JP5267828B2 - 充填包装機 - Google Patents

Description

本発明は、包装用シートを製袋すると共にその袋内に被包装物を充填する充填包装方法及び充填包装機に関する。

紅茶、緑茶、ハーブ等のティーバッグ、煮干し、鰹節等のだしの抽出バッグとして、不織布等の通水濾過性の抽出バッグ用シートを四面体形状や矩形形状の袋体に形成すると共に、その内部に茶葉等の抽出材料を充填したものが使用されている。これらの外表面には必要に応じてタグ付き吊し糸が取り付けられている。

このような抽出バッグのうち、例えば、糸とタグのついた四面体形状の抽出バッグは、帯状の通水濾過性シートに、吊し糸となる糸材とタグとを配置したものを抽出バッグ用シートとして使用し、その対向縁部を互いに接着することにより筒状に成形し、その筒状体を押し潰して幅方向に溶着溶断する第１の横シールと、それと交差する幅方向に溶着溶断する第２の横シールとを交互に行うと共に、これらの横シールを行う間に茶葉等の抽出材料を充填することにより製造することができる（特許文献１、特許文献２）。

そしてこの場合の充填方法としては、ホッパーから袋体に抽出材料を供給する充填用パイプ内にオーガスクリューを装着し、オーガスクリューの回転により抽出材料を袋体に定量供給する方法（特許文献３）や、ホッパーに溜めてある抽出材料を、回転盤に形成した枡で計量し、シュートパイプを通して袋体に供給する方法（特許文献４）等がある。
特表２００１−５１９７２９号公報 特表２００６−５１０５５０号公報 特開２００３−２３７７０１号公報 特開２００２−４６７０４号公報

しかしながら、オーガスクリューを用いる充填方法では、茶葉を充填する場合に茶葉が粉砕されるという問題がある。

一方、枡を用いる充填方法では、製袋するためのシール装置の上方に枡を配置し、枡とシール装置との間をシュートパイプでつなぎ、枡で計量した茶葉をシュートパイプ内に落下させて袋体に充填し、横シールを形成して袋体を封じることにより抽出バッグを得ると共に、この横シールの形成完了後に再度同様に茶葉を落下させる。そして、茶葉の落下と横シールの形成を繰り返し行うことにより次々と抽出バッグを製造する。このため、枡を用いる従来の充填方法では、茶葉がシュートパイプ内に投入されてから袋体内に落下到達するまでの時間が律速となって抽出バッグの生産速度を高めることが困難となり、例えば、１分間に５０〜１００個程度にしかティーバッグを製造することができないという問題がある。

これに対し、本発明は、茶葉等の被包装物を粉砕することなく、包装用シートから形成する袋体に高速に充填包装できるようにすることを目的とする。

本発明者は、(i)一袋分の被包装物をシュートパイプ等を通して袋体に落下させて充填し、横シールの形成により包装するにあたり、一袋分の被包装物を落下させた後、その落下させた被包装物の包装が完了する前に、次の一袋分の被包装物を落下させ、シュートパイプ内に複数袋分の被包装物が存在する状態をつくると、充填包装速度を飛躍的に高められること、(ii)ここで、自重落下する被包装物の落下方向の先端は、シュートパイプ等に対する摩擦等により重力加速度から算出されるより速くは袋体に達せず、最終端はさらに遅くなるが、この落下時の上下方向の広がりは、一袋分の被包装物を一斉に落下させたとして、被包装物の粒度、形状、重さ等の物性と、シュートパイプの内径、内面粗度等によって略一定に定まること、(iii)したがって、落下する被包装物の上下方向の広がりができる限り少なくなるように、高速で開くシャッターを用いて被包装物を落下させ、かつ落下する被包装物の最終端が横シールの形成位置を通り過ぎた後に、横シールの形成のための押さえあるいはシールヘッドで落下経路が塞がれるように、シャッターの開閉タイミングと横シールの形成タイミングをとることにより、(i)の充填包装が可能となり、充填包装速度を飛躍的に高められることを見出した。

即ち、本発明は、包装用シートからなる筒状体に所定間隔で該筒状体の幅方向のシール（以下、横シールという）を形成することにより袋体を形成する横シール装置、及び
横シールの形成を繰り返す間に所定量の被包装物を袋体に落下させて充填する被包装物供給装置
を備えた充填包装機であって、
被包装物供給装置が、
所定量の被包装物の袋体への落下経路を開閉するシャッターを備え、
シャッターの開閉が、所定量の被包装物が互いに間隔をあけて落下し、かつ当該シャッターの開閉で落下した所定量の被包装物が袋体に充填され、横シールが形成される前に次の所定量の被包装物が落下を開始するように行われる充填包装機を提供する。
また、本発明は、包装用シートからなる筒状体に所定間隔で横シールを形成して袋体を形成すると共に、横シールの形成を繰り返す間に所定量の被包装物を袋体に落下させることにより袋体に被包装物を充填する被包装物の充填包装方法であって、
所定量の被包装物の袋体への落下経路をシャッターで開閉し、シャッターの開閉を、所定量の被包装物が互いに間隔をあけて落下し、かつ当該開閉により落下した所定量の被包装物が袋体に充填され、横シールが形成される前に次の所定量の被包装物が落下を開始するように行う充填包装方法を提供する。

