JP5019528B2 - 縦形製袋充填包装機の横シール装置 - Google Patents

Description

この発明は、一対のシールブロックによって包材を挟持して熱シールする縦形製袋充填包装機の横シール装置に関する。

従来、包材をシールする縦形製袋充填包装機の横シール装置としては、例えば、特許文献１及び特許文献２等に開示されたものがある。特許文献１の横シーラの駆動機構は、文献中の図２に示すように、一対のヒータブロック（シールブロック）を一つのサーボモータによって駆動している。この一対のヒータブロックは、それぞれリンクロッドを介して揺動レバーの両端にそれぞれ連結されている。また揺動レバーのレバー軸は、サーボモータの出力軸に連結されている。そして、サーボモータを正逆回転させると、揺動レバーが所定の揺動角域で揺動し、この揺動動作がリンクロッドを介してヒータブロックに伝えられ、ヒータブロックが接離する構成となっている。

また、特許文献２の発明では、横シールジョー（シールブロック）を回転させるジョー回転駆動モータと、その回転軸を水平方向に移動させるジョー軸間駆動モータとが設けられている。これら二つの駆動モータの動作パターンを設定することで、横シールジョーのフィルムのカット位置及び噛み合い位置等が設定される。
特開２００３−２００９１１号公報 特開２０００−３３９１４号公報

上述した特許文献１の発明は、一つの駆動モータを駆動源として、一対のヒータブロック（シールブロック）を連動して対称な動作をさせる構成である。また特許文献２の発明にあっても、ジョー回転駆動モータとジョー軸間駆動モータが、ともに一対の横シールジョー（シールブロック）を駆動し、これら各横シールジョーを連動して対称な動作をさせる構成である。

したがって、従来の横シール装置は、共通の駆動源で一対のシールブロックを駆動するため、駆動制御が容易となる利点もあるが、各シールブロックの動作が画一的な対称動作であり、種々の動作パターンをもって各シールブロックを駆動することができなかった。

本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたもので、一対のシールブロックを種々の動作パターンをもって駆動できるようにして、従来にない機能をシールブロックに付与することができる縦形製袋充填包装機の横シール装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、対向配置され、対向方向の進退移動によって互いに協働して包材を挟持して熱シールする第１、第２のシールブロックと、
第１のシールブロックを駆動する第１の駆動モータと、第２のシールブロックを駆動する第２の駆動モータと、
第１、第２の駆動モータを個別に制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、制御手段が第１、第２の駆動モータを個別に制御することで、第１、第２のシールブロックに独立した動作をさせることができる。このため、各シールブロックを種々の動作パターンをもって駆動でき、これらシールブロックに従来にない機能を付与することが可能となる。

ここで、制御手段は、一方のシールブロックを包材シール位置に移動させて当該位置に待機させるとともに、一方のシールブロックよりも遅れて他方のシールブロックを包材シール位置に到達させるように、各駆動モータを制御する構成とし、
更に、他方のシールブロックの位置を検出する検出手段と、
検出手段により検出した他方のシールブロックの停止位置に基づき、各シールブロックによる包材以外の異物の噛み込みを判別する判別手段と、を備えた構成とすることもできる。

従来の横シール装置は、一対のシールブロックが連動して対称な動作をするため、異物を噛み込んだ際、異物を中心に各シールブロックの停止位置が均等にずれるため、各シールブロックの位置ずれ量が微小なものになる。異物の噛み込みは、シールブロックがシール位置からずれた位置で停止した際、当該位置ずれを検出することで判別される。よって、上述したような位置ずれ量が微小な従来装置にあっては、異物噛み込みの判別精度が低く、小さな異物の噛み込みを検出できないおそれがあった。
これに対し、上記構成の本発明によれば、一方のシールブロックを先に駆動して包材シール位置に待機させ、その後に他方のシールブロックの移動させるので、異物の噛み込みが生じた場合、後に移動してきたシールブロックのみ包材シール位置からずれた位置で停止することになる。すなわち、異物噛み込みによる停止位置のずれが、一方のシールブロックに対してのみ生じる。よって、この位置ずれ量は従来装置に比べ大きくなり、この位置ずれ量の検出結果に基づき異物の噛み込みを高精度に判別可能となる。

