JP4628873B2 - 製袋機 - Google Patents

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Description

本発明は、長尺のフィルムを間欠的に搬送しつつ、フィルムにスパウト等の付属物を取り付け、フィルムの長手方向に連続して順次パウチを形成する製袋機に関する。
フィルムのヒートシールや切断の位置の精度を出すため、これらの加工時にフィルムの搬送を一時的に停止させる必要がある。このため、フィルムの搬送を間欠的にしたり、フィルムの弛みを吸収するバッファロールを設けることがある(例えば特許文献1、2参照)。
特開2000−218717号公報 特開平10−181722号公報
ところで、従来、スタンディングパウチ等のパウチ(包装袋)には、スパウト(注出口)などの付属物として取り付けることが広く行われている。付属物の取り付けは、付属品となるプラスチック成形品の成形とパウチの製袋を予め行っておき、パウチへの付属品の取り付けを別のライン上で行うことが一般的であるとはいえ、製袋機上でフィルム上に付属物をヒートシールすることも試みられている。
図4に、従来の製袋機上でフィルム上に付属物をヒートシールするための製袋機50の概略構成を示す。この製袋機50は、原反となる長尺帯状のフィルムFを繰り出す繰り出し手段51と、繰り出し手段51から繰り出されたフィルムFを間欠的に搬送する搬送手段53と、搬送手段53によって間欠的に搬送されるフィルムFに付属物を取り付ける付属物固着手段52と、フィルムFをヒートシールしてパウチの周縁となる位置をヒートシールするヒートシール手段54と、ヒートシールされたフィルムFをそれぞれのパウチに切断する切断手段55と、切断により分離されたパウチを貯留する貯留手段56とを備えるものである。
しかしながら、付属物の取り付けは、フィルム同士のヒートシールや切断に比べて時間を要するため、フィルムの搬送の速度や周期は、付属物の取り付けに必要な停止時間を確保できる程度に制限しなければならない。なぜならば、高速化のために付属物の取り付け時の停止時間を短くすると、付属物の取り付け強度が不十分な場合が生じ、付属物が外れやすくなったり、フィルムと付属物との接合部に隙間が開いて内容物が漏れ出すおそれがあるからである。このため、高速化による生産性の向上が困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、付属物の取り付けを要するパウチを連続製袋する製袋機において、製袋速度の高速化および生産性の向上を実現可能な製袋機を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明は、長尺帯状のフィルムを間欠的に搬送しつつ、前記フィルムに付属物を取り付ける付属物固着工程と、前記フィルムをヒートシールしてパウチの周縁となる位置をヒートシールするヒートシール工程とを行い、前記フィルムの長手方向に連続して順次パウチを形成する製袋機であって、前記付属物固着工程におけるフィルムを間欠的に搬送する第1の搬送手段と、前記ヒートシール工程におけるフィルムを間欠的に搬送する第2の搬送手段と、前記第1の搬送手段および第2の搬送手段の間に設けられて前記フィルムに可変量のバッファを形成するバッファ手段と、前記第1の搬送手段による間欠搬送の1周期につき、前記フィルムの長手方向にm個(ただしmは2以上の整数)のパウチに対応する位置に付属物を取り付ける付属物固着手段と、前記第2の搬送手段による間欠搬送の1周期につき、前記フィルムの長手方向にn個(ただしnは1以上であって前記mより小さい整数)のパウチに対応する位置にヒートシールするヒートシール手段と、前記第1の搬送手段による間欠搬送の1周期の長さと前記第2の搬送手段による間欠搬送の1周期の長さとの比がm:nに等しい整数比となるように制御する搬送制御手段とを備えることを特徴とする製袋機を提供する。
本発明の製袋機において、前記付属物固着手段は、ヒートシールにより付属物をフィルムに取り付ける複数のシール型と、前記複数のシール型を一体に支持する支持部材と、前記支持部材を前記フィルムに対して近接離間する方向に往復駆動する駆動手段とを具備することが好ましい。