本発明の充填包装機や充填包装方法によれば、所定量の被包装物を、シャッターの開閉により落下させて袋体への充填を行うので、茶葉を被包装物としてオーガスクリューを用いる場合の、被包装物の粉砕の問題を解消することができる。

さらに、所定量の被包装物をシャッターの開閉により袋体に落下させた後、その被包装物が充填された袋体に横シールが形成される前に、次の所定量の被包装物を落下させるので、所定量の被包装物が落下開始から袋体に到達するまでに要する時間によって袋体の充填包装速度が制約されることがない。このためが袋体の充填包装速度を飛躍的に高めることができ、例えば、ティーバッグであれば１分間に２００個以上を製造することが可能となる。

図１は充填包装機の概略全体図である。
図２は充填包装機の枡付近の横断面図である。
図３Ａは充填包装機のシャッター開閉装置付近の縦断面図である。
図３Ｂは充填包装機の寄せ板付近の縦断面図である。
図４はシャッターの開閉装置の矢視図である。
図５は枡シャッターの開き方の説明図である。
図６は中間ホッパーシャッター付近の矢視図である。
図７は中間ホッパーの斜視図である。
図８は中間ホッパーの断面図である。
図９Ａは被包装物供給装置の動作説明図である。
図９Ｂは被包装物供給装置の動作説明図である。
図９Ｃは被包装物供給装置の動作説明図である。
図９Ｄは被包装物供給装置の動作説明図である。
図９Ｅは被包装物供給装置の動作説明図である。
図１０はシュートパイプにおける被包装物の落下状態の説明図である。
図１１は被包装物供給装置の断面図である。
図１２は図１１の被包装物供給装置におけるタイミングチャートである。

符号の説明

５ 抽出バッグ用シート
５ｂ 筒状体
６ 抽出バッグ
７０ 充填包装機
７２ フォーマーガイド
７３ 筒体
７４ 送りローラ
７５ 縦シール装置
７６ 横シール装置
７６ａ シールヘッド（超音波ホーン）
７６ｂ アンビル
７７ スクラップ巻き取り手段
７８ 押さえ
８５ 被包装物
１００、１００Ｂ 被包装物供給装置
１０１ ホッパー
１０２ 枡
１０２Ｂ ２連枡
１０３ 枡シャッター
１０３ａ カムフォロア
１０３ｂ バネ
１０４ 中間ホッパー
１０４ａ 内壁
１０４ｂ 内壁
１０４ｃ 領域
１０５ 中間ホッパーシャッター
１０６ シュートパイプ
１１０ 回転盤
１１１ 枡切りブレード
１１２ 寄せ板
１２０ シャッター開閉装置
１２１ 回転カム
１２２ 三角板
１２３ アーム
１２４ カム様部材
１３０ ベース
１３１ 可変速モータ
１３２ リンク機構
１３３ セットシャッター
Ｌ１ 抽出バッグ用シートの筒体の軸
Ｌ２ 回転軸

以下、図面を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。なお、各図中、同一符号は同一又は同等の構成要素を表している。

図１は、本発明の一実施例の充填包装機７０の概略全体図である。

この充填包装機７０は、包装用シートとして抽出バッグ用シート５を使用し、四面体形状の抽出バッグ６を製造する機械であって、概略、抽出バッグ用シート５を案内するフォーマーガイド７２を備えた筒体７３、筒体７３に巻き付けた抽出バッグ用シート５を一定速度で下方に走行させるシート送り手段（送りローラ７４）、抽出バッグ用シート５の長手方向の両側縁部を溶着することにより縦シールを形成し、抽出バッグ用シート５を筒状体５ｂに成形する縦シール装置７５、一定速度で下方に走行する筒状体５ｂを、上面視で互いに交差する方向に溶着溶断することにより第１の横シールと第２の横シールを交互に形成する横シール装置７６、第１の横シールの形成と第２の横シールの形成を交互に繰り返す間に、抽出バッグの内容物となる茶葉等をホッパー１０１から枡１０２で所定量計量し、中間ホッパー１０４を経てシュートパイプ１０６内に落下させ、抽出バッグ用シート５の筒状体の内部に茶葉等を充填する被包装物供給装置１００を有している。

縦シール装置７５としては、超音波溶着溶断装置を備えており、縦シール形成時に生じる不要な縁部（耳部）を巻き取るスクラップ巻き取り手段７７を備えている。

横シール装置７６としては、各横シールの形成毎に、抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂの軸Ｌ１を中心に溶着溶断方向が所定角度、好ましくは９０°、揺動し、図１において実線で記載した位置と破線で記載した位置を交互にとる一つの超音波溶着溶断装置を備えている。この超音波溶着溶断装置は、シールヘッドとして先端が先細に突出した超音波ホーン７６ａと、柱状のアンビル７６ｂと、筒状体に形成されている抽出バッグ用シート５を横シールの形成時に平坦に押し潰す押さえ７８とを有する。

