JP5290032B2 - 袋詰め包装方法 - Google Patents

Description

本発明は、袋の両側縁部を一対のグリッパーで把持し、前記袋を所定の移送経路に沿って移送するとともに、移送の過程で前記袋に対し袋口の開口及び被包装物の充填を含む所定の包装処理工程を順次行うようにした袋詰め包装方法に関する。

一般的な袋詰め包装機、例えば間欠回転式袋詰め包装機は、間欠回転するテーブルの周囲に、袋の両側縁部を把持する複数のグリッパー対が等間隔に配置され、各グリッパー対は円形の移送経路に沿って間欠回転し、グリッパー対の各停止位置には、給袋装置及び各種包装処理装置が配置され、各停止位置において給袋及び各包装処理工程が順次行われるようになっている。
図１０は間欠回転式袋詰め包装機の一例を示すもので、間欠回転するテーブル１の周囲に、複数のグリッパー対（一対のグリッパー）２が等間隔に配置されている。停止位置Ｉは給袋工程位置であり、グリッパー対２に袋３を供給するコンベアマガジン式給袋装置４が配置され、供給された袋３はグリッパー対２により両側縁を把持され、袋口を上向きにして吊り下げられる。

続いて停止位置ＩＩは印字工程位置であり、グリッパー対２に把持された袋３の袋面に日付等を印字する印字装置（図示せず）が配置され、停止位置ＩＩＩは袋口の開口工程位置であり、互いに接離可能な一対の吸着部材（吸盤）５，５を有する開口装置（吸盤５，５のみ図示）が配置され、停止位置ＩＶは被包装物の充填工程位置であり、主として固形物である被包装物６を袋内に投入するためのホッパー７を有する充填装置（ホッパー７のみ示す）が配置され、停止位置Ｖは液体の充填工程位置であり、液体を袋内に充填するための充填ノズル８を有する液体充填装置（充填ノズル８のみ示す）が配置され、停止位置ＶＩは脱気工程位置であり、袋内にスチームを吹き込んで脱気するための吹き込みノズル９を有する脱気装置（吹き込みノズル９のみ示す）が配置され、停止位置ＶＩＩは第１シール工程位置であり、一対の第１シールバー１１を有する第１シール装置（第１シールバー１１のみ示す）が配置され、停止位置ＶＩＩＩは第２シール工程位置であり、一対の第２シールバー１２を有する第２シール装置（第２シールバー１２のみ示す）が配置され、停止位置ＩＸはシール部冷却及び排出工程位置であり、一対の冷却バー１３を有する冷却装置（冷却バー１３のみ示す）とシュート１４が配置され、停止位置Ｘは不良袋排出工程位置である。

さらに、開閉（互いに接近又は離隔）可能な一対の開口ガイド１５を有する開口維持装置（開口ガイド１５のみ示す）が、停止位置ＩＩＩの近傍に配置されている（特許文献１〜４参照）。開口ガイド１５は、袋３の袋口に挿入される挿入位置と袋口から抜け出した待機位置の間で昇降可能であり、かつ停止位置ＩＩＩと停止位置ＩＶの間で、グリッパー対２の移動経路（グリッパー対２に把持された袋３の移送経路ということもできる）に沿って水平面内で往復移動可能とされている。
なお、ホッパー７、充填ノズル８及び脱気ノズル９は、各停止位置において袋内に挿入される挿入位置と袋内から抜け出した待機位置の間で昇降可能である。

一対の開口ガイド１５は、停止位置ＩＩＩ（開口工程位置）において、一対の吸盤５，５によって開口された袋口に閉じた状態で挿入され、次いで袋口の内側で開き袋口の開口状態を維持したまま、袋３と共に（袋３に追従して）次の停止位置ＩＶ（充填工程位置）に向けて移動し、停止位置ＩＶにおいて袋３と共に停止し、この袋３にホッパー７が挿入されるとほぼ同時に袋口から抜け出し、停止位置ＩＩＩに向けて復帰移動し、ここで停止して、次の挿入に備えて閉じた状態となる。

このような開口維持装置は、袋口の開口工程位置と被包装物の充填工程位置が異なる位置に設定されている場合に必要とされる。
なお、袋口の開口工程位置と被包装物の充填工程位置が移送経路上の異なる位置に設定されるのは、生産性の向上を図るためである。このような設定は、間欠回転する回転テーブルの周囲に複数のグリッパー対が設置された間欠回転式袋詰め包装機に限らず、連続回転する回転テーブルの周囲に複数のグリッパー対が設置された連続回転式袋詰め包装機、環状経路に沿って連続移動又は間欠移動するチェーンに多数のグリッパー対が設置された無限軌道式袋詰め包装機、移送経路が環状でなく直線的な直線移送式袋詰め包装機、さらに横型方式（袋を横に寝かせた状態で袋詰め操作を行う方式）の袋詰め包装機など、他の袋詰め包装機においても共通して行われている。