また、制御手段は、第１、第２のシールブロックを包材シール位置まで移動させた後、これら各シールブロックを離間させ、続いて一方のシールブロックを他方のシールブロックが後退する方向へ向かい包材シール位置を越えて移動させるように、各駆動モータを制御する構成としてもよい。

かかる構成は、平底包装袋の底面から突き出したシール部を、底面側に折り込む工程が必要な包装装置に組み込む場合に有効である。
すなわち、平底包装袋の成形に際しては、平底包装袋の底面から突き出したシール部を、底面側に折り込む工程が必要となる。上記構成によれば、一方のシールブロックを他方のシールブロックが後退する方向へ向かい包材シール位置を越えて移動させることで、当該一方のシールブロックで平底包装袋の底面から突き出したシール部を底面側に折り込むことが可能となる。

また、第１、第２のシールブロックに包装袋の把持手段を設置し、
当該把持手段が各シールブロックと一体に移動し、各シールブロックがあらかじめ設定してあるシール部開放動作を実行する前に、当該包材シール位置より下方にぶら下がる包装袋を把持し、シール部解放動作を実行した後も包装袋の把持し続ける構成とする。
さらに、制御手段は、第１、第２のシールブロックを包材シール位置まで移動させた後、これら各シールブロックを一定距離だけ離間させてシール部解放動作を行わせ、続いてあらかじめ設定してある包装袋の排出位置まで各シールブロックを同じ方向へ移動させ、当該排出位置にて前記把持手段が包装袋の把持を解消するまで各シールブロックを開くように、各駆動モータを制御する構成としてもよい。

この構成により、包装袋を任意の位置まで移動させることができ、例えば、包装袋によって異なる排出（落下）位置を設定し、分別して包装袋を排出させることが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、一対のシールブロックを種々の動作パターンをもって駆動できるようにして、従来にない機能をシールブロックに付与することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図８は、本発明の実施形態に係る縦形製袋充填包装機の横シール装置を説明するための図であり、図１は、本実施形態に係る縦形製袋充填包装機の全体構成を示す斜視図である。
まず、本実施形態の横シール装置を適用した縦形製袋充填包装機について説明する。図１に示すように、縦形製袋充填包装機は、フィルムリール１と、フォーマ２と、製袋チューブ３と、縦シーラ４と、繰出しベルト５と、横シール装置１０とを備えた構成である。フィルムリール１には、帯状の包材１００が巻きつけてある。包材１００は、搬送ローラ等によってフィルムリール１から繰り出されて、所定の搬送経路を介して搬送され、フォーマ２に案内される。

フォーマ２の内側には、円筒状に形成された製袋チューブ３が垂直方向に延在している。フォーマ２と製袋チューブ３は、案内された包材１００を巻き込みつつ下方に送り出すことで筒状に成形する機能を有している。

また製袋チューブ３の側方には、縦シーラ４及び繰出しベルト５が設けられている。繰り出しベルト５は、フォーマ２から送り出された包材１００を製袋チューブ３の外周面に巻きつけて下方へ繰り出す。さらに包材１００は、製袋チューブ３上において縦シーラ４によって重合側端部が熱シールされる。

製袋チューブ３の充填口から一定距離下降した位置には横シール装置１０が設置されている。この横シール装置１０については後述する。繰出しベルト５により下方に繰り出された筒状の包材１００は、この横シール装置１０において底部が幅方向に熱シールされ、上部が開口した筒状の包材１００に成形される。

この上部が開口した筒状の包材１００には、製袋チューブ３内を搬送されてきた被充填物が充填される。そして被充填物の充填量が所定量に達すると、上部が開口した筒状の包材１００は下方へ繰り出され、横シール装置１０により筒状の包材１００の上部が幅方向に熱シールされるとともに、付設してあるカッター１１ａによりシール部１０１のほぼ中央が切断される。
以上のようにして、縦形製袋充填包装機は、被充填物を充填した包装袋１０２を完成することができる。