押さえ７８は、横シールの形成幅を有しており、横シール形成時に、軸Ｌ１の位置まで前進し、シールヘッド７６ａの上下で抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂを平坦に押し潰し、抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂと共に下方に走行する。そして、横シールの形成後、その横シールを形成する間の抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂの下方への走行距離をキャンセルする位置に戻し走行する。

シールヘッド７６ａは、先端が先細に突出しており、それを走行させることにより任意の長さにシールを形成することができる所謂走行式のものである。走行式のシールヘッドを用いることにより、シールヘッドを小型軽量化することができるので、高速で駆動させることが容易となり、また、その駆動機構をコンパクトに構成することが可能となる。

シールヘッド７６ａは、押さえ７８が抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂを平坦に押し潰している状態で、その筒状体５ｂに当接し、押し潰されている筒状体５ｂの幅方向に走行すると共に、下方にも走行し、これにより、筒状体５ｂの下方への走行を停止させることなく、筒状体５ｂに一定の走行速度を維持しつつ横シールを形成する。そして該横シールの形成後、シールヘッド７６ａは、その横シールを形成する間の筒状体５ｂの下方への走行距離をキャンセルする位置に戻し走行する。

したがって、シールヘッド７６ａのトータルの動きとしては、第１の横シールの形成時には、上述の幅方向と下方の動きの合成により、矢印ａのように斜め下方に走行する。そして、第１の横シールを形成後、第１の横シールを形成する間の抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂの下方への走行距離をキャンセルすると共に軸Ｌ１を中心に９０°揺動した位置に矢印ｂのように戻し走行する。その後、第１の横シールと同様に、シールヘッドを矢印ｃのように斜め下方に走行することにより第２の横シールを形成し、その後、矢印ｄのように戻し走行する。

アンビル７６ｂは、横シールの形成時に、水平方向の走行はしないが、垂直方向には、シールヘッド７６ａと同期して走行する。より具体的には、図１に示すように、第１の横シールの形成時には抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂと共に矢印ａ’のように下方に走行し、その後、先ず筒状体５ｂに触れぬ位置まで後退しながら、第１の横シールを形成する間の下方への走行距離をキャンセルすると共に軸Ｌ１を中心に９０°揺動した位置に矢印ｂ’のように戻し走行し、次に軸Ｌ１の位置まで前進し、第２の横シールを形成する間は矢印ｃ’のように下方に走行し、その後矢印ｄ’のように戻し走行する。以降、この第１の横シールの形成と第２の横シールの形成を繰り返す。

このようにシールヘッド７６ａとアンビル７６ｂを走行させることにより、横シール時に抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂを間欠送りすることなく、連続走行させることができるので、抽出バッグの生産速度を向上させることができる。

上述した横シール装置７６の動きは、カム機構やリンク機構をサーボモータで駆動させることにより行わせることができる。この場合に、シールヘッド７６ａ、柱状アンビル７６ｂ及び押さえ７８の筒状体５ｂと接しているときの走行速度を、抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂと同速に制御することが好ましい。これにより、抽出バッグ用シート５の筒状体５ｂの走行速度に脈動が生じたり、蛇行が生じたりすることを解消でき、綺麗な四面体形状の抽出バッグ６を製造することができる。

なお、縦シール装置７５及び横シール装置７６を構成する溶着溶断装置としては、超音波によるものの他、加熱によるものを使用してもよい。

一方、この充填包装機７０において、第１の横シールの形成と第２の横シールの形成を交互に繰り返す間に、これら横シールにより形成される抽出バッグ用シート５の袋体に茶葉等の被包装物を充填する被包装物供給装置１００は、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、茶葉等の被包装物を溜めておくホッパー１０１と、被包装物を所定量に計量する枡１０２と、枡１０２から投下された被包装物を一旦受ける中間ホッパー１０４と、中間ホッパー１０４の排出口から横シール装置７６の押さえ７８の直前まで伸びたシュートパイプ１０６を有している。

ここで、各枡１０２は、図２に示すように、回転盤１１０を周方向に等間隔で筒状に抜くことにより形成されており、各枡１０２の底面には枡の排出口を開閉する枡シャッター１０３が設けられている。回転盤１１０は軸Ｌ２を中心に矢印方向に所定の速度で定速回転する。この回転により枡１０２がホッパー１０１の下方に位置すると、枡シャッター１０３の閉じた枡１０２に茶葉等の被包装物が充填され、枡切りブレード１１１でマス上部の被充填物が排除されることにより被包装物が一袋分の所定量に計量される。シャッター開閉装置１２０で枡シャッター１０３が開くと、枡１０２から所定量の被包装物が中間ホッパー１０４に自重落下する。なお、枡切りブレード１１１は上下調整可能に取付けられており、茶葉等の被包装物の粗さに応じて、枡切りブレード１１１と枡１０２との間隙ｄを調整することが可能となっている。また、枡１０２から被包装物を自重落下させた後に回転盤１１０上に残っている被包装物は、寄せ板１１２で枡１０２内に集められ、次回に自重落下させる被包装物として使用される。