袋口の開口工程位置と被包装物の充填工程位置が異なる位置に設定されている場合において、開口維持装置が必要とされるのは次の理由からである。
開口工程位置では、図１１に示すように、一対の吸盤５，５が袋３の袋面を両側から吸着して間隔を広げ、同時に一対のグリッパー２，２が互いの間隔を狭め、これにより袋３の袋口を平面視略円形状に開口し、続いて吸盤５，５による吸着を止めて袋面を解放する。このときの袋口の開口形状は、幅方向寸法（グリッパー２，２の間隔）をｗ、厚み方向寸法をｔとしたとき、一般にｗ≧ｔとされている。なお、ここでは、開口維持装置を設置しないケースを想定している。

続いて、一対のグリッパー２，２の間隔を狭めた状態（図１１の状態）を維持したまま、一対のグリッパー２，２（及び袋３）を次の充填工程位置に移送する。このとき、袋３には移送による空気抵抗、遠心力によるゆれ、移送開始時及び停止時における慣性力及び機械振動等が付加されるが、袋３が比較的コシの強い袋であれば、袋口の開口形状（図１１（ａ）に示す開口形状）は維持される。しかし、フィルムの厚さが薄くコシの弱い袋の場合、前記開口ガイドによって袋口を内側から支持していないと、図１２に示すように移送過程で袋３の開口形状が変化する（袋口が閉じてしまう）可能性がある。そうなると、充填工程位置においてホッパー７を袋口に挿入できず、被包装物の充填を正常に行うことができない。

特許第２９８１９５２号公報 特許第３８２２１４８号公報 特願２００９−１３２２号公報 特願２００５−２５５２３６号公報

一方、前記開口維持装置を設置する場合には、次のような問題がある。
開口維持装置において、開口ガイドは、袋の移送経路に沿って開口工程位置と充填工程位置の間を水平面内で往復移動可能とされ、かつ開口工程位置及び充填工程位置で昇降及び開閉可能とされている。しかも、開口工程位置から充填工程位置に移動する間は袋の移送に追従し（一緒に移動）、充填工程位置から開口工程位置への復帰移動は比較的急速に行われる。従って、開口維持装置及びその駆動機構の構造は複雑であり、袋詰め包装機の構造も複雑化し、コストアップ、清掃性及びメンテナンス性の低下も避けられない。また、開口ガイドの先端（ガイド部）を袋口内に挿入することから、袋口を傷つける可能性もある。

本発明は、このような従来の袋詰め包装機の問題点に鑑みてなされたもので、袋口の開口工程と被包装物の充填工程が移送経路上の異なる位置で行われる場合に、従来のような複雑な開口維持装置によらなくても、開口工程位置から充填工程位置への移送によって袋口が閉じるのを防止することを主たる目的とする。また、開口ガイドによる袋口の損傷を防止することを他の目的とする。

本発明は、袋の両側縁部を一対のグリッパーで把持し、前記袋を所定の移送経路に沿って移送するとともに、移送の過程で前記袋に対し袋口の開口及び被包装物の充填を含む所定の包装処理工程を順次行うようにした袋詰め包装方法において、袋口の開口工程と被包装物の充填工程が移送経路上の異なる位置で行われ、袋口の開口工程では、一対の吸着部材により袋面を両側から吸着し、続いて前記一対の吸着部材の間隔を広げかつ前記一対のグリッパーの間隔を狭め、これにより袋口を袋の厚み方向に開口して前記方向に長い開口形状とした後、前記一対の吸着部材による吸着を止めて前記一対の吸着部材から袋面を解放し、次に被包装物の充填工程では、前記一対のグリッパーの間隔を広げて袋口の開口形状を袋の厚み方向に長い形状からより円形に近い形状に広げた後、袋内に被包装物を充填することを特徴とする。