図２は、本実施形態に係る縦形製袋充填包装機の構成を概略的に示す側面図である。
図２に示すように、本実施形態の横シール装置１０は、製袋チューブ３の下方において、ブラケット１３、１３に装着されて対向配置された第１、第２のシールブロック１１、１２を備えている。これら第１、第２のシールブロック１１、１２は、包材１００の繰出し方向と直交するように備えられ、ブラケット１３、１３によって横方向に移動が案内される。横シール装置１０は、これら第１、第２のシールブロック１１、１２が対向方向に進退移動するよう駆動制御されることにより、互いに協働して包材１００を挟持して熱シールする構成である。

また横シール装置１０は、第１のシールブロック１１を駆動する第１の駆動モータ１４と、第２のシールブロック１２を駆動する第２の駆動モータ１５と、エンコーダ１６、１６と、を備えている。第１、第２の駆動モータ１４、１５はサーボモータであり、外部からの制御信号によって第１、第２のシールブロック１１、１２の位置を制御する。エンコーダ１６、１６は、これら第１、第２の駆動モータ１４、１５の駆動軸の回転角度を検出し、検出した回転角度から第１、第２のシールブロック１１、１２の現在位置を割り出す構成である。さらに第１、第２の駆動モータ１４、１５は、第１、第２のシールブロック１１、１２の包材１００へのシール圧力が一定となるようにトルクの上限値が設定してあり、第１、第２のシールブロック１１、１２はこのシール圧力において包材１００を熱シールする。

さらに横シール装置１０は、第１、第２の駆動モータ１４、１５が個別に駆動を制御するモータ制御部（制御手段）１７に接続されている。モータ制御部１７は制御装置２０内に備えられており、この制御装置２０は中央処理部２１、記憶部２２、操作部２３、入力インタフェース２４等を更に含んでいる。

制御装置２０の中央処理部２１は、第１、第２の駆動モータ１４、１５の制御に必要な演算処理を実行し、かつ演算処理によって得られた制御信号をモータ制御部１７に出力する。記憶部２２は、中央処理部２１が実行する所定のプログラムがあらかじめ記憶されるとともに、演算処理に必要なデータを一時記憶する機能を有している。また操作部２３は液晶表示部を兼用するタッチパネルで構成してあり、この操作部２３から第１、第２の駆動モータ１４、１５の制御に必要となるデータや指示が入力される。

制御装置２０の入力インタフェース２４は、エンコーダ１６に接続されており、エンコーダ１６が割り出した第１、第２のシールブロック１１、１２の位置検出信号が入力される。モータ制御部１７は、中央処理部２１が生成した制御信号（速度指令値）を受け、この制御信号を第１、第２の駆動モータ１４、１５にそれぞれ出力する機能を有している。

以上のような構成により、制御装置２０は、第１、第２の駆動モータ１４、１５にそれぞれ異なる制御信号を出力することができる。その結果、横シール装置１０の第１、第２のシールブロック１１、１２は別々に動作することとなり、包材１００のシール時及びシール後において種々の駆動制御を実施することができる。
次に、この横シール装置１０が組み込まれた縦形製袋充填包装機の各種動作制御について説明する。

〔異物の噛み込み判別〕
図３は、従来の横シール装置における噛み込みを判別する過程を示す概略側面図である。
従来の横シール装置１０’は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、一対のシールブロック１１’、１２’が連動して対称な開閉動作をする。したがって、図３（ｃ）に示すように、包材１００が正常にシールされる場合、各シールブロック１１’、１２’のシール面が包材シール位置に配置される。一方、図３（ｄ）に示すように異物Ｘが包材１００のシール部１０１に紛れ込んでいる場合、対称に閉じてきた各シールブロック１１’、１２’によって異物Ｘが包材シール位置の中央で挟み込まれる。このため、各シールブロック１１’、１２’は、異物Ｘの大きさの半分だけ包材シール位置からずれた位置で停止する。