本発明ではこの枡シャッター１０３の開閉を、当該シャッターの開閉で落下した所定量の被包装物が袋体に充填されて横シールの形成が完了する前に、次の枡で計量された所定量の被包装物が落下を開始するように行うことを特徴としている。その際、所定量の被包装物が、落下経路となるシュートパイプ１０６を次々と落下するので、シュートパイプ内には、計量複数回分の被包装物が同時に存在することもあるが、それらが互いに間隔をあけて落下するように、枡シャッター１０３は高速で開閉する。これにより、被包装物を従来よりも高速で充填包装し、抽出バッグの生産速度を高めることが可能となる。例えば、１分間に２００個の抽出バッグを製造する場合、１個当たりの充填包装時間は０．３秒となるが、後述するように枡シャッター１０３の開き初めから開き終わりまでを約０．０３秒で行うことにより、このような高速充填包装が可能となる。

これに対し、枡シャッター１０３の開く速度が遅いと、被包装物が上下方向に広がって落下するため、シュートパイプ１０６で所定量ごとの被包装物同士に十分な間隔をとることが困難となる。

図４は、上述のように枡シャッター１０３を高速で開閉するのに適したシャッター開閉装置１２０を回転盤１１０の下方から見た矢視図である。このシャッター開閉装置１２０は、可変速モータで矢印ａ方向に回転する回転カム１２１、揺動可能に取り付けられた三角板１２２、矢印ｂ方向に三角板１２２を押しつけるシリンダー（図示せず）、三角板１２２の揺動により矢印ｃ方向に往復運動するアーム１２３、アーム１２３の先端に取り付けられたカム様部材１２４を備えている。一方、枡シャッター１０３は、回転盤１１０に揺動可能に取り付けられており、カム様部材１２４の端面に摺接するカムフォロア１０３ａを有している。また、枡シャッター１０３に外力が加えられない限り、枡シャッター１０３は枡１０２の排出口を閉じる位置をとるようにバネ１０３ｂが設けられている。

このシャッター開閉装置１２０において、回転カム１２１が矢印ａ方向に回転すると、三角板１２２が揺動し、アーム１２３の先端に取り付けられたカム様部材１２４が矢印ｃ方向に往復運動する。ここで、回転盤１１０は矢印Ｒ方向に一定速度で回転しているから、枡シャッター１０３のカムフォロア１０３ａがカム様部材１２４に接する位置に移動してきたときに、カム様部材１２４が回転盤１１０に近づく方向に動くと、カムフォロア１０３ａが回転盤１１０の中心側に押されることにより枡シャッター１０３が開く。次いで、カム様部材１２４が回転盤１１０から離れる方向に動くと、バネ１０３ｂの作用で枡シャッター１０３が閉じる。こうして往復運動するカム様部材１２４により、枡シャッター１０３を開閉することができる。

この枡シャッター１０３の開閉を、枡シャッターのカムフォロア１０３ａが摺接する位置に固定カムを設けることによって行うと、固定カムでは、カム様部材１２４の幅分の距離でカム様部材の往復運動の距離を変位させることが必要となることにより、圧力角が６０°以上となり、部材に過大な負荷が掛かり、かつ動力損失が大きくなる。そのため、固定カムでは枡シャッター１０３を高速に開閉することが困難となるが、上述のように往復運動するカム様部材１２４を用いることにより、枡シャッター１０３を高速で開閉することが可能となる。

また、シャッター開閉装置１２０によって枡シャッター１０３を開く方向は、図５（ａ）に示すように、枡シャッター１０３を開ける時点での被包装物の走行方向Ｒ（黒矢印）と反対方向（白矢印）（即ち、枡シャッター１０３を開く時点での枡１０２の走行方向と反対方向）とすることが好ましい。これに対し、枡シャッター１０３を開く方向を被包装物の走行方向と同一方向とすると、その分、シュートパイプ１０６入り口の開口部または中間ホッパー１０４入り口の開口部を大きくしなければならないので好ましくない。

なお、本発明において、所定量の被包装物を、中間ホッパー１０４、シュートパイプ１０６等の被包装物の落下経路に投下するためのシャッター開閉態様は特に制限はなく、上述の図５（ａ）のように一方向にスライドさせる他、図５（ｂ）に示すように、両側にスライドさせてもよく、図５（ｃ）に示すようにヒンジで開くように片開きさせてもよく、図５（ｄ）に示すように観音開きするようにしてもよい。開閉機構を簡単にする点からは、図５（ａ）に示すように、一方向にスライドさせることが好ましい。