上記袋詰め包装方法において、被包装物の充填工程で袋口に複数個の開口ガイドを挿入し、前記一対のグリッパーの間隔を広げるとともに挿入した前記開口ガイドを袋口の開口の外径方向に移動させることにより、袋口の開口形状を袋の厚み方向に長い形状から前記一対のグリッパー及び開口ガイドが頂点に位置する略多角形状に広げる（整形する）こともできる。この場合、開口ガイドの挿入、一対のグリッパーの間隔を広げる移動及び開口ガイドの外径方向への移動のタイミングは、開口ガイドを袋内に確実に挿入できることを前提に、適宜設定すればよい。
なお、本発明の袋詰め包装方法は、背景技術の欄で具体的に説明した間欠回転式袋詰め包装機だけでなく、同欄に記載した連続回転式袋詰め包装機、無限軌道式袋詰め包装機、直線移送式袋詰め包装機及び横型袋詰め包装機など、袋詰め包装機一般に適用できる。

本発明によれば、袋口の開口工程において、両側縁部を把持した一対のグリッパーの間隔を狭めて袋口を袋の厚み方向に長い開口形状としたことにより、袋に元の形状（袋幅方向に平たい形状）に戻ろうとする相応の復元力が働き、この復元力により袋口が閉じにくくなっている。このため、袋はその開口形状のまま充填工程位置に移送され、従来のように開口工程において開口ガイドを袋口に挿入しなくても、移送時に袋口が閉じるのを確実に防止できる。また、この方法は、従来のような開口維持装置が不要であるとともに、袋口の開口工程において一対のグリッパーの間隔を従来よりも狭め、かつ充填工程において一対のグリッパーの間隔を広げる動作を追加するのみで実施できるので、袋詰め包装機の構造の簡略化、コスト低減、清掃性及びメンテナンス性の向上を図ることができる。なお、開口ガイドを袋口に挿入しないのであれば、当然開口ガイドにより袋口が損傷する心配はない。

また、本発明において、開口ガイドを用いる場合でも、開口ガイドの袋口への挿入は充填工程のみで行われ、従来の開口ガイドのように、開口工程位置から充填工程位置への追従移動、及び充填工程位置から開口工程位置への復帰移動が不要であるため、開口ガイドの駆動機構が簡略化され、ひいては袋詰め包装機の構造が従来より簡略化され、さらにコスト低減、清掃性及びメンテナンス性の向上も図ることができる。なお、開口ガイドを用いる場合、充填工程において一対のグリッパーの間隔を広げて袋口の開口形状を袋の厚み方向に長い形状からより円形に近い形状に広げる際、その勢い又ははずみで袋口が閉じてしまうのを確実に防止できる。

本発明に係る袋詰め包装方法における袋口の開口工程の一部（開口準備）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における袋口の開口工程の一部（開口途中）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における袋口の開口工程の一部（開口終了）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における被包装物の充填工程の一部（充填準備）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における被包装物の充填工程の一部（開口ガイド挿入）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における被包装物の充填工程の一部（グリッパーと開口ガイド移動）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における被包装物の充填工程の一部（ホッパー挿入）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における被包装物の充填工程の一部（被包装物充填）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 本発明に係る袋詰め包装方法における被包装物の充填工程の一部（被包装物充填終了）を説明する平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 間欠回転型袋詰め包装機による従来の包装処理工程を説明する斜視図である。 従来の開口工程において開口ガイドがない場合の袋口の開口形状を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 開口ガイドがない場合の移送工程後（充填工程位置）の変形した開口形状を示す平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

以下、図１〜９を参照し、本発明に係る袋詰め包装方法のうち特に袋口の開口工程、続く移送工程及び被包装物の充填工程について順次具体的に説明する。図１〜９に示す袋詰め包装方法は、図１０に示すものと同様の間欠回転型袋詰め包装機を用いることを想定しているが、グリッパー対（一対のグリッパー）２の袋幅方向への可動範囲、及び開口ガイド１５の設置位置と可動範囲が、図１０に示す従来のものとは異なる。なお、図１〜９において、図１０に示すものと同じ部材又は類似する機能を有する部材には同じ番号を付与している。

（袋口の開口工程）
開口工程位置には、閉じた袋口を開口する開口装置（一対の吸盤５，５のみ示す）が設置されている。図１は、グリッパー２，２に両側縁部を把持され、袋口を上に向けて吊り下げられた袋３が、グリッパー２，２とともに開口工程位置に停止したときの状態を示す。一対の吸盤５，５は、水平面内で袋３の厚み方向（図１において左右方向）に移動可能であり、互いに所定距離を保って袋３の両側に対向配置されている。１６は吸引配管であり、前記開口装置の一部である図示しない切換弁等を介して同じく図示しない真空源に接続している。
図１の状態から、一対の吸盤５，５が接近して袋３の袋面を両側から吸着し、続いてその間隔を広げ、同時に一対のグリッパー２，２が間隔を狭め、袋３は厚み方向に開口される。図２に開口途中の状態を示す。

