向かって）固定刃３５に対し交差角αをなして上流側に傾斜して配置されている。更に、図２に示すように動刃３６の左端には組立調整ガイド部３６ｂが下方向に延設されている。

そして、一対の平行リンク２６、２６から成る平行リンク機構は、動刃３６を固定刃３５に対して交差角α（図８（ｂ））に従い迫り出し量ｄ（図８（ｄ））だけ固定刃３５の下流側に平行移動させると共に切断線に沿う長手方向に移動させる移動手段を構成している。
図３に示すように可動台２３の右側には固定刃３５に動刃３６を押し付ける弾性手段としての押動機構３８が、左側には、固定刃３５に対して動刃３６を位置決め係止する位置決め係止手段としてのストッパ３９が設けられている。押動機構３８は、図３及び図５に示すように側面視略Ｌ形状をなし、水平部４１ａの先端が可動台２３の上端に固定され、垂直部４１ｂが上方に延出して動刃ホルダ３０の下流側の側面３０ａと離隔対向して配置された支持部材４１と、動刃ホルダ３０と垂直部４１ｂとの間に水平に配置され、一側に設けられたねじの先端が動刃ホルダ３０の側面３０ａに設けられたねじ孔に螺合し固定ナット４３により固定され、他端が垂直部４１ｂの上端に設けられ水平方向に長い長孔４１ｃ（図２）に遊貫された押圧ピン４２と、押圧ピン４２のねじ部に螺合されたばね座兼調整用ナット４４と、押圧ピン４２の他端が遊貫し垂直部４１ｂの内面に当接するばね座４５と、押圧ピン４２が遊貫し、ナット４４とばね座４５との間に縮設されたスプリング４６とから成る。この押動機構３８は、押圧ピン４２がスプリング４６のばね力により動刃ホルダ３０を押動して、動刃３６を固定刃３５に押し付ける。そして、ナット４４によりスプリング４６のばね力を調節することにより、動刃３６の固定刃３５への押し付け圧力を調整することが可能とされている。また、押圧ピン４２は、動刃ホルダ３０の切断方向への移動に応じて他端が垂直部４１ｂの長孔４１ｃ（図２）内を水平に移動可能とされている。

図３及び図６に示すようにストッパ３９は、支持部材５１とストッパピンとしてのストッパボルト５２と固定ナット５３から成り、支持部材５１は、側面視略クランク状をなし、下端が可動台２３の上端に固定され、上部が動刃ホルダ３０の上流側の側面３０ｂと離隔対向して配置されている。ストッパボルト５２は、基端が支持部材５１の上端に設けられたねじ孔に螺合されて固定ナット５３により固定され、先端が動刃ホルダ３０の前記側面３０ｂに当接している。ストッパ３９は、図２に示すように動刃３６のガイド部３６ｂが固定刃３５の下流側端面に当接した状態において、図３に示すように動刃ホルダ３０を当該位置（切断開始位置）に係止している。

動刃３６のガイド部３６ｂは、動刃３６の組立調整時に固定刃３５の端面に当接係止されて動刃３６を安定に保持するための安全装置として作用し、通常の切断時にはストッパ３９によって切り始めの動刃３６と固定刃３５との間隔が維持される。これにより、ガイド部３６ｂの摩耗を防止して段差の発生を防止し、切断時に動刃３６が飛び跳ねる等の挙動を防止する。

以下に作動を説明する。
図２に示すように切断装置２０は、初期状態においてシリンダ２４が伸長しており、動刃ホルダ３０が上限位置に停止している。この状態において図８（ａ）に示すように動刃３６は、固定刃３５に対して上方に離隔対向し、押動機構３８により固定刃３５にスプリング４６のばね力で押し付けられ、ストッパ３９によって動刃３６の固定刃３５に対する最接近位置が規制され、切断開始位置が規定される。

図１に示すように切断すべきフィルム１２が固定刃３５と動刃３６との間に所定長さ搬送されて停止すると、シリンダ２４が短縮して動刃ホルダ３０を下降させる。これに伴い動刃３６が下降し、図８（ｂ）で示すようにガイド部３６ｂの付け根部分の切刃と固定刃３５との交点が切断点Ｐとされる。そして、シリンダ２４の短縮に伴い動刃３６が下降してフィルム１２が左端側から切断を開始される。

動刃３６は、図８（ａ）に示すように左端側から右端側に向かって斜め上方に傾斜し、且つ同図（ｂ）に示すように固定刃３５に対して交差角αをなして傾斜していることで、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように下降に伴い交差角αに応じてスプリング４６からの押圧力に抗して固定刃３５の下流側に迫り出され、その迫り出し量ｄだけ平行リンク２６、２６が矢印Ａ方向に回動し、切断点Ｐが図中右方に距離Ｌ移動する。即ち、動刃３６は、平行リンク２６、２６により切断方向に沿って固定刃３５の長手方向（図中右方）に移動する。そして、切断点Ｐが図８（ｃ）、（ｄ）において右端近傍位置Ｐ’まで移動するとフィルム１２の切断が終了し、シリンダ２４が停止する。このようにして、フィルム１２が切断される。