本発明によれば、第1の搬送手段による間欠搬送の1周期ごとに付属物固着手段によって付属物が取り付けられるパウチの個数(フィルムの長手方向に並ぶ個数)をm個(ただしm≧2)とし、第2の搬送手段による間欠搬送の1周期ごとにヒートシール手段によってヒートシールされるパウチの個数(フィルムの長手方向に並ぶ個数)をn個(ただし1≦n<m)とし、さらに、第1の搬送手段による間欠搬送の1周期の長さが、第2の搬送手段による間欠搬送の1周期の長さのm/n倍(上述のとおりm>n)となるように制御することにより、付属物の固着に要する1個あたりの時間を長く確保しつつ、付属物固着工程とヒートシール工程とで処理速度(単位時間あたりの個数)の処理速度を等しくすることができる。よって、低コスト、省スペースで無駄の少ない構成とし、製袋速度の高速化と生産性の向上を実現することが可能となる。
付属物固着手段として、複数のシール型を支持部材に一体に支持させるとともに、支持部材をフィルムに対して近接離間する方向に往復駆動する駆動手段を設けた構成とした場合、1個のシール型および駆動手段を有する付属物固着手段を複数台並べて使用する場合と比較して、省スペース化や低コスト化が可能になり、メンテナンス性も向上する上、オペレーターの人数が少なくて済むので、省人化も実現できる。しかも、各シール型についてヒートシールの条件を均一に揃えることが容易であるため、ヒートシールが安定し、ばらつきを低減できるという効果も得られる。よって、経済性がすこぶる良好となる。
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本発明の実施例に係る製袋機の概略的な構成を示す模式図である。また図2(a)および図2(b)は、図1の製袋機が製造するパウチの一例を示す平面図である。
なお、図1において、第1の搬送手段13および第2の搬送手段16の上方に添えられた矢印は、第2の搬送手段16による間欠搬送の周期が第1の搬送手段13による間欠搬送の周期より短く、間欠搬送の単位時間あたり繰り返し回数が多いことを模式的に表すものである。
図2(a)、(b)に示すパウチ20、20Aは、2枚のフィルムを重ね合わせて底部21aと両側部21b、21bをヒートシールすることにより袋状に形成された袋本体21と、この袋本体21に取り付けられた付属物としてのスパウト22からなる。
図2(a)に示すパウチ20のスパウト22は、袋本体21の上部に斜めに取り付けられており、袋本体21の上部には、内容物を充填するための開口部23が形成されている。この開口部23は、充填後に周縁のフィルムをヒートシールすることにより密閉することができる。また、このパウチ20では、スパウト22が開口部23よりも下側に位置しているので、内容物の充填後に密封する際に、スパウト22が突出せず、邪魔にならないという利点がある。
また、図2(b)に示すパウチ20Aのスパウト22は、袋本体21の上部中央に上向きに取り付けられており、袋本体21の上部はヒートシールにより密閉されている。
底部21aと両側部21b、21bのヒートシールは、ヒートシール工程において行われるが、スパウト22の周囲の部分21cのヒートシールは、付属物固着工程において、スパウト22の取り付けと同時あるいは前後する時期に行うことができる。
なお、パウチ20の形態は特に限定されるものではなく、スタンディングパウチの他、三方シールや四方シールの平袋、四角底袋など、種々の態様の包装袋に適用することが可能である。
袋本体21を構成するフィルムとしては、シーラントを少なくとも片面に備える積層体、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン―酢酸ビニル共重合体(EVA)、環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン樹脂層を最内層(シーラント)とし、二軸延伸ナイロンフィルムや二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムなどの延伸フィルムを基材とし、必要に応じてエチレン―ビニルアルコール共重合体、金属や無機化合物の蒸着層、アルミ箔等の金属箔などを中間層としたラミネートフィルムを用いることができるが、特に、これらに限定されるものでない。
