JP5161669B2 - 縦シール装置及びそれを備えた製袋包装機 - Google Patents

Description

この発明は、長手方向に走行する湾曲状包装材の互いに接近した側端縁部分同士に合掌状のヒートシールを施して筒状包装材を形成する二つの縦ヒータブロックを備える縦シール装置、及びそれを備えた製袋包装機に関する。

従来、製袋充填包装機としては、図８に概略斜視図として一例を示すような縦型製袋充填包装機が多用されている。縦型製袋充填機５０においては、帯状包装材６０は、フォーマ５１によって筒状包装材６１に成形され、鉛直方向に走行される中で縦シール装置５２によって縦シールが施される。筒状包装材６１には、充填用筒体５３を通して包装物である製品Ｓが投入される。横シール・カット装置５４が筒状包装材６１に横シールを施すことによって、先行して形成され且つ内部に製品Ｓが包装された袋包装体６３が製造されると同時に、次に製品Ｓが投入される袋６２の底側の横シールが形成される。充填用筒体５３の外周の左右両側には、筒状包装材６１を挟んで送る包装材送りベルト機構５５が配設されている。

横シール・カット装置５４を構成するシール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂは、筒状包装材６１に対して互いに接近・離反する作動をし、接近時に筒状包装材６１を横断する方向に挟んで、袋６２のための底側の横シールを形成する上側の横シーラ部と、袋包装体６３の天側の横シールを形成する下側の横シーラ部とを有する。包装材６０はフォーマ５１によって両側端縁部分ｆｅ，ｆｅが合掌状に重ね合わされるように成形され、縦シール装置５２によって両側端縁部分ｆｅ，ｆｅに縦シールを施して筒状包装材６２に形成される。筒状包装材６２内に製品Ｓを投入し、横シール・カット装置５４によって横断方向に横シールを施すことで袋包装体６３が製造される。

横シール・カット装置５４は、更に筒状包装材６１を突き破る形態で切断するカッタ刃５６を備えている。カッタ刃５６は、一方のシール・カット・ブロック５４ａに上下の両横シーラ部間に取り付けられており、他方のシール・カット・ブロック５４ｂには、両シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂが相互に接近したときにカッタ刃５６が入り込む溝５７が形成されている。両シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂが接近するとき、上下の横シール装置が包装材を挟み込むことで筒状包装材６１を溶着して横シールを形成すると同時に、カッタ刃５６が筒状包装材６１を突き破って切断する。なお、充填用筒体５３の下端には、筒状包装材６１を直径方向両外側に緊張させる一対の緊張ガイド５９，５９が斜め下方に延びるように設けられている。

この種の従来の縦型製袋充填包装機においては、包装材は、包装動作に合わせて間欠的に送られている。即ち、帯状包装材６０及びその両側端縁部分ｆｅ，ｆｅを接近させた湾曲状包装材の送りが停止している短時間の間に、縦シール装置５２が両側端縁部分を挟み込んで当該部分に縦シールを施すとともに、横シール・カット装置５４が横シールを施して袋包装体６３を製造している。縦及び横のシールはヒートシールによって行われるが、かかるヒートシールに際しては、速度超過の場合には、フィルムの送りを遅くしてシール時間を確保するように制御をしている。このような包装材を間欠送りするタイプの包装機では、包装材６０の送りを一旦停止させる必要があるために、包装速度に限界がある。

連続的な包装材の送りを行う製袋充填包装機においては、縦シール装置として、横型包装機でよく採用されているヒートローラ方式を使用することがあるが、機械停止の際の速度低下時や、機械運転開始の際の速度上昇時に、包装材の同じ箇所が比較的長時間の間、加熱されることになるために、シールの状態が悪くなることがある。製品待ちの停止時も同様である。縦型包装機では、製品を自由落下にて供給しているため、包装材のスピードも１サイクルの中で可変することがあり、それもシールの状態を悪くする一因である。

フォーマによってシートを筒状シートに形成してその両縁部を合掌状に熱溶着する包装装置として、縦シール装置をボックスモーションする構造に構成することが知られている（特許文献１参照）。即ち、包装動作に同期して、一対の熱シール杆が互いに引き寄せて包装材の両縁部を合掌状に挟み、熱シールをしながら両熱シール杆を下方へ移動して包装材を引き下げる。熱シール杆が次の包装のために上方位置に戻るまでの間、包装材は停止しており、この時に横方向の熱シールが行われる。

しかしながら、かかる縦型製袋充填包装機において、縦ヒートシールにボックスモーションをさせる縦シール装置は、床置きのモータ等の駆動源から伝動機構を介して縦ヒートシールに所定の運動をさせようとしているため、非常に複雑で大型化している。また、縦ヒートシールを構成する二つのヒータブロックが共に開閉する機構を備えているために、構造が一層複雑化している。