一対の吸盤５，５が間隔をさらに広げ、かつ一対のグリッパー２，２が間隔をさらに狭めることにより、袋３の袋口は袋の厚み方向に長い開口形状とされる。グリッパー２，２が所定の狭い間隔を空けて停止したとき、吸盤５，５による吸着が止められ、袋３の袋面が吸盤５，５から解放され、吸盤５，５はさらに間隔を広げ、当初の待機位置（図１参照）に停止する。図３はそのときのグリッパー２，２と吸盤５，５の位置、及び袋３の袋口の開口形状を示す。このときの開口形状は、袋３のコシの強さによって適宜決められるが、幅方向寸法（グリッパー２，２の間隔）をｗ、厚み方向寸法をｔとしたとき、少なくともｔ＞ｗとし、一般的にはｔ≧２ｗとするのが望ましい。具体的寸法でいえば、袋幅にもよるが、ｗ＝５〜３０ｍｍの範囲内で選択することが望ましい。
袋３の開口形状をこのように袋の厚み方向に長い開口形状とすることにより、両側縁部をグリッパー対２，２に把持された袋３の両面のフィルムに復元力が作用する。このため、この開口形状はしぼむように大きく変形することもなく、安定している。

（移送工程）
続いて、袋口の開口形状を袋の厚み方向に長い開口形状とされた袋３が、グリッパー２，２とともに被包装物の充填工程位置に移送される。この開口形状は袋３の両面のフィルムの復元力により安定しており、移送による空気抵抗、遠心力によるゆれ、移送開始時及び停止時における慣性力及び機械振動等、移送工程に伴う外的作用によって、袋口がしぼんで閉じてしまうようなことは防止される。図４に袋３が被包装物の充填工程位置に停止したとき（移送工程終了時）の状態を示す。袋の厚み方向に長い袋口の開口形状は維持されている。

（被包装物の充填工程）
充填工程位置には、充填工程において袋口の開口形状を整形するための開口ガイド装置（４個の開口ガイド１５のみ示す）と、被包装物６を袋内に投入するための充填装置（ホッパー７のみ示す）が設置されている。図４に示すように、４個の開口ガイド１５は停止した袋３の直上位置に配置され、その直上にホッパー７が配置されている。各開口ガイド１５は、それぞれ水平な基部１５ａと下方鉛直に向くガイド部１５ｂからなり、４個のガイド部１５ｂが中央に集まった集束状態で、袋３の袋幅方向に平行な面（一対のグリッパー２，２の把持面をつないだ面）に対し対称位置に配置されている。各開口ガイド１５は、図４に示す集束位置と外径方向に移動した拡開位置（図６参照）の間を水平面内で往復動可能とされ、かつ図４に示す待機位置（袋３の直上位置）と下方の挿入位置（図５参照）の間を昇降可能とされている。ホッパー７は、図４に示す待機位置（待機位置にある開口ガイド１５の直上位置）と下方の挿入位置（図７参照）の間を昇降可能とされている。

袋３が充填工程位置に停止すると、図５に示すように、４個の開口ガイド１５が待機位置から挿入位置に下降して、ガイド部１５ｂが集束状態のまま袋３の袋口内に挿入される。袋口の開口形状は大きく広がった状態にないが、形状が安定しているため、集束状態のガイド部１５ｂの挿入に支障は生じない。
続いて、図６に示すように、一対のグリッパー２，２の間隔を広げ、同時に４個の開口ガイド１５をそれぞれ外径方向に移動する。この例では、グリッパー２，２が所定位置（図１に示す最も間隔の広い位置と図３に示す最も間隔の狭い位置の中間の位置）まで間隔を広げ、開口ガイド１５のガイド部１５ｂが拡開位置に達したとき、図６に示すように、袋口の開口形状が、グリッパー２，２及び４個のガイド部１５ｂが頂点に位置する略正６角形状に広がる（整形される）ように、グリッパー２，２の間隔及びガイド部１５ｂの拡開位置が設定されている。

続いて、図７に示すようにホッパー７が挿入位置に下降して、下端が袋３の袋口内に挿入され、図８に示すようにホッパー７を介して被包装物６が袋３内に充填され、図９に示すようにホッパー７及び開口ガイド１５が上昇して待機位置に停止し、各開口ガイド１５は続いて元の集束位置に移動する。
なお、被包装物６が充填された袋３は、ホッパー７及び開口ガイド１５がそれぞれ待機位置に上昇した後、この充填工程位置から円形の移送経路に沿って次の停止位置に向けて移送される。