スパウト22は、袋本体21を構成する2枚のフィルムのシーラント層と溶着可能な熱可塑性樹脂の層を少なくとも表面に有し、スパウト22を袋本体21にヒートシールすることができるようになっている。スパウト22を形成するための材質としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン―酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリエステル、ナイロン等のポリアミド、環状ポリオレフィン、ポリブチレンなどの熱可塑性プラスチックを用いることができる。
付属物の具体的形状は特に限定されるものではなく、例えば、袋本体21を再封するため袋本体21の開口部内面に取り付けられるポリチャックや、袋本体21から突出するフィルムからなる注出部の保形性を確保するため注出部の内側に取り付けられるストローのようなものであってもよい。スパウトを融着する場合、袋本体21を構成する2枚のフィルム間に接合される部分がフランジ部または舟形形状に膨出した融着基部を有するスパウトを用いることもできる。袋本体に対する付属物の取り付け位置は、付属物の一部が袋本体の外側に突出する位置でもよく、あるいは付属物の全部が袋本体の内側(フィルムの間)に入る位置でもよい。
図1に示す製袋機10の概略構成は、原反となる長尺帯状のフィルムFを繰り出す繰り出し手段11と、繰り出し手段11から繰り出されたフィルムFに付属物を取り付ける付属物固着手段12と、付属物固着工程におけるフィルムを間欠的に搬送する第1の搬送手段13と、フィルムFに可変量のバッファBを形成するバッファ手段14と、フィルムFをヒートシールしてパウチ20の周縁となる位置をヒートシールするヒートシール手段15と、ヒートシール工程におけるフィルムFを間欠的に搬送する第2の搬送手段16と、ヒートシールされたフィルムFをそれぞれのパウチ20に切断する切断手段17と、切断により分離されたパウチ20を貯留する貯留手段18と、第1および第2の搬送手段13、16による間欠搬送の1周期T、Tを所定の長さに制御する搬送制御手段19とを備えるものである。
繰り出し手段11は、例えばフィルムFが巻き取られたロールである。繰り出し手段11から繰り出されたフィルムは、パウチ20の胴部の表および裏のフィルムとするため、原反の半分の幅を有する2枚のフィルム(図示せず)に切断される。また、パウチ20がスタンディングパウチ(自立袋)の場合には、周知のように、パウチ20の底となる2つ折り状のフィルムがパウチ20の胴部を構成する2枚のフィルムの間に挟み込まれるので、底のフィルムを繰り出す手段、底のフィルムを2つ折りにする手段、底のフィルムに切り欠きを設ける穿孔手段、底のフィルムと胴のフィルムとを位置を合わせて重ね合わせる手段が設けられる。なお、連続的に移送されるフィルムが間欠的な移送に変化する位置にはダンサーロール等のバッファ手段が設けられる。
付属物固着手段12は、第1の搬送手段13による間欠搬送の1周期Tにつき、フィルムFの長手方向にm個(ただしmは2以上の整数)のパウチ20に対応する位置に付属物を固着する。なお、付属物固着手段12となる装置(シール型)をフィルムFの長手方向に沿ってm台並べて設置することもできるが、1台の装置(支持手段)にm個のシール型を連設したものを用いることが好ましい。本形態例ではmは2である。
1台の装置で同時に複数個の付属物の取り付けを行うため、例えば、ヒートシールにより付属物をフィルムに取り付ける複数のシール型12a、12aと、これら複数のシール型12a、12aを一体に支持する支持部材12bと、この支持部材12bをフィルムFに対して近接離間する方向(図1の上下方向)に往復駆動する駆動手段(例えばエアシリンダーや油圧シリンダー)12cとを具備する付属物固着手段12を用いることが好ましい。これにより、付属物固着手段として複数台の装置を用いた場合に比べて、省スペース化や低コスト化が可能になり、メンテナンス性も向上する上、オペレーターの人数が少なくて済むので、省人化も実現できる。しかも、各シール型12a、12aについてヒートシールの条件を均一に揃えることが容易であるため、ヒートシールが安定し、ばらつきを低減できるという効果も得られる。