本出願人は、縦シール機構として、シール時間を十分確保しながらも包装速度を高速化可能にできるボックスモーションに類似する動作をする機構を案出し、簡素で小型化可能な製袋充填包装機を提案している（特願２００８−０２５８０４）。この縦シール機構は、駆動モータの連続回転を、縦ヒートシール装置の包装材の移動方向に沿った動作と包装材の前記側端縁部分への接離方向の動作とが合成された縦方向に長軸を有する長楕円状動作に変換する運動変換機構を備えている。この長楕円状動作は、横シール機構としてよく用いられているボックスモーションに類似する動作であり、長楕円動作の一部が圧着ストローク・圧着シロとして利用されて、包装材の側端縁部分に対する長い圧着距離と圧着期間とを確保している。
特公昭４４−２４３５９号公報

そこで、長手方向に走行する湾曲状包装材の互いに接近した側端縁部分同士に合掌状のヒートシールを施して筒状包装材を形成する二つの縦ヒータブロックを有する縦シール装置において、縦シール機構を、連続回転するサーボモータと正逆回転するサーボモータとの出力を組み合わせて、シール圧力やシール時間等について多様なシール条件の設定と実行を可能にするボックスモーションを得る点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、上記課題を解決することであり、シール圧力やシール時間等について多様なシール条件の設定と実行を可能にする汎用性のあるボックスモーション動作をする簡素で小型化可能な縦シール装置及びそれを備えた製袋包装機を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による縦シール装置は、長手方向に走行する湾曲状包装材の互いに接近した側端縁部分同士に合掌状のヒートシールを施して筒状包装材を形成する二つの縦ヒータブロックを有する縦シール装置であって、連続回転を出力する第１駆動モータ、前記第１駆動モータの連続回転を変換する第１運動変換部により前記包装材の移動方向である縦方向に沿った往復動作をする縦移動スライダ、前記縦移動スライダに取り付けられており正逆回転を出力する第２駆動モータ、及び前記二つの縦ヒータブロックをそれぞれ支持しているとともに少なくとも一方が前記縦移動スライダに対して横方向にスライド可能に架設されており前記第２駆動モータの正逆回転を変換する第２運動変換部により相対的に接離して接近時に前記縦ヒータブロックが前記包装材の前記側端縁部分を挟むように往復動作をする二つの横移動スライダを備えていることから成っている。

この縦シール装置によれば、第１駆動モータの連続回転が第１運動変換部によって変換されて、縦移動スライダが包装材の移動方向である縦方向に沿った往復動作をする。また、縦移動スライダに取り付けられている第２駆動モータの正逆回転は、第２運動変換部によって変換され、更に縦移動スライダがそれぞれ支持している横移動スライダの往復動作に変換し、横移動スライダが支持する縦ヒータブロックが相対的に接離する往復動作を行う。縦ヒータブロックは接近時に包装材の走行に合わせて移動しつつ包装材の側端縁部分を挟み込んで縦シールを施し、シールが終了すると縦シール部から離反する方向に移動し、縦ヒータブロックが側端縁部分から離れた状態で縦移動スライダが戻る方向に移動する。このように、第１駆動モータと第２駆動モータとによって、少なくとも一方の縦ヒータブロックは、ボックスモーションをする。第１駆動モータと第２駆動モータとは、互いに自由度を以て設定可能であり、縦ヒータブロックによる縦シールの圧力やシール時間に融通性が確保される。

この縦シール装置において、前記第１運動変換部は、前記第１駆動モータの前記連続回転を偏心回転に変換するクランク機構、前記クランク機構に連結されており前記偏心回転を前記縦方向に長軸を有する長楕円状動作に変換するレバー機構、及び前記レバー機構と前記縦移動スライダとを連結しており前記長楕円状動作のうち前記横方向の動作成分をスライドして逃がすとともに前記縦方向の動作成分を前記縦移動スライダに伝達する直動軸受け機構を備えることができる。この第１運動変換部によれば、第１駆動モータの連続回転は、クランク機構の偏心回転に、レバー機構の出力として長楕円状動作に変換され、更に直動軸受け機構には略楕円状の軌跡を生じていても、直動軸受け機構では横方向の動作成分は逃がされるので、長楕円状動作の縦方向の動作成分のみが縦移動スライダに伝達される。このように、連続回転は簡単な機構によって縦方向という一つの方向の往復運動に変換される。

この縦シール装置において、前記レバー機構は、固定のフレームに取り付けられたレバー支点、及び基端部において前記クランク軸に回動可能に連結され、先端部において前記直動軸受け機構に回動可能に連結され、中間部において前記基端部と前記先端部とを結ぶ直線の方向に長軸を有し前記レバー支点が遊嵌合する長孔が形成されているレバーを備えて成ることができる。レバー支点は長孔内に遊嵌合しているので、レバーの基端部がクランク軸によって偏心回転するときに、レバーの先端部は略楕円状の軌跡を辿る動作をすることができる。