なお、本発明の方法は、上記の例に限定されず、例えば下記のような種々の改変が可能である。
（１）上記の例では、充填工程位置に４個の開口ガイド１５を有する開口ガイド装置を設置したが、このような開口ガイド装置を設置しない場合もあり得る。この場合、開口ガイド１５がないので、充填工程において一対のグリッパー２，２の間隔を広げたときの袋口の開口形状は、図１１に示すような略円形状となる。
（２）上記の例では、充填工程位置に４個の開口ガイド１５を配置して、袋口の開口形状を略正６角形状に広げたが、開口ガイド１５の個数はこれに限定されない。ただし、偶数個が望ましい。例えば開口ガイド１５が２個の場合は、袋口の開口形状を略正４角形状に広げることができ、６個の場合は略正８角形状に広げることができる。なお、いずれの場合も略正多角形状に広げることが望ましいといえるが、略正多角形状に限定されない。

（３）上記の例では、一対のグリッパー２，２の間隔を広げる移動のタイミングは、開口ガイド１５が待機位置から挿入位置に下降した後、移動開始するように設定していたが、開口ガイド１５の下降開始と同時に又は下降途中で移動開始するように設定してもよい。
（４）上記の例では、開口ガイド１５の集束位置から拡開位置への移動のタイミングは、開口ガイド１５が待機位置から挿入位置に下降した後、移動開始するように設定していたが、ガイド部１５ｂの先端が袋口に挿入された時点で移動開始するように設定してもよい。この場合、開口ガイド１５は下降途中で拡開位置に向けて移動を開始することになる。また、上記の例では、開口ガイド１５の拡開位置から集束位置への移動開始のタイミングは、開口ガイド１５が挿入位置から待機位置に上昇した後、移動開始するように設定していたが、ガイド部１５ｂの先端が袋内にあるうちに移動開始するように設定してもよい。この場合、開口ガイド１５は上昇途中で集束位置に向けて移動を開始することになる。

（５）上記の例では、間欠回転型袋詰め包装機による袋詰め包装を想定して説明したが、本発明は、袋の両側縁部を一対のグリッパーで把持し、前記袋を所定の移送経路に沿って移送するとともに、移送の過程で前記袋に対し袋口の開口及び被包装物の充填を含む所定の包装処理工程を順次行い、かつ袋口の開口工程と被包装物の充填工程が移送経路上の異なる位置で行われる袋詰め包装方法一般に対して適用可能である。

２ グリッパー
３ 袋
５ 袋口開口用吸盤
６ 被包装物
７ ホッパー
１５ 開口ガイド

Claims (4)

1. 袋の両側縁部を一対のグリッパーで把持し、前記袋を所定の移送経路に沿って移送するとともに、移送の過程で前記袋に対し袋口の開口及び被包装物の充填を含む所定の包装処理工程を順次行うようにした袋詰め包装方法において、袋口の開口工程と被包装物の充填工程が移送経路上の異なる位置で行われ、袋口の開口工程では、一対の吸着部材により袋面を両側から吸着し、続いて前記一対の吸着部材の間隔を広げかつ前記一対のグリッパーの間隔を狭め、これにより袋口を袋の厚み方向に開口して前記方向に長い開口形状とした後、前記一対の吸着部材による吸着を止めて前記一対の吸着部材から袋面を解放し、次に被包装物の充填工程では、前記一対のグリッパーの間隔を広げて袋口の開口形状を袋の厚み方向に長い形状からより円形に近い形状に広げた後、袋内に被包装物を充填することを特徴とする袋詰め包装方法。
2. 前記被包装物の充填工程で袋口に複数個の開口ガイドを挿入し、前記一対のグリッパーの間隔を広げるとともに挿入した前記開口ガイドを袋口の開口の外径方向に移動させることにより、袋口の開口形状を袋の厚み方向に長い形状から前記一対のグリッパー及び開口ガイドが頂点に位置する略多角形状に広げることを特徴とする請求項１に記載された袋詰め包装方法。
3. 前記被包装物の充填工程において、広げた袋口にホッパーを挿入した後、前記ホッパーを通して袋内に被包装物を充填することを特徴とする請求項１又は２に記載された袋詰め包装方法。
4. 前記袋を袋口を上に向けて吊り下げ、円形の移送経路に沿って間欠的に移送し、各停止位置において前記包装処理工程を順次行うようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された袋詰め包装方法。

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