一方、中間ホッパー１０４は、定速回転する回転盤１１０に設けた枡１０２から被包装物を落下経路に自重落下させて投入するにあたり、落下経路での被包装物の上下方向の広がりを抑制するために設けられており、被包装物８５の水平方向の速度成分ができるだけ小さくなるように特定形状に成形され、さらに排出口には第２のシャッターとして中間ホッパーシャッター１０５が設けられている。

即ち、中間ホッパー１０４の形状としては、図２のＤ方向の矢視図である図６、中間ホッパー１０４の斜視図である図７、その断面図である図８（ａ）に示すように、枡シャッター１０３の開閉位置における枡１０２の走行方向（回転盤１１０の回転方向Ｒ）の内壁１０４ａを垂直にし、枡１０２の走行方向と反対側の内壁１０４ｂを傾斜させることが好ましい。

このように、枡１０２の走行方向（回転盤１１０の回転方向Ｒ）の中間ホッパー１０４の内壁１０４ａを、枡１０２の走行方向Ｒに対して垂直に設けると、図８（ａ）に示すように、枡１０２から落下した被包装物８５は内壁１０４ａに衝突することにより、その垂直方向の速度成分はほとんど低減しないが、図８（ｂ）に示すように、枡１０２の走行方向Ｒの中間ホッパー１０４の内壁１０４ａを上向き方向に傾斜させると、枡１０２から落下し、内壁１０４ａに衝突した被包装物８５の衝突後の速度は、垂直方向の成分が低減することにより、落下経路内で被包装物は上下方向に広がり易くなるので好ましくない。

また、中間ホッパー１０４の形状としては、中間ホッパー１０４の下部の被包装物の溜まる領域１０４ｃを、内壁が垂直に起立した略ストレート形状とすることが望ましい。これにより、中間ホッパー１０４に溜まった被包装物８５が、中間ホッパーシャッター１０５が開くことにより自重落下で排出を初めてから排出しきるまでに要する排出時間を短くすることができる。これに対し、この領域の内壁が傾斜していると、排出時間が長くなり、シュートパイプ１０６内で被包装物が上下方向に広がって落下するため望ましくない。

さらに、中間ホッパー１０４の形状としては、領域１０４ｃの上方において、横断面を扁平な楕円ないし小判型とし、その短径Ｓをシュートパイプ１０６の径と略同一とすることが好ましい。これにより、中間ホッパー１０４を介してシュートパイプ１０６に投入する被包装物に、短径Ｓ方向の速度成分が発生することを抑制し、落下経路内で被包装物が上下方向に広がることを抑制することができる。

中間ホッパーシャッター１０５は、定速回転する回転盤に設けた枡１０２から自重落下した被包装物を一旦そこに溜めてその水平方向の速度成分をゼロとし、再度自重落下させるために設けられている。そのため、中間ホッパーシャッター１０５の開閉は、枡シャッター１０３の開閉とタイミングを調整することが好ましい。

なお、本発明において、回転盤１１０を定速回旋させずに間欠的に回転させ、枡１０２の送りを停止させた状態で枡シャッター１０３を開く場合や、後述する実施例のように、間欠的に往復運動する枡の停止時に枡シャッターを開く場合等のように、シャッターを開けて被包装物を落下させる時点で被包装物が水平方向の速度成分をもたない場合には、中間ホッパー１０４や中間ホッパーシャッター１０５は不要である。ただし、回転盤１１０を間欠的に回転させると、充填包装機を、機械的衝撃に対して強く構成することが必要となり、駆動力も大きくすることが必要となるので、充填包装機の製造コストや維持費用が高くなる。

シュートパイプ１０６としては、その内部を被包装物が落下するときの抵抗を少なくし、シュートパイプ１０６内での被包装物の上下方向の広がりを抑制するために、内壁に摩擦低減処理や静電防止加工を施したものが好ましい。摩擦低減処理としては、例えば、梨地処理、縦溝の形成、摩擦低減剤の塗布等をあげることができる。

また、シュートパイプ１０６の中間に空気吸入孔を設けることが好ましい。シュートパイプ１０６では、先行する被包装物の落下速度が後行の被包装物の落下速度より大きい為、空気吸入孔が無い場合には、両被包装物の間に生じる負圧が両被包装物の間隔が狭めるように作用し、特に、先行する被包装物の後端が伸びて、後行の被包装物の先頭との間隔が狭くなる。これに対し、空気吸入孔を設けることにより、シュートパイプ１０６を次々と落下する一袋分ずつの被包装物同士の間隙を確保し易くなる。

なお、シュートパイプ１０６の配設位置は、必ずしも、枡シャッター１０３あるいは中間ホッパーシャッター１０５の直下から横シール装置７６の押さえ７８の直前まで設けることは必要ではないが、少なくとも、抽出バッグ用シート５が筒状体５ｂに成形されるところまでは必要である。また、被包装物が落下経路を落下する間に、抽出バッグ用シート５に付着し、横シールの形成時に被包装物がシールがみを起こすおそれを除く点からは、シュートパイプ１０６は、横シールの形成位置の直前まで設けることが好ましい。