この縦シール装置において、前記第１運動変換部は、前記第１駆動モータの前記連続回転を無端帯を介して巻掛け体に回転伝達する無端帯巻掛け伝達機構、前記巻掛け体に偏心して設けられており前記巻掛け体の回転に伴って偏心回転をするクランクピン、及び前記クランクピンと前記縦移動スライダとを連結しており前記偏心回転のうち前記横方向の動作成分をスライドして逃がすとともに前記縦方向の動作成分を前記縦移動スライダに伝達する直動軸受け機構を備えることができる。この第１運動変換部によれば、第１駆動モータの連続回転は、無端帯巻掛け伝達機構を介してクランクピンの偏心回転に変換され、更に直動軸受け機構において縦方向の動作成分のみが縦移動スライダに伝達される。このように、連続回転は簡単な機構によって縦方向という一つの方向の往復運動に変換される。

この縦シール装置において、前記クランクピンは、前記巻掛け体と前記直動軸受け機構とのいずれかに軸受によって回転自在に取り付けられている。これにより、偏心回転するクランクピンが偏心回転するときに、クランクピンの自転が直動軸受け機構に影響を与えることがなく、縦移動スライダには縦方向のみの動作が与えられる。

この縦シール装置において、前記第２運動変換部は一方の前記横移動スライダのみについて前記往復動作をさせ、他方の前記横移動スライダは通常の包装動作状態では前記縦移動スライダに対して不動とすることができる。即ち、両縦ヒータブロックの縦方向の移動は同期しているので、一方の縦ヒータブロックのみがボックスモーションをし、縦移動スライダに対して不動である他方のヒータブロックに対して相対的に接離方向に往復動作をし、接近時に包装材の側端縁部分を圧着し、包装材の側端縁部分に合掌状の縦シールを施すことができる。包装材を縦ヒータブロックに沿って走行させても、縦ヒータブロック間で挟み込まなければ、熱的に影響を与えることはない。

また、前記縦シール機構は、包装動作が停止された状態で、前記他方の横移動スライダを前記包装材の前記側端縁部分から離間させる横後退作動手段を備えることができる。包装動作が停止された状態では、他方の縦ヒータブロックが長時間に渡って包装材に接触していると、包装材が縦ヒータブロックに融着する等の不具合が生じる。そこで、他方の縦ヒータブロックを支持している他方の横移動スライダを横後退作動手段によって側端縁部分から離間させることで、こうした不具合を回避することができる。

更に、前記第２運動変換部は、前記両横移動スライダについて、それぞれ接近する方向又は離間する方向に前記往復動作をさせることができる。この場合には、両横移動スライダが互いに離間するときには、両縦ヒータブロックも離間するので、包装材が停止する、或いは縦シール機構が停止の時にも、どちらの縦ヒータブロックも包装材と接触したままとなることを防止することができる。

この縦シール装置において、前記第２運動変換部は、前記第２駆動モータの回転を前記横方向の直線移動に変換するボールねじのようなねじ機構とすることができる。ねじ機構によって、第２駆動モータの回転出力を、簡単な構造で確実に直線往復運動に変換することができる。また、この縦シール装置は、前記第１駆動モータと前記第２駆動モータの速度・トルク制御を行うことで、縦シールのシール圧力及びシール時間を制御する制御部を備えることができる。第２駆動モータの回転をボールねじを用いて変換する場合には、ねじ軸をねじ切り方向を互いに逆にしたものを用いることによって、第２駆動モータの回転によって、両横移動スライダのそれぞれを互いに逆方向に動作させることができる。

また、この発明による製袋包装機は、前記の縦シール装置と、当該縦シール装置によって形成された前記筒状包装材に横断方向のヒートシールを施す横ヒートシール装置と組み合わされて成り、前記筒状包装材から袋を製作しつつ製品を充填して当該袋に包装する。この場合、前記製袋包装機は、前記包装材の移動方向を鉛直方向とした縦型製袋包装機とすることができる。また、前記製袋包装機は、前記包装材の移動方向を水平方向とした横型製袋包装機とすることができる。即ち、この製袋包装機は、前記包装材の走行方向に関わらず、包装材が走行する長手方向の縦ヒートシールをする場合に適用可能である。