異物Ｘの噛み込みは、一方のシールブロック１１’又は１２’の上記位置ずれ量に基づき判別されていたが、この位置ずれ量が異物Ｘの大きさの半分だけとなる従来の横シール装置１０’は、判別精度が低いという欠点があった。

図４は、本実施形態に係る横シール装置の噛み込みを判別する過程を示す概略側面図であり、図５は、同じく噛み込みを判別する過程を示すフローチャートである。
上述した従来の横シール装置に対し、本実施形態の横シール装置１０は、図４に示すように、第１、第２の駆動モータ１４、１５を各々別個に制御し、これら各モータ１４、１５によって第１、第２のシールブロック１１、１２をそれぞれ個別に動作させる構成となっている。

具体的なシール手順は、次のとおりである。すなわち、制御装置２０のモータ制御部１７は、まず、第１，第２の駆動モータ１４，１５を駆動して、第１，第２のシールブロック１１，１２の移動を開始する（図５のステップＳ１０）。その後、第１のシールブロック１１を先に包材シール位置へ到達させて、当該位置に待機させる（図５のステップＳ１１、図４（ｂ））。第２の駆動モータ１５は、第２のシールブロック１２が第１のシールブロック１１より遅れてシール位置に到達するように制御されている。すなわち、モータ制御部１７は、第２のシールブロック１２が第１のシールブロック１１より遅れてシール位置に達するように第１、第２の駆動モータ１４、１５を制御する。
なお、第１のシールブロック１１の移動を先に開始して、その後、第２のシールブロック１２を移動させるよう制御することもできる。

シール位置付近では、先に到達している第１のシールブロック１１により第２のシールブロック１２の移動が阻止される。モータ制御部１７は、当該シールブロック１２が停止したとき、第２の駆動モータ１５の駆動を停止する（図５のステップＳ１２、図４（ｃ））。続いて、この第２のシールブロック１２の停止位置をエンコーダ１６が検出し、その位置検出信号が制御装置２０の入力インタフェース２４に送信される（図５のステップＳ１３）。

ここで、制御装置２０には、第２のシールブロック１２が包装不良を起こさずに包材１００をシールできる適正な包材シール位置のデータ（適正包材シール位置データ）が、記憶部２２にあらかじめ保存してある。制御装置２０の中央処理部２１は、異物Ｘの噛み込みの判別手段としてこの適正包材シール位置データを記憶部２２から呼び出し（図５のステップＳ１４）、エンコーダ１６から送信されてくる第２のシールブロック１２の停止位置と、適正包材シール位置データを比較する（図５のステップＳ１５）。

そして、第２のシールブロック１２の停止位置が適正包材シール位置データの範囲内である場合、包材１００のシール部１０１に異物Ｘが噛み込まれていないと判別し（図５のステップＳ１６）、カッター１１ａでシール部１０１の中央部を切断後、第１、第２のシールブロック１１、１２を開き、包装袋１０２を排出する（図５のステップＳ１７）。

一方、第２のシールブロック１２の停止位置が適正包材シール位置データの範囲外である場合、包材１００のシール部１０１に異物Ｘが噛み込まれていると判別し（図５のステップＳ１８）、包装不良を液晶表示部等に表示する（ステップＳ１９）。ここで、包材シール位置に対して第２のシールブロック１２の停止位置は、異物Ｘの大きさだけずれている（図４（ｄ）参照）。上述した従来の横シール装置に比べ（図３（ｄ）参照）、本実施形態の横シール装置では、充分に大きなずれ量がエンコーダ１６によって検出されるので、その検出結果に基づき高精度に異物の噛み込みを判別することが可能となる。