図９Ａ〜図９Ｄは、ホッパー１０１と中間ホッパー１０４の動作説明図である。なお、これらの図において、作業角度とは、回転盤１１０に等間隔で設けられている枡１０２の１ピッチ分の動作を３６０°に割り当てた角度であり、縦軸は横シール装置７６の押さえ７８による抽出バッグ用シートの押さえの開始位置と終了位置の中間点からの距離（ｍｍ）、横軸はシュートパイプ１０６の中心軸からの距離（ｍｍ）である。また、破線は被包装物８５の基準点（落下の先頭端と後端）の落下軌跡である。

被包装物８５が充填された枡（No.1）１０２は、回転盤１１０の回転により中間ホッパー１０４上に搬送され、そこで枡シャッター１０３が開き、被包装物８５が中間ホッパー１０４に自重落下により投入される。このとき、中間ホッパーシャッター１０５は閉じており、投入された被包装物８５は中間ホッパー１０４に溜まる（図９Ａ（ａ）、（ｂ））。枡１０２内の被包装物８５が全て中間ホッパー１０４に溜められた後あるいは全て溜まる少し前のタイミングで、中間ホッパーシャッター１０５が開きはじめ（図９Ａ（ｃ））、そこに溜まっていた被包装物８５をシュートパイプ１０６内に自重落下させる。中間ホッパーシャッター１０５は、完全に開いた状態（図９Ａ（ｄ）〜図９Ｃ（ｊ））を維持し、中間ホッパー内の被包装物８５が排出しきるようにする。被包装物８５がシュートパイプ１０６内を落下する間に、次の枡（No.2）１０２が中間ホッパー１０４上に搬送されてくる（図９Ａ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ））。次の枡（No.2）が所定の位置まで近づいたところで枡シャッター１０３が開き始め（図９Ｂ（ｇ））、そして完全に開く（図９Ｂ（ｈ））。枡シャッター１０３の開きにより枡（No.2）１０２から被包装物８５が中間ホッパー１０４に落下するが（図９Ｂ（ｉ））、枡（No.2）１０２の被包装物８５が中間ホッパー１０４の底部に到達する前に中間ホッパーシャッター１０５の閉じ動作が完了し（図９Ｃ（ｋ））、中間ホッパー１０４に再度被包装物８５が溜められる。そして、シュートパイプ１０６内を先の枡（No.1）１０１の被包装物８５が通過している間に、中間ホッパーシャッター１０５が開き始め（図９Ｄ（ｌ））、中間ホッパー１０４に溜まった枡（No.2）の被包装物８５をシュートパイプ１０６内に落下させ、その間に、先の枡（No.1）よりもさらに前の枡の被包装物８５が充填された筒状体５ｂを横シールで封じるために、まず、横シール装置７６の押さえ７８で横シールする部位を押さえ（図９Ｄ（ｍ））、その押さえた部位の上に枡（No.1）の被包装物８５を溜めると共に抽出バッグ６を溶断する（図９Ｄ（ｎ））。以降、同様の動作を繰り返す。

図１０は、以上のようにシュートパイプ１０６内を落下する被包装物８５の時間と位置との関係図である。このように本実施例の充填包装機７０によれば、約０．０３秒の短時間で枡シャッター１０３と中間ホッパーシャッター１０５を開き、枡１０２で計量した一袋分の被包装物８５を、シュートパイプ１０６内に投入後、その被包装物８５について、製袋のための横シールの形成が完了する前に（より具体的には、押さえ７８で被包装物の落下経路が閉じられる前に）次の一袋分の被包装物８５をシュートパイプ１０６に投入し、かつ一袋分ずつの被包装物がシュートパイプ１０６内で間隔をあけるようにする。したがって、この充填包装機７０によれば、被包装物８５が、シュートパイプ１０６内に投入されてから袋体内に充填されるまでの時間が律速になって抽出バッグの生産速度が低下することがない。

なお、この充填包装機７０にかける抽出バッグ用シート５としては、抽出バッグ製造用の織物、不織布又はこれらの積層体からなる長尺のシートからなり、必要に応じて糸タグを貼着したもの等を種々使用することができる。

例えば、糸材としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性合成繊維をはじめとして超音波溶着や熱溶着が可能な素材から形成されたものを使用することができ、タグとしては、紙、プラスチックシート等から形成されたものを使用することができる。また、通水濾過性シートとしては、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成繊維、レーヨン等の半合成繊維、コウゾ、ミツマタ等の天然繊維の単独又は複合繊維からなる織布、不織布、紙類、多くの孔を開けたフィルム等を使用することができる。

通水濾過性シート上のタグや糸材の有無、あるいはそれらの配置についても特に制限はない。

さらに、抽出バッグ用シート５としては、ロール状に巻き回されたものを使用してもよく、抽出バッグ用シートを構成する通水濾過性シートに吊し糸やタグを貼着して抽出バッグ用シートを製造する任意の機械を本発明の充填包装機７０と組み合わせて使用してもよい。