この発明による縦シール装置は、上記のように構成されているので、第１駆動モータの連続回転が第１運動変換部によって変換されて、縦移動スライダが包装材の移動方向である縦方向に沿った往復動作をする。また、縦移動スライダに取り付けられている第２駆動モータの正逆回転は、第２運動変換部によって変換され、縦ヒータブロックの相対的に接離する往復動作に変換される。縦ヒータブロックは接近時に包装材の走行に合わせて移動しつつ包装材の側端縁部分を挟み込んで縦シールを施し、シールが終了すると縦シール部から離反する方向に移動して元の位置に戻る。このように、この縦シール装置は、第１駆動モータと第２駆動モータとによって、少なくとも一方の縦ヒータブロックはボックスモーションをし、しかも第１駆動モータと第２駆動モータとは互いに自由度を以て設定可能であり、縦ヒータブロックによる縦シールの圧力やシール時間を融通性を以て設定することができるので、シール圧力やシール時間等について多様なシール条件の設定と実行を可能にする汎用性のあるボックスモーション動作をする小型化可能で簡素な装置となり、また、このような縦シール装置を備えた製袋包装機を提供することができる。更にまた、一方の縦ヒータブロックは、常に包装材の側端縁部分に接している状態となっているので、縦ヒートシールが形成されることになる当該側端縁部分に予熱を施すことができるという効果もある。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による縦シール装置及びそれを備えた製袋包装機の実施例を説明する。図１はこの発明による縦シール装置の一例を示す正面図、図２は図１に示す縦シール装置の平面図、図３は図１に示す縦シール装置の裏面図である。図 1〜図３に示す縦シール装置は縦型製袋包装機に適用された例であるが、横シール装置と組み合わせること等の基本的な構造としては、図８に示す従来の縦型製袋包装機と同等であって良く、再度の説明を省略する。なお、「縦型」は包装材の送り方向が上方から下方である鉛直方向な包装機について用い、「横型」は包装材の送り方向が水平方向な包装機について用いる。それ以外の、例えば「縦方向」及び「縦シール」というときの「縦」は包装材の送り方向である長手方向を言い、「横方向」及び「横シール」というときの「横」は包装材の送り方向である長手方向に直交する方向を言う。

図１〜図３に示すように、縦型製袋包装機（以下、「包装機」と略す）における縦シール装置１は包装機のフレーム２に対して取り付けられている。フレーム２を包装機本体に対して回動可能に取り付けることによって、縦シール装置１は、フレーム２と共に開閉方向にスイング可能となり、充填筒の周囲に沿って湾曲させた包装材に接近した包装機の前面における装着位置と、当該充填筒や包装材から離間した開放位置とを選択的に取ることができる。縦シール装置１を装着位置に置くときには、包装材の両側端縁部分を合掌状に挟んで当該部分にヒートシールを施すことができる。包装機のメンテナンス等の際には、縦シール装置１を装着位置からスイングさせて開放位置を取らせることで、縦シール装置１の全体を充填筒や包装材から離して大きく開くことができる。

充填筒５３（図８参照）をその外周に倣って取り囲むように成形された湾曲状の包装材６１は、包装動作に従って連続的に縦方向に送られる。即ち、包装材６１は、包装機の動作に従ってボックスモーション動作をする横シール装置によって横断方向に挟まれてシールが施されつつ、横シール機構の縦方向移動とともに走行され、横シール装置の動作のサイクルに合わせて１包装ピッチに対応する長さ分が縦方向に供給される。

縦シール装置１は、連続回転する第１駆動モータとしてのサーボモータ３とその回転出力を減速する減速機４とを備えており、これらは共にフレーム２に固定されている。減速機４の出力軸にはクランク軸５が取り付けられており、クランク軸５の出力側は減速機４の出力軸に対して偏心した偏心軸６となっており、クランク軸５の回転に伴って円の軌跡を描く。

縦シール装置１は、包装材の両側端縁部分ｆｅ，ｆｅを合掌状に挟む２本のバー状の縦ヒータブロック７，８を備えている。縦ヒータブロック７，８それ自体の構造は、従来と同様に電熱線を備えたヒータブロックであるので、ここではその詳細な説明を省略する。この例では、クランク軸５に対して遠い側の縦ヒータブロック７は、後述する二つの運動変換部の作用によって、包装材の送り方向（縦方向）であるＹ方向と、包装材に対して接離する横方向であるＸ方向（Ｙ方向に直交する横方向）とに複合するボックスモーション動作をする。クランク軸５に近い側の縦ヒータブロック８は、包装機の包装動作に従って、Ｙ方向（縦方向）にのみ往復動作をする。即ち、縦ヒータブロック８は、包装材の両側端縁部分ｆｅに沿って縦方向に移動するのみであり、横方向には動作しない。クランク軸５の回転に伴って偏心軸６は、このＸ方向とＹ方向とで定める平面と平行な平面内で前記円の軌跡を描く。

縦ヒータブロック７，８にＹ方向の動作をさせるため、各縦ヒータブロック７，８の背後側（Ｘ方向で包装材から遠い側）に、Ｙ方向への移動スライダ（以下、「縦移動スライダ」という）９，１０が設けられている。縦移動スライダ９，１０は、それぞれＹ方向に延び且つフレーム２に固定された固定軸１１，１２にスライド可能であることにより縦方向にのみ移動可能となっている。両縦移動スライダ９，１０は、Ｙ方向に離れて配置されており且つＸ方向に延びる一対の横軸１３，１４によって連結されている。縦移動スライダ９，１０は、後述する第１運動変換部によって、サーボモータ３の連続回転を変換してＹ方向への往復動作をする。