〔平底包装袋のシール部の折込み〕
包材１００をガセット袋（以下、平底包装袋と称する）２００に成形する縦形製袋充填包装機にあっては、平底包装袋２００の底面から突き出したシール部２０１を、底面側に折り込む工程が必要となる。
従来の縦形製袋充填包装機は、例えば特許文献２００３−２００９０８号に開示されているように、折込みプレートを用いてシール部２０１を折り込んでいた。このため、折込みプレートを駆動するための構造が必要であった。

図６は、本実施形態に係る横シール装置においてシール部を折り込む動作を示す概略側面図である。
図６に示すように、本実施形態の横シール装置１０は、第１、第２のシールブロック１１、１２によって平底包装袋２００のシール部２０１を底面側に折り込む構成としている。具体的には、まず制御装置２０のモータ制御部１７が第１、第２の駆動モータ１４、１５を駆動制御して、第１、第２のシールブロック１１、２１を包材シール位置まで移動させ、上方から搬送される角筒状の包材１００にガセットを形成しながら折り込み熱シールする（図６（ａ）（ｂ）参照）。これにより平底包装袋２００の底面部分が成形される。

熱シール終了後、第１のシールブロック１１を後退させて、第２のシールブロック１２から一定の距離だけ離間させる（図６（ｃ）参照）。続いて、第１のシールブロック１１をそのまま後退する方向に移動させ、第２のシールブロック１２を包材シール位置を越えて第１のシールブロック１１の方向に前進させる（図６（ｄ））。このとき、平底包装袋２００のシール部２０１は、第２のシールブロック１２の移動にともなって底面側に折り込まれていく。なお第２のシールブロック１２は、包材１００を熱シールするための熱を有しており、シール部２０１を底面側に折り込む際には、この熱が保持されておりシール部２０１を折り込み易くすることができる。

そして、所定の位置まで第２のシールブロック１２を前進させると、シール部２０１は底面側に折り込まれた状態となる（図６（ｅ）参照）。最後に、所定の位置まで前進した第２のシールブロック１２を後退させることで平底包装袋２００底面のシール工程が完了する（図６（ｆ）参照）。

以上のように本実施形態の横シール装置１０は、シール部２０１を底面側に折り込んだ平底包装袋２００を成形することができる。この平底包装袋２００のシール部２０１の折り込みは、第１、第２のシールブロック１１、１２を個別に駆動制御するだけで実施することが可能であり、したがって本横シール装置１０を適用することで、折込みプレートなどの別の装置を設ける必要がなくなる。

〔包装品の排出〕
図７は、本実施形態に係る横シール装置に把持部材を設置した状態及びその動作を示す概略側面図であり、図８は、図７に示す横シール装置及び把持部材の動作を示す概略側面図である。
図７（ａ）に示すように、本実施形態の横シール装置１０は、第１、第２のシールブロック１１、１２の下面に一対の把持部材（把持手段）３０、３０を設置してある。この把持部材３０は、付勢ばね３１によって弾性力を有した突出部材３２を含み、この突出部材３２の先端部が第１、第２のシールブロック１１、１２のシール面より突き出ている。

この把持部材３０、３０は、第１、第２のシールブロック１１、１２と一体に移動し、第１、第２のシールブロック１１、１２が包材シール位置に到達する前に当該包材シール位置より下方にぶら下がる包装袋１０２を把持する（図７（ｂ）参照）。

さらに、第１、第２のシールブロック１１、１２は、あらかじめ設定してあるシール部解放動作を実行し互いに離間した距離においても、一対の突出部材３２、３２が弾性的に押圧し合い包装袋１０２を把持し続ける構成となっている（図８（ａ）参照）。横シール装置１０は、この把持部材３０、３０を用いることによって、第１、第２のシールブロック１１、１２の移動方向に包装袋１０２を把持したまま移動し、包装袋１０２の排出位置を変えることができる（図８（ｂ）参照）。これにより、例えば包装袋１０２によって異なる排出位置Ａ、Ｂ、Ｃを設定し、分別して包装袋を排出させることが可能となる。また横シール装置１０は、第１、第２のシールブロック１１、１２を互いに後退させることで、把持している突出部材３２、３２が包装袋１０２を解放して、包装袋１０２を下方に排出することができる（図８（ｃ）参照）。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例や応用例が可能なことは勿論である。