本発明の充填包装機は、上述した実施例の他、種々の態様をとることができ、充填包装機が備える被包装物供給装置は、回転盤に設けた枡を使用するものに限られない。

例えば、図１１に示した被包装物供給装置１００Ｂを使用することができる。この被包装物供給装置１００Ｂは、茶葉等の被包装物８５を溜めておくホッパー１０１の下に２連枡１０２Ｂ（第１の枡１０２i、第２の枡１０２ii）が設けられている。２連枡１０２Ｂは、可変速モータ１３１で駆動されるリンク機構１３２により、ベース１３０上を間欠的に往復運動し、同図（ａ）の左端の位置と同図（ｂ）の右端の位置をとる。そして、第１の枡１０２i、第２の枡１０２iiが、ホッパー底面の左右両端部の排出口１０１ａ、１０１ｂの下に位置したときに、それらに被包装物８５が充填される。

被包装物供給装置１００Ｂのベース１３０には、所定のタイミングで各枡１０２i、１０２iiの底面を開閉するセットシャッター１３３が摺動可能に嵌め込まれ、セットシャッター１３３の直下から横シール装置（図示せず）の方向に伸びたシュートパイプ１０６が設けられている。

図１２は、第１、第２の枡１０２i、第２の枡１０２iiの位置と、セットシャッター１３３の開閉状態と、第１、第２の枡１０２i、１０２ii内の被包装物の充填状態を示すタイミングチャートである。

２連枡１０２Ｂが、その往復運動の左端に位置することにより、第１の枡１０２iがホッパー左側の排出口１０１ａの下で被包装物８５が満充填されており、第２の枡１０２iiがシュートパイプ１０６上で空の状態（０秒）から、２連枡１０２Ｂは右側に移動を始め、第１の枡１０２iがセットシャッター１３３上に位置し、第２の枡１０２iiがホッパー右側の排出口１０１ｂの下に位置したところで２連枡１０２Ｂは移動を停止し、第２の枡１０２iiには被包装物８５の充填が開始され、それと同時にセットシャッター１３３が開き始め（０．０９秒）、第１の枡１０２iから被包装物８５が落下を始める。このセットシャッター１３３が完全に開き（０．１２秒）、第１の枡１０２iから被包装物８５が落下を続けている間に第２の枡１０２iiで被包装物８５が満充填となる（０．２１秒）。第１の枡１０２iが空状態（０．２４秒）になった後、セットシャッター１３３が閉じ始める。これが完全に閉じると２連枡１０２Ｂは左側に動き始め（０．３秒）、第１の枡１０２iがホッパー左側の排出口１０１ａの下に位置し、第２の枡１０２iiがセットシャッター１３３上に位置したところで停止し、第１の枡１０２iには被包装物８５の充填が開始され、それと同時にセットシャッター１３３が開き始め（０．３９秒）、第２の枡１０２iiから被包装物８５が落下を始める。このとき、先に第１の枡１０２iから落下した被包装物８５は、まだシュートパイプ１０６を落下中である（図１０参照）。

セットシャッター１３３が完全に開き（０．４２秒）、第２の枡１０２iiから被包装物８５が落下を続けている間に第１の枡１０２iで被包装物８５が満充填となる（０．５１秒）。第２の枡１０２iiが空状態（０．５４秒）になった後、セットシャッター１３３が閉じ始め（０．５７秒）、完全に閉じた後、２連枡１０２Ｂが再度右側に移動し始める。以降、この動作を繰り返し、第１、第２の枡１０２i、１０２iiから交互に被包装物がシュートパイプ１０６内に落下する。

この被包装物供給装置１００Ｂでも、セットシャッター１３３の開閉で落下した一袋分の被包装物が袋体に充填されて横シールの形成が完了する前に、次の枡で計量された一袋分の被包装物が落下を開始するので、高速充填が可能なる。

また、この被包装物供給装置１００Ｂでは、各枡１０２i、１０２iiから被包装物８５が落下を始めてからその枡が空になるまで、各枡１０２i、１０２iiは停止状態にあるので、落下する被包装物には、水平方向の速度成分は無く、被包装物は真下に落下する。そのため、この被包装物供給装置１００Ｂでは前述の中間ホッパー１０４が不要となっている。

本発明の充填包装機においては、さらに種々の態様をとることができる。例えば、一袋分となる所定量の被包装物を枡で計量する他、コンピュータスケールで計量してもよく、また、一袋分の被包装物をシャッターの開閉位置に搬送するために、バケットコンベアを使用してもよい。

シャッターの開閉による被包装物の袋体への落下は、自重落下に限られず初速を付けて落下させてもよい。

横シール装置７６として、超音波溶着溶断方向が上面視で交差するように配置した２つの超音波溶着溶断装置を設けて、四面体形状の抽出バッグを製造できるようにしてもよく、横シール装置７６として、横シール方向を交互に交差させることなく、単一のシール方向をとる溶着溶断装置を設け、平袋形状の抽出バッグを製造できるようにしてもよい。