動刃３６は、切断中、平行リンク２６、２６により固定刃３５の下流側に迫り出し量ｄだけ平行移動し、この迫り出し量ｄは、スプリング４６の長さ（変位量）に比して微小であり、スプリング４６から固定刃３５への押し付け圧力Ｆは、切断開始時と切断終了時とで殆ど変化しない。即ち、動刃３６は、固定刃３５との交角θ及びスプリング４６による固定刃３５への押し付け圧力Ｆは、切断開始時（図９（ａ））と切断終了時（図９（ｂ））とで殆ど変化しない。また、動刃３６は、平行リンク２６、２６により図８（ｃ）に矢印Ｂで示すように切断線に沿って固定刃３５の長手方向に移動するので、押し切り動作が行われ、小さな押し付け圧力で切断することができる。従って、シリンダ２４の駆動力を小さくすることができ当該シリンダ２４の小型化が図られる。更に、動刃３６の固定刃３５の側方への平行移動と長手方向への移動とが一体的に行われるので、一つの動力、即ち、一台のエアシリンダ２４で済み、構造が簡単である。また、切断状態が一定で、安定した切断が行える。

また、動刃３６は、ストッパ３９により固定刃３５に対する最接近位置が規制され、切断開始位置における固定刃３５との間隔が維持されることで、ガイド部３６ｂの摩耗が防止されて段差の発生が防止され、この結果、切断時に動刃３６が飛び跳ねる等の不具合が防止され、安定した切断が行える。更に、動刃３６及び固定刃３６の摩耗を防止することができる。

図１０は、動刃の移動手段としての平行リンク機構の他の実施例を示し、図１０（ｂ）に示すように動刃ホルダ３０を支持する平行リンク２６'、２６'の回動方向を図８（ｂ）に示す平行リンク２６、２６の回動方向Ａと反対の矢印Ｃ方向に回動可能に設けたものである。切断時に動刃ホルダ３０が図１０（ａ）の位置から下降すると、これに伴い平行リンク２６'、２６'が矢印方向Ｃに回動し、図１０（ｃ）、（ｄ）に示すように切断点Ｐが図中右方に移動する。即ち、動刃３６は、平行リンク２６'、２６'により切断方向に沿って刃の長手方向（図中右方）に移動する。そして、切断点Ｐが図１０（ｃ）、（ｄ）において右端近傍位置Ｐ'まで移動すると前記フィルム１２の切断が終了する。

動刃３６は、切断中、固定刃３５から迫り出す方向（下流側）に平行移動するので、前述同様に交角θやスプリング４６による固定刃３５への押し付け圧力Ｆが殆ど変化せず、平行リンク２６’、２６’により動刃３６が切断線に沿って矢印Ｂで示すように固定刃３５の長手方向に移動するので、引き切り動作が行われ、小さな押し付け圧力で切断することができる。

本発明に係る切断装置を適用した包装機の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す切断装置の正面図である。 図２に示す切断装置の平面図である。 図２に示す切断装置の矢線IV−IVに沿う断面図である。 図２に示す切断装置の右側面図である。 図２に示す切断装置の左側面図である。 図２に示す切断装置の矢線VII−VIIに沿う断面図である。 図２に示す切断装置の切断動作の説明図である。 図８に示す切断装置の切断中における固定刃と動刃との関係を示す説明図である。 図１に示す切断装置のリンク機構の他の実施例における切断動作の説明図である。

符号の説明

１ 包装機
２ 被包装物供給部
３ 包装材供給部
４ ラッピング部
５ 排出部
１１ 被包装物
１２ 連続帯状包装材（フィルム）
２０ 切断装置
２１ 載置台
２３ 可動台
２６，２６’ 平行リンク
３０ 動刃ホルダ
３５ 固定刃
３６ 動刃
３８ 押動機構（弾性手段）
３９ ストッパ（位置決め係止手段）
α 交差角

Claims (4)

1. 載置台に配置固定された固定刃と、前記固定刃の上方に垂直に昇降自在に配置された動刃ホルダと、前記動刃ホルダに固定され、前記固定刃に対し交差角をなして傾斜した動刃とを有し、上流側から送られてくる連続帯状の包装材を垂直に切断する切断装置において、
   前記載置台に設けられ、垂直方向に昇降可能な可動台と、
   前記可動台と前記動刃ホルダとの間に設けられ、前記固定刃に前記動刃を押し付ける押し付け圧力を発生する弾性手段と、
   前記可動台に連動して前記動刃ホルダを前記動刃と共に昇降させる一方、前記可動台の下降に伴い前記動刃を前記押し付け圧力に抗し且つ前記交差角を維持しながら前記固定刃の下流側に迫り出させるべく平行移動させると共に前記固定刃との切断線に沿って長手方向に移動させる移動手段と、
   前記可動台と前記動刃ホルダとの間に設けられ、前記動刃を切り始めの位置に係止する位置決め係止手段と
   を備えたことを特徴とする切断装置。
2. 前記移動手段は、前記包装材の幅方向に互いに離間して配置された一対の平行リンクから成り、
   前記各平行リンクは、前記可動台の上端に水平に回動自在にして連結された一端と、前記動刃ホルダの下端に水平に回動自在にして連結された他端とを有することを特徴とする請求項１記載の切断装置。
3. 前記弾性手段は、
   下端が前記可動台に固定され、上端が前記動刃ホルダの下流側の側面と離隔対向して配置された支持部材と、一端が前記支持部材の上端に進退自在に支持され、他端が前記動刃ホルダの側面に固定された押圧ピンと、前記支持部材の上端と前記押圧ピンとの間に縮設されて前記動刃を前記固定刃に押圧するスプリングとから成ることを特徴とする請求項１記載の切断装置。
4. 前記位置決め係止手段は、
   下端が前記可動台に固定され、上端が前記動刃ホルダの上流側の側面と離隔対向して配置された支持部材と、基端が前記支持部材の上端に固定され、先端が前記動刃ホルダの上流側の側面に当接して前記動刃と固定刃の切り始めの間隔を維持するストッパピンとから成ることを特徴とする請求項１記載の切断装置。

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