ヒートシール手段15は、第2の搬送手段16による間欠搬送の1周期Tにつき、フィルムFの長手方向にn個(ただしnは1以上であって前記mより小さい整数)のパウチ20の底部21aおよび両側部21b、21bに対応する位置をヒートシールする。これにより、フィルムFの長手方向に連続して順次パウチが形成される。なお、本形態例ではnは1である。
切断手段17は、隣接するパウチ20の側部21bと側部21bとの間を切断して個々のパウチ20を分離する。分離したパウチ20は、貯留手段18に落とされて貯留される。パウチ20の角部を鈍角化(コーナーカット)する場合は、切断するとき隣接するパウチ20、20の間に若干の隙間を介して2本の切断線を入れ、隙間に相当する幅(ドブともいう)を除去することが好ましい。この他、袋本体21の形状を整えるため、打ち抜きやカッター等により、周囲を断裁することができる。
ここで、図3を用いて、図1の製袋機10の動作を説明する。図3中の各グラフにおいて、縦軸に示す送り量およびバッファ量の1目盛りは、フィルムFの長手方向に沿うパウチ1個分の寸法に対応するフィルムの長さを表す。
付属物固着工程においては、第1の搬送手段13による間欠搬送の1周期Tの中に停止期間と搬送期間を設け、付属物固着手段12による付属物の固着を停止期間中に行う。すなわち、付属物固着工程におけるフィルムFの累積の送り量は、図3(a)に示すように、第1の搬送手段13による間欠搬送の周期Tごとに、増大(フィルム搬送中)と、増大減少せず(フィルム搬送停止)とを繰り返す。
付属物固着手段12はフィルムFの長手方向に連続した1個目〜m個目のパウチとなる位置を1度に処理し、次回の処理では(m+1)個目〜2m個目のパウチとなる位置を処理することになる。よって、第1の搬送手段13が1回の搬送期間中に搬送するフィルムFの送り量は各周期Tで一定になり、1周期T当たりのフィルムFの送り量は、パウチm個に相当する長さとなる。
なお、図3(a)で送り量が増大するときの傾き(すなわち、1周期T当たりのフィルムFの送り量を1周期T中の搬送期間の長さで除した商となる速度)は、第1の搬送手段13が搬送期間中にフィルムFを搬送する搬送速度(単位時間当たりの送り量)に対応する。1周期Tをどのような比で停止期間と搬送期間とに分割するかについては、必要な長さの停止期間が確保でき、かつ搬送期間中の搬送速度が適切になる範囲内で、適宜設定が可能である。
また、ヒートシール工程においては、第2の搬送手段16による間欠搬送の1周期Tの中に停止期間と搬送期間を設け、ヒートシール手段15によるフィルムFのヒートシールを停止期間中に行う。すなわち、付属物固着工程におけるフィルムFの累積の送り量は、図3(c)に示すように、第2の搬送手段16による間欠搬送の周期Tごとに、増大(フィルム搬送中)と、増大減少せず(フィルム搬送停止)とを繰り返す。
nが1の場合、ヒートシール手段15はフィルムFの長手方向に沿って、各パウチとなる位置を1個ずつ順に処理する。また、nが2以上の場合、ヒートシール手段15はフィルムFの長手方向に連続した1個目〜n個目のパウチとなる位置を1度に処理し、次回の処理では(n+1)個目〜2n個目のパウチとなる位置を処理することになる。よって、nが1あるいは2以上のいずれの場合においても、第2の搬送手段16が1回の搬送期間中に搬送するフィルムFの送り量は各周期Tで一定になり、1周期T当たりのフィルムFの送り量は、パウチn個に相当する長さとなる。
なお、図3(c)で送り量が増大するときの傾き(すなわち、1周期T当たりのフィルムFの送り量を1周期T中の搬送期間の長さで除した商となる速度)は、第2の搬送手段16が搬送期間中にフィルムFを搬送する搬送速度(単位時間当たりの送り量)に対応する。1周期Tをどのような比で停止期間と搬送期間とに分割するかについては、必要な長さの停止期間が確保でき、かつ搬送期間中の搬送速度が適切になる範囲内で、適宜設定が可能である。