横シール装置７６のシールヘッドとして、シールヘッドの先端幅を被シール物のシール幅に形成した所謂直押式のシールヘッドを使用してもよい。この場合には、当該一袋分の被包装物８５について、直押式のシールヘッドで落下経路を閉じる前に次ぎの一袋分の被包装物をシュートパイプ１０６に投入する。

さらに、シール方法自体についても特に制限はなく、熱溶着装置を使用してもよく、超音波溶着溶断装置を使用してもよい。

また、包装用シートからなる筒状体として、チューブ原反のように、既に包装用シートが筒状に成形されているものの原反を使用する場合には、充填包装機に縦シール装置を設けることも不要である。

本発明の充填包装機で充填する被包装体としては、紅茶、緑茶、ハーブ等の茶葉に限られず、煮干し、鰹節、その他種々の粉体又は粒体をあげることができる。

本発明の充填包装機は、紅茶、緑茶、ハーブ等のティーバッグ、煮干し、鰹節等のだしの抽出バッグを生産ラインで連続的に高速に製造するために有用である。

Claims (18)

1. 包装用シートからなる筒状体に所定間隔で該筒状体の幅方向のシール（以下、横シールという）を形成することにより袋体を形成する横シール装置、及び
   横シールの形成を繰り返す間に所定量の被包装物を袋体に落下させて充填する被包装物供給装置
   を備えた充填包装機であって、
   被包装物供給装置が所定量の被包装物の袋体への落下経路を開閉するシャッターを備え、
   シャッターの開閉が、所定量の被包装物が互いに間隔をあけて落下し、かつ当該シャッターの開閉で落下した所定量の被包装物が袋体に充填され、横シールが形成される前に次の所定量の被包装物が落下を開始するように行われる充填包装機。
2. 落下経路中に、所定量ずつの被包装物が互いに間隔をあけて複数存在し得るようにシャッターが開閉する請求項１記載の充填包装機。
3. 被包装物供給装置が、回転盤の周方向に等間隔に設けられた枡を有し、前記シャッターが各枡の底部を形成している請求項１又は２記載の充填包装機。
4. 揺動可能に取り付けられたシャッター板の一端を、往復運動するカム様部材で動かすことによりシャッターを開閉する請求項１〜３のいずれかに記載の充填包装機。
5. シャッターが、該シャッターを開ける時点での被包装物の走行方向と反対方向に開く請求項１〜４のいずれかに記載の充填包装機。
6. 被包装物供給装置が、落下経路の上端部に中間ホッパーを有し、中間ホッパーの排出口に第２のシャッターを有する請求項１〜５のいずれかに記載の充填包装機。
7. 被包装物に水平方向の速度成分がない状態でシャッターが開く請求項１〜４記載の充填包装機。
8. 落下経路に、内面に摩擦低減処理をしたシュートパイプが設けられている請求項１〜７のいずれかに記載の充填包装機。
9. 被包装物が粉体又は粒体である請求個１〜８のいずれかに記載の充填包装機。
10. 包装用シートからなる筒状体に所定間隔で該筒状体の幅方向のシール（以下、横シールという）を形成して袋体を形成すると共に、横シールの形成を繰り返す間に所定量の被包装物を袋体に落下させることにより袋体に被包装物を充填する被包装物の充填包装方法であって、
    所定量の被包装物の袋体への落下経路をシャッターで開閉し、シャッターの開閉を、所定量の被包装物が互いに間隔をあけて落下し、かつ当該開閉により落下した所定量の被包装物が袋体に充填され、横シールが形成される前に次の所定量の被包装物が落下を開始するように行う充填包装方法。
11. 落下経路中に、所定量ずつの被包装物が互いに間隔をあけて複数存在し得るようにシャッターを開閉する請求項１０記載の充填包装方法。
12. 回転盤の周方向に等間隔に設けられた枡を用いて所定量の被包装物を計量し、各枡の底部を形成しているシャッターを開閉する請求項１０又は１１記載の充填包装方法。
13. 揺動可能に取り付けられたシャッター板の一端を、往復運動するカム様部材で動かすことによりシャッターを開閉する請求項１記載の１０〜１２のいずれかに記載の充填包装方法。
14. シャッターを、該シャッターを開ける時点での被包装物の走行方向と反対方向に開く請求項１０〜１３のいずれかに記載の充填包装方法。
15. 落下経路の上端部に中間ホッパーを設けると共に該中間ホッパーの排出口に第２のシャッターを設け、袋体に落下する被包装物の上下方向の広がりを低減する請求項１０〜１４のいずれかに記載の充填包装方法。
16. 被包装物に水平方向の速度成分がない状態でシャッターを開ける請求項１０〜１３のいずれかに記載の充填包装方法。
17. 落下経路に、内面に摩擦低減処理をしたシュートパイプが設けられている請求項１０〜１６のいずれかに記載の充填包装方法。
18. 被包装物が粉体又は粒体である請求項１０〜１７のいずれかに記載の充填包装方法。

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