横軸１３，１４には、Ｘ方向への移動スライダ（以下、「横移動スライダ」という）１５，１６がスライド可能に設けられている。横移動スライダ１５には縦ヒータブロック７が支持されており、横移動スライダ１６には縦ヒータブロック８が取り付けられている。包装機の通常の動作中、横移動スライダ１６はＸ方向へ移動することはないので、縦ヒータブロック８のＸ方向の位置は、通常の包装動作では不変である。横移動スライダ１５は、後述する第２駆動モータと第２運動変換部によって、Ｘ方向への往復動作をする。

図２又は図３に示されているように、包装機の停止時等に横後退作動手段として作動させることができるＸ方向移動シリンダ１７が設けられている。Ｘ方向移動シリンダ１７は、縦移動スライダ１０側のブロック１８と、縦ヒータブロック８に対してその背面側に取り付けられるブロック１９とを繋ぐリンク２０，２０間に掛け渡されている。リンク２０，２０において、Ｘ方向移動シリンダ１７の両端が連結される連結点は関節構造２１となっている。そのため、Ｘ方向移動シリンダ１７がその長さを縮める方向に作動するとき、リンク２０，２０は両連結点が互いに引き寄せられる方向に移動し、関節構造２１のところで折れ曲がるように変形する。縦ヒータブロック８側のブロック１９は、リンク作動によって縦移動スライダ１０側の縦ブロック１８側に平行移動する。包装機が停止したときなどには、この作動によって縦ヒータブロック８は包装材の側端縁部分ｆｅ，ｆｅから離れるので、包装材が縦ヒータブロック８の熱によって融着する等の不具合が生じるのを回避することができる。

クランク軸５から遠い側（一方の側）の横移動スライダ１５には、縦ヒータブロック７が直接に連結されている。両者の横方向移動に緩衝を持たせるために圧着用スプリングを使用する場合もあるが、そうした場合には圧着用スプリングの弾性力がへたることがある。本実施例では、縦ヒータブロック７の移動は第２駆動モータや第２運動変換機構によって制御されるので、圧着用スプリングを介することなく直接に連結させることで、シール圧力の経年変化を防止することができる。

一方の側の縦移動スライダ１５には、クランク軸５との間でレバー２５が連結されている。レバー２５のクランク軸５側の基端部２６は、偏心軸６に軸受２９を介して回動可能に連結されている。レバー２５の中間部２７には、レバー２５の長手方向、即ち、レバーの基端部２６と先端部２８とを結ぶ直線の方向に長い長孔３０が形成されており、フレーム２に取り付けられたレバー支点３１が長孔３０に嵌合している。レバー支点３１は断面円形のピンであり、その径は長孔３０の幅に略等しくされていて長孔３０内を相対的に移動可能である。また、レバー支点３１はレバー２５が揺動するのを許容しており、レバー２５の揺動動作のための支点として機能している。レバー２５と長孔３０に嵌合するレバー支点３１とは、本発明におけるレバー機構を構成している。また、減速機４の出力軸にはレバー原点センサ３４が設けられており、レバー原点センサ３４は包装動作中におけるレバー２５の長楕円軌跡の原点位置を求めている。

図４は、図１に示す縦シール装置に用いられるレバーと縦移動スライドとの連結構造を示す説明図である。図４に示すように、レバー２５の先端部２８は、縦移動スライダ９に対して、直動軸受け機構３５を介して回動可能に連結されている。即ち、縦移動スライダ９には、横方向に延びるレール３６に対してレール３６を跨ぎつつレール３６に沿って摺動自在なスライダ３７を備えた直動軸受け機構３５が取り付けてあり、レバー２５の先端部２８はスライダ３７に対して枢着部３８で回動可能に連結されている。なお、直動軸受け機構３５のレバー２５と縦移動スライダ９との配置関係を逆にしてもよいことは明らかである。即ち、レール３６とこれに跨がるスライダ３７をレバー２５をレバー２５の先端部２８側に設け、枢着部３８を縦移動スライダ９に取り付けてもよい。

図４は、クランク軸５に回転出力が現れたときに、レバー２５の先端部２８が描く軌跡を示す図である。レバー支点３１は長孔内に遊嵌合しているので、レバー２５の基端部２６がクランク軸５の回転によって偏心回転するときに、長孔３０内での支点作用によってレバー２５の先端部２８は略楕円状の軌跡を辿る動作をする。しかしながら、直動軸受け機構３５では横方向の動作成分は逃がされるので、縦方向の動作成分のみが縦移動スライダ９，１０に伝達され、縦移動スライダ９，１０が固定軸１１，１２によってＹ方向に案内される。横移動スライダ１６は、横軸１３，１４がＹ方向に移動することで、これと同期して固定軸１２によってＹ方向に案内されるが、Ｘ方向には移動しない。即ち、長楕円動作は、直動軸受け機構３５と縦移動スライダ９，１０とによってＹ方向にのみの動きとして取り出される。Ｙ方向に取り出された動作は、縦ヒータブロック７，８、縦移動スライダ９，１０、横軸１３，１４及び横移動スライダ１５，１６から成る縦ヒータブロックユニット全体を移動させる。