このように、第1の搬送手段13と第2の搬送手段16とでは、間欠搬送の周期の長さ(それぞれTとT)も、1周期当たりの送り量(それぞれパウチm個分とn個分)も異なるため、第1の搬送手段13によるフィルムFの送り量と第2の搬送手段16によるフィルムFの送り量に差が生じる。これに対して本形態例の製袋機10は、フィルムFに可変量のバッファBを形成するバッファ手段14を第1の搬送手段13と第2の搬送手段16との間に備えているため、図3(b)に示すように、第1の搬送手段13による送り量が第2の搬送手段16による送り量よりも多い場合にはバッファBを増大させる一方、第1の搬送手段13による送り量が第2の搬送手段16による送り量よりも少ない場合にはバッファBを減少させる。これにより、連続したフィルムFの搬送に支障が生じることなく、安定して運転することができる。バッファ手段14としては、例えば上下や左右方向に自在に変位可能なバッファロール(ダンサーロールやアキュームロールともいう)等を用いることができる。
また、第1の搬送手段13による間欠搬送の周期Tと第2の搬送手段16による間欠搬送の周期Tとの比がm:nであるように搬送制御手段19を用いて制御するので、バッファBの量は一定の周期Pにより増減し、周期P当たりのフィルムの送り量は、第1の搬送手段13と第2の搬送手段16とで互いに等しくなる。よって、バッファBの量が一定の周期Pで初期値に戻り、安定的な搬送を実現することができる。例えば、本形態例(m=2、n=1)の場合、それぞれの周期はP=T=2Tの関係となり、周期P当たりのフィルムの送り量は、第1の搬送手段13でも第2の搬送手段16でもパウチ2個分となる。
バッファBの変動周期PがT、Tに比べて過度に長くならないようにするため、搬送制御手段19によって制御されるT:Tの比は、1:2、1:3、1:4、1:5、2:3、2:4、2:5、3:4、3:5、4:5などのように比較的小さい自然数同士の整数比であることが好ましい。
本形態例の製袋機10によれば、第1の搬送手段13による間欠搬送の周期Tが、第2の搬送手段16による間欠搬送の周期のTのm/n倍(ただしm>n)となるように搬送制御手段19が搬送を制御するので、付属物固着工程では、ヒートシール工程の周期Tよりも長い、Tの周期の中から停止期間と搬送期間とを設定することができる。よって、付属物の固着に要する1個あたりの時間を長く確保しつつ、付属物固着工程とヒートシール工程とで処理速度(単位時間あたりの個数)を等しくすることができるので、低コスト、省スペースで無駄の少ない構成とし、製袋速度の高速化および生産性の向上を実現することが可能となる。
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、付属物はスパウトに限定されるものではなく、例えば袋本体の側部に設けられる補強用支柱などの取り付けに適用することも可能である。
また、フィルム上にパウチを形成するとき、フィルムの幅方向に複数のパウチが並んで形成されるように、複数列のパウチを製袋する(2面取りまたは多面取り)場合に適用することも可能である。この場合、mおよびnはフィルムの長手方向に沿うパウチの個数であるから、すなわち1列あたりのパウチの個数として定められる。
さらに、バッファ手段は、複数本のロールが互い違いに上下動するものでもよいし、揺動方向も左右や円弧状の軌跡を往復するようなものであってもよい。そして、付属物固着手段はヒートシールによるもの以外にも、粘着、接着や嵌着によるものなどであってもよい。
第1の搬送手段13による搬送速度と第2の搬送手段16による搬送速度とは、互いに等しくすることもできるし、あるいは、等しくなくても構わない。
各搬送手段13、16による間欠搬送の1周期の長さT、Tは、安定運転するためにはT、Tとも搬送制御手段19によって一定に維持することが好ましい。しかし場合によっては、T:Tの比がm:nに等しい整数比に維持されるかぎり、T、Tの長さは必ずしも一定でなくてもよい。例えば、製袋機の運転を開始した直後、あるいはフィルムの走行に不具合が生じたりするなどの原因によって運転を一時停止したのちに再開した直後では、安定なヒートシールをしやすくするため通常運転の場合よりも単位時間当たりの間欠搬送の周期の回数を少なくし(1周期の長さT、Tはいずれも通常より長くなる)、その後、搬送制御手段19の制御によって、T:Tの比がm:nに等しくなるように維持しつつ、処理速度が通常運転における所定の速度に到達するまで徐々に加速することも可能である。