本実施形態に係る横シール装置を適用した縦形製袋充填包装機の全体構成を示す斜視図である。 本実施形態に係る横シール装置を適用した縦形製袋充填包装機の構成を概略的に示す側面図である。 従来の横シール装置における噛み込みを判別する過程を示す概略側面図である。 本実施形態に係る横シール装置の噛み込みを判別する過程を示す概略側面図である。 本実施形態に係る横シール装置の噛み込みを判別する過程を示すフローチャートである。 本実施形態に係る横シール装置においてシール部を折り込む動作を示す概略側面図である。 本実施形態に係る横シール装置に把持部材を設置した状態及びその動作を示す概略側面図である。 図７に示す横シール装置及び把持部材の動作を示す概略側面図である。

符号の説明

１：フィルムリール、２：フォーマ、３：製袋チューブ、４：縦シーラ、５：繰出しベルト、
１０：横シール装置、１１：第１のシールブロック、１２：第２のシールブロック、１３：ブラケット、１４：第１の駆動モータ、１５：第２の駆動モータ、１６：エンコーダ、１７：モータ制御部、
２０：制御装置、２１：中央処理部、２２：記憶部、２３：操作部、２４：入力インタフェース、
３０：把持部材、３１：付勢ばね、３２：突出部材、
１００：包材、１０１：シール部、１０２：包装袋
２００：平底包装袋、２０１：シール部
Ｘ：異物

Claims (3)

1. 対向配置され、対向方向の進退移動によって互いに協働して包材を挟持して熱シールする第１、第２のシールブロックと、
   前記第１のシールブロックを駆動する第１の駆動モータと、前記第２のシールブロックを駆動する第２の駆動モータと、
   前記第１、第２の駆動モータを個別に制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、一方のシールブロックを包材シール位置に移動させて当該位置に待機させるとともに、前記一方のシールブロックよりも遅れて前記他方のシールブロックを包材シール位置に到達させるように、前記各駆動モータを制御する構成であり、
   更に、前記他方のシールブロックの位置を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出した前記他方のシールブロックの停止位置に基づき、各シールブロックによる包材以外の異物の噛み込みを判別する判別手段と、
   を備えたことを特徴とする縦形製袋充填包装機の横シール装置。
2. 平底包装袋の底面から突き出したシール部を、底面側に折り込む工程が必要な包装装置に組み込まれる請求項１の縦形製袋充填包装機の横シール装置であって、
   前記制御手段は、前記第１、第２のシールブロックを包材シール位置まで移動させた後、これら各シールブロックを離間させ、続いて一方のシールブロックを他方のシールブロックが後退する方向へ向かい前記包材シール位置を越えて移動させるように、前記各駆動モータを制御する構成であることを特徴とする請求項１又は２の縦形製袋充填包装機の横シール装置。
3. 前記第１、第２のシールブロックに包装袋の把持手段を設置した請求項１の縦形製袋充填包装機の横シール装置であって、
   前記把持手段は、前記各シールブロックと一体に移動し、各シールブロックがあらかじめ設定してあるシール部開放動作を実行する前に、当該包材シール位置より下方にぶら下がる包装袋を把持し、前記シール部解放動作を実行した後も包装袋の把持し続ける構成となっており、
   前記制御手段は、前記第１、第２のシールブロックを包材シール位置まで移動させた後、これら各シールブロックを一定距離だけ離間させて前記シール部解放動作を行わせ、続いてあらかじめ設定してある包装袋の排出位置まで前記各シールブロックを同じ方向へ移動させ、当該排出位置にて前記把持手段が包装袋の把持を解消するまで前記各シールブロックを開くように、前記各駆動モータを制御する構成であることを特徴とする請求項１の縦形製袋充填包装機の横シール装置。

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