クランク軸５を含み第１サーボモータ３の連続回転を偏心回転に変換するクランク機構、クランク機構に連結されており偏心回転を縦方向に長軸を有する長楕円状動作に変換するレバー機構、及びレバー機構と縦移動スライダとを連結しており長楕円状動作のうち横方向の動作成分をスライドして逃がすとともに縦方向の動作成分を縦移動スライダに伝達する直動軸受け機構３５は、第１運動変換部を構成している。このように、連続回転は簡単な機構によって、縦方向という一つの方向の往復運動に変換される。

縦移動スライダ９には、正逆回転を出力する第２駆動モータとしての第２サーボモータ３９が取り付けられている。第２サーボモータ３９の出力軸は横移動スライダ１５に対してボールねじのようなねじ機構４０から成る第２運動変換部を介して連結されている。即ち、第２サーボモータ３９の出力軸をねじ軸とし、横移動スライダ１５にはそのねじ軸の螺合するナット体を埋め込むなどしてねじ機構４０の構造が得られる。第２サーボモータ３９の正逆の出力回転は、簡単な構造を有するねじ機構４０によって、確実に横方向の直線移動に変換され、縦ヒータブロック７を縦ヒータブロック８に対して接離させて、接近時に包装材の側端縁部分を挟んで合掌状の縦ヒートシールを施すことができる。

縦シール装置に備わる制御部によって、第１サーボモータ３と第２サーボモータ３９の位置、速度及びトルク制御を行うことで、縦ヒータブロック７，８の縦方向の往復動作に合わせて横方向の往復動作を与えることができ、しかも、包装仕様に応じて、縦シールのシール圧力及びシール時間を制御することもできる。

次に、縦シール装置１の作動を説明する。第１サーボモータ３が回転し、その回転出力が減速機４を介してクランク軸５に出力されると、偏心軸６が振れ回る。レバー２５は、この偏心軸６に対して軸受２９によって回動可能な基端部２６の動きと、固定のレバー支点３１が長孔３０内で支点として振る舞う作用とによって、図１の想像線で示すような動きをし、先端部２８においては図４に示すような略長楕円状の軌跡を描く。レバー２５の先端部２８は縦移動スライダ９に対して直動軸受け機構３５を介して連結されているので、縦移動スライダ９は、この長楕円状の軌跡のうちＸ方向の移動については逃がして縦方向の移動のみを往復動作として取り出す。縦移動スライダ９が固定軸１１によって縦方向に案内されるときには、横軸１３，１４で縦移動スライダ９と連結されている縦移動スライダ１０も同期してそのまま固定軸１２によって縦方向に案内される。

この縦移動スライダ９の縦方向の往復動作に同期させて、第２サーボモータ３９を正逆回転させ、ねじ機構４０によって横移動スライダ１５に対して横方向の往復動作に変換する。これによって、縦ヒータブロック７には、合成運動として、ボックスモーションに類似した動作をさせることができる。この間、縦ヒータブロック８は、縦ヒータブロック７と縦方向に同期して上下動をするのみであって、横方向には変位しない。縦ヒータブロック７は、縦ヒータブロック８に対して相対的には接離する動作をし、接近時に包装材の側端縁部分を圧着し、包装材の側端縁部分に合掌状の縦シールを施す。包装材を縦ヒータブロック８に沿って走行させても、縦ヒータブロック７，８間で挟み込まなければ、包装材には熱的に影響を与えることはない。縦ヒータブロック８は、包装材の側端縁部分が実際にヒートシールを施される前に当該側端縁部に分接しているので、当該側端縁部にそのヒートシールに先立って予熱を与えることができる。なお、包装動作の１サイクル（１つの袋包装体が製造される期間）につき、クランク軸５の回転は１回転、又はその整数倍のｎ回転することができる。包装機が停止するとき等では、Ｘ方向移動シリンダ１７を作動させることで、縦ヒータブロック８が包装材の同じ側端縁部分に接し続けることによる融着などの不具合が生じるのを防止することができる。

この実施例においては、包装材は連続送りであるとして説明したが、縦シール装置１の動作に同期した間欠送りとされるものでも、構わない。更に、この実施例は縦型製袋包装機に適用した例について説明したが、同じ縦シール装置を、ピロー包装機や逆ピロー包装機の場合のように、水平方向に走行される包装材に製品を送り込んで、包装材の側端縁部分に走行方向に一致する合掌状の縦ヒートシールを施すとともに包装材に対して横断方向に横ヒートシールを施す横型製袋包装機にも適用できることは明らかである。