図1に示す実施例の製袋機10を用いて、付属物が取り付けられたパウチの製袋を行った。この製袋機10は、第1の搬送手段13と第2の搬送手段16との間にダンサーロールからなるバッファ手段14を設け、フィルムFの長手方向に直交する中心線同士がパウチの幅で離間する2箇所にシール型12a、12aが連設された付属物固着手段12を用いて、フィルムFに2個の付属物を同時にヒートシールして取り付けることができるようにしたものである。そして、第1の搬送手段13による間欠搬送を50周期/min(すなわち1周期の長さTは0.02min)とし、第2の搬送手段16による間欠搬送を100周期/min(すなわち1周期の長さTは0.01min)として、T:Tの比が2:1の整数比となるように、搬送制御手段19を用いて両搬送手段13、16を制御した。製袋に際しては、第1の搬送手段13によるフィルムFの送り量と第2の搬送手段16によるフィルムFの送り量との差に対応してバッファ手段14のバッファBの量を変動させることにより、連続したフィルムFの搬送に支障が生じることなく安定して運転することができた。これにより、フィルムFの長手方向に沿って毎分100個のパウチを連続的かつ安定的に製造することができた。しかも、付属物のヒートシールの時間を十分に確保できたので、付属物の周囲のシール不良や漏れの発生を防ぐことができた。
本発明は、スパウトや補強用支柱などの付属物が取り付けられたパウチの製造に利用することができる。
本発明の実施例に係る製袋機の概略的な構成を示す模式図である。 (a)は図1の製袋機が製造するパウチの一例を示す平面図であり、(b)はパウチの他の例を示す平面図である。 図1の製袋機の動作を説明する図面であり、(a)は付属物固着工程におけるフィルムの累積の送り量を示すグラフ、(b)はバッファ手段によるバッファ量の増減を示すグラフ、(c)はヒートシール工程におけるフィルムの累積の送り量を示すグラフである。 従来の製袋機の概略的な構成の一例を示す模式図である。
符号の説明
B…バッファ、F…フィルム、T…第1の搬送手段による間欠搬送の1周期、T…第2の搬送手段による間欠搬送の1周期、10…製袋機、12…付属物固着手段、13…第1の搬送手段、14…バッファ手段、15…ヒートシール手段、16…第2の搬送手段、19…搬送制御手段、20、20A…パウチ、22…付属物(スパウト)。

Claims (2)

  1. 長尺帯状のフィルムを間欠的に搬送しつつ、前記フィルムに付属物を取り付ける付属物固着工程と、前記フィルムをヒートシールしてパウチの周縁となる位置をヒートシールするヒートシール工程とを行い、前記フィルムの長手方向に連続して順次パウチを形成する製袋機であって、
    前記付属物固着工程におけるフィルムを間欠的に搬送する第1の搬送手段と、
    前記ヒートシール工程におけるフィルムを間欠的に搬送する第2の搬送手段と、
    前記第1の搬送手段および第2の搬送手段の間に設けられて前記フィルムに可変量のバッファを形成するバッファ手段と、
    前記第1の搬送手段による間欠搬送の1周期につき、前記フィルムの長手方向にm個(ただしmは2以上の整数)のパウチに対応する位置に付属物を取り付ける付属物固着手段と、
    前記第2の搬送手段による間欠搬送の1周期につき、前記フィルムの長手方向にn個(ただしnは1以上であって前記mより小さい整数)のパウチに対応する位置にヒートシールするヒートシール手段と、
    前記第1の搬送手段による間欠搬送の1周期の長さと前記第2の搬送手段による間欠搬送の1周期の長さとの比がm:nに等しい整数比となるように制御する搬送制御手段と、
    を備えることを特徴とする製袋機。
  2. 前記付属物固着手段は、ヒートシールにより付属物をフィルムに取り付ける複数のシール型と、前記複数のシール型を一体に支持する支持部材と、前記支持部材を前記フィルムに対して近接離間する方向に往復駆動する駆動手段とを具備することを特徴とする請求項1に記載の製袋機。
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