JP5297260B2 - シャッタ装置を備えた縦型製袋充填包装機 - Google Patents

Description

この発明は、縦型製袋充填包装機のような袋包装において横シールユニットと連動して作動し、包装物が横シールユニットに噛み込まれるのを防止するため、横シールユニットの直上で包装物の落下を遮るシャッタ装置を備えた縦型製袋充填包装機に関する。

従来、縦型製袋充填包装機は、例えば特許文献１に示されている包装機であって、図１１に示されるように、包装フィルム６０をフォーマ５１に導いて製品充填筒５２においてその筒の外表面を包むように湾曲させてフォーマ５１の前側で包装フィルム６０の両側端縁を合わせ、当該両側端縁に縦シール装置５３又は５３’により縦シールをして筒状包装材６１とするとともに、製品充填筒５２の側面に設けられたフィルム送り装置である吸引送りベルト装置５５により筒状包装材６１の引き下ろしを行って製品充填筒５２の下方へ垂下し、その後、横シールユニット（エンドシール装置。通常、カッタ５６とカッタ溝５７とを備えたカッタ装置が組み込まれている）５４で横シールをすると共に筒状包装材６１をカットして袋６２の内部に製品Ｓが包装された完成品である袋包装体６３を排出するものとして構成されている。縦シール装置５３は包装フィルムＦの両側端縁を合掌状にシールし、縦シール装置５３’は包装フィルムＦの両側端縁を封筒張り状にシールする。

横シールユニット５４は、引き下ろされる筒状包装材６１の動きと連動せずに縦方向に固定位置で筒状包装材６１に対して進退してシールするもの（間欠型）もあるが、シール時間を長くするため、引き下ろされる筒状包装材６１の動きと連動して動作し図１１の（イ）に示す如く一対のＤ型のループ軌跡を描くボックスモーションを行う連続型のものが知られている。該ボックスモーションは、筒状包装材６１の送り（引き下ろし）を止めずに、包装筒の流れと同期して横シールユニット５４を下方に一緒に移動させる直線部分（ロ）を得るための動作である。即ち、筒状包装材６１の流れを止めずに横シールユニット５４が筒状包装材６１とともに移動する直線部分（ロ）でヒータによるシールが継続されるので、シール時間を長くすることができる。また、製品充填筒５２に入れられるお菓子等の製品（包装物）は、該横シールのボックスモーションにおいて包装物に干渉しないように大きく開いて上昇復帰する戻り部分（ハ）を辿って戻る間に製品充填筒５２の中を通って上から投入される。横シールユニット５４は、以上の（ロ）と（ハ）の工程を繰り返す対称なボックスモーションを連続して行う。

横シールユニット５４の動作に関連して、製品の横シール予定部への落下を回避するシャッタが設けられている。ボックスモーションの直線部分（ロ）の上部（ニ）において、筒状包装材６１の被カット位置に合わせて横シールユニット５４の横シール用ヒータを閉じていくが、横シール用ヒータが閉じる前に、左右の横シール用ヒータの上側と下側に横シール用ヒータよりも互いに相手側に接近した位置に張り出して対向する二対のシャッタを先ず閉じて筒状包装材６１を偏平に挟持する。二対のシャッタは弾持してあるので、筒状包装材６１には過大な挟持力が作用しない。その後、横シール用ヒータが閉じられて製品充填筒５２を通して落下充填された製品の上側の際と、次に落下充填される予定の製品の下側の際に横二条を同時にシールを行い、かつカッタが該横二条の中間の被カット位置をカットする。

特許文献１に開示されているところの、ボックスモーションを行う横シールユニット５４に付