上記の実施例では、一方の横移動スライダ１５のみ、したがって縦ヒータブロック７のみが横方向に往復動作するものとして説明したが、これに代えて、両横移動スライダ１５，１６がそれぞれ接離して、縦ヒータブロック７，８を両開きに構成することができる。即ち、第２サーボモータ３９の出力軸を、横移動スライダ１５のみならず、図示はしないが、ねじ機構４０を延長してねじ機構４０とは逆方向にねじを切ったねじ軸と、横移動スライダ１６に埋め込まれるなどして当該ねじ軸に螺合するナット体とを備えたねじ機構から成る第２運動変換部を介して横移動スライダ１６にも連結させることができる。第２サーボモータ３９を正逆回転に出力させるとき、かかる第２運動変換部を介して両横移動スライダ１５，１６がＸ方向に互いに逆方向の直線移動に変換され、縦ヒータブロック７，８を所謂、両開きに接離させて、接近時に包装材の側端縁部分を挟んで合掌状の縦ヒートシールを施すことができる。

図５〜図７は、この発明による縦シール装置の別の実施例を示す図であって、それぞれ図１〜図３に対応した正面図、平面図及び裏面図である。図５〜図７に示す縦シール装置１ａは、縦移動スライダを縦方向に往復動作させるための第１運動変換部をプーリーに巻き掛けられるタイミングベルト伝動機構のような無端帯巻掛け機構とクランクピンを用いている点で異なるのみであり、その他の点では同じ構造を有しているので、同じ構成要素には同じ符号を使用することで、再度の説明を省略する。

図５〜図７に示す縦シール装置１ａでは、第１駆動モータである第１サーボモータ３の出力回転を縦移動スライダ９，１０の縦方向往復動作に変換する第１運動変換部は、第１サーボモータ３の連続出力回転を無端帯を介して出力側の巻掛け体に回転伝達する無端帯巻掛け伝達機構としてのタイミングベルト伝動機構４０と、当該巻掛け体に偏心して設けられており巻掛け体の回転に伴って偏心回転をするクランクピン４４と、クランクピン４４と縦移動スライダ９とを連結しておりクランクピン４４の偏心回転のうち横方向の動作成分をスライドして逃がすとともに縦方向の動作成分を縦移動スライダ９，１０に伝達する、先の実施例でも用いられているのと同等の直動軸受け機構３５とを備えている。

タイミングベルト伝動機構４０は、第１サーボモータ３の出力軸に設けられた入力側のタイミングプーリー４１と、タイミングプーリー４１に巻き掛けられたタイミングベルト４２と、タイミングベルト４２が更に巻き掛けられた出力側の巻掛け体としてのタイミングプーリー４３とを備えている。タイミングプーリー４３は、装置フレームに回転自在に取り付けられており、その偏心位置にはクランクピン４４が取り付けられている。クランクピン４４は、直動軸受け機構３５のスライダに対して軸受４５を介して連結されている。なお、クランクピン４４を直動軸受け機構３５のスライダに対して固設して、軸受４５をタイミングプーリー４３とクランクピン４４との間に設けてもよい。

縦シール装置１ａによれば、第１サーボモータ３が正逆回転を出力するとき、タイミングベルト伝動機構４０に伝達され、タイミングプーリー４３が回転してクランクピン４４が円状のクランク軌跡４６を描く。クランクピン４４のこの動きは、直動軸受け機構３５を介して、横方向の動作成分がスライドして逃がされるとともに縦方向の動作成分が縦移動スライダ９、及びこれに一対の横軸１３，１４によって連結されている縦移動スライダ１０に伝達される。第２駆動モータである第２サーボモータ３９以下の第２運動変換部等の構造を含む横移動スライダ１５，１６や縦ヒータブロック７，８の動作については、先の実施例の動作と同様であるので、再度の記載を省略する。

この発明による縦型製袋充填包装機における縦シール装置の一例を示す正面図である。 図１に示す縦シール装置の平面図である。 図１に示す縦シール装置の裏面図である。 図１に示す縦シール装置に用いられるレバーと縦移動スライドとの連結構造を示す説明図である。 この発明による縦シール装置の別の実施例を示す正面図である。 図５に示す縦シール装置の平面図である。 図５に示す縦シール装置の裏面図である。 従来の縦型製袋充填包装機の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１，１ａ 縦シール装置 ２ フレーム
３ サーボモータ ４ 減速機
５ クランク軸 ６ 偏心軸
７，８ 縦ヒータブロック ９，１０ 縦移動スライダ
１１，１２ 固定軸 １３，１４ 横軸
１５，１６ 横移動スライダ １７ Ｘ方向移動シリンダ
１８，１９ ブロック ２０ リンク
２１ 関節構造 ２４ 調整ボルト
２５ レバー ２６ 基端部
２７ 中間部 ２８ 先端部
２９ 軸受 ３０ 長孔
３１ レバー支点 ３２ 軸受
３４ レバー原点センサ
３５ 直動軸受け機構 ３６ レール
３７ スライダ ３８ 枢着部
３９ 第２サーボモータ ４０ ねじ機構
４０ タイミングベルト伝動機構 ４１ タイミングプーリー
４２ タイミングベルト ４３ タイミングプーリー
４４ クランクピン ４５ 軸受
４６ クランク軌跡
ｆｅ，ｆｅ 側端縁部分

Claims (13)

1. 長手方向に走行する湾曲状包装材の互いに接近した側端縁部分同士に合掌状のヒートシールを施して筒状包装材を形成する二つの縦ヒータブロックを有する縦シール装置において、
   連続回転を出力する第１駆動モータ、前記第１駆動モータの連続回転を変換する第１運動変換部により前記包装材の移動方向である縦方向に沿った往復動作をする縦移動スライダ、前記縦移動スライダに取り付けられており正逆回転を出力する第２駆動モータ、及び前記二つの縦ヒータブロックをそれぞれ支持しているとともに少なくとも一方が前記縦移動スライダに対して横方向にスライド可能に架設されており前記第２駆動モータの正逆回転を変換する第２運動変換部により相対的に接離して接近時に前記縦ヒータブロックが前記包装材の前記側端縁部分を挟むように往復動作をする二つの横移動スライダを備えていることから成る縦シール装置。
2. 前記第１運動変換部は、前記第１駆動モータの前記連続回転を偏心回転に変換するクランク機構、前記クランク機構に連結されており前記偏心回転を前記縦方向に長軸を有する長楕円状動作に変換するレバー機構、及び前記レバー機構と前記縦移動スライダとを連結しており前記長楕円状動作のうち前記横方向の動作成分をスライドして逃がすとともに前記縦方向の動作成分を前記縦移動スライダに伝達する直動軸受け機構を備えていることから成る請求項１に記載の縦シール装置。
3. 前記レバー機構は、固定のフレームに取り付けられたレバー支点、及び基端部において前記クランク軸に回動可能に連結され、先端部において前記直動軸受け機構に回動可能に連結され、中間部において前記基端部と前記先端部とを結ぶ直線の方向に長軸を有し前記レバー支点が遊嵌合する長孔が形成されているレバーを備えて成る請求項２に記載の縦シール装置。
4. 前記第１運動変換部は、前記第１駆動モータの前記連続回転を無端帯を介して巻掛け体に回転伝達する無端帯巻掛け伝達機構、前記巻掛け体に偏心して設けられており前記巻掛け体の回転に伴って偏心回転をするクランクピン、及び前記クランクピンと前記縦移動スライダとを連結しており前記偏心回転のうち前記横方向の動作成分をスライドして逃がすとともに前記縦方向の動作成分を前記縦移動スライダに伝達する直動軸受け機構を備えていることから成る請求項１に記載の縦シール装置。
5. 前記クランクピンは、前記巻掛け体と前記直動軸受け機構とのいずれかに軸受によって回転自在に取り付けられていることから成る請求項４に記載の縦シール装置。
6. 前記第２運動変換部は一方の前記横移動スライダのみについて前記往復動作をさせ、他方の前記横移動スライダは通常の包装動作状態では前記縦移動スライダに対して不動とされていることから成る請求項１に記載の縦シール装置。
7. 前記縦シール機構は、包装動作が停止された状態で、前記他方の横移動スライダを前記包装材の前記側端縁部分から離間させる横後退作動手段を備えていることから成る請求項６に記載の縦シール装置。
8. 前記第２運動変換部は、前記両横移動スライダについて、それぞれ接近する方向又は離間する方向に前記往復動作をさせることから成る請求項１に記載の縦シール装置。
9. 前記第２運動変換部は、前記第２駆動モータの回転を前記横方向の直線移動に変換するボールねじのようなねじ機構であることから成る請求項６〜８のいずれか１項に記載の縦シール装置。
10. 前記第１駆動モータと前記第２駆動モータの速度・トルク制御を行うことで、縦シールのシール圧力及びシール時間を制御する制御部を備えていることから成る請求項１〜９のいずれか１項に記載の縦シール装置。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の縦シール装置と、当該縦シール装置によって形成された前記筒状包装材に横断方向のヒートシールを施す横ヒートシール装置とを備え、前記筒状包装材から袋を製作しつつ製品を当該袋に包装することから成る製袋包装機。
12. 前記製袋包装機は、前記包装材の移動方向を鉛直方向とした縦型製袋包装機であることから成る請求項１１に記載の製袋包装機。
13. 前記製袋充填包装機は、前記包装材の移動方向を水平方向とした横型製袋包装機であることから成る請求項１１に記載の製袋包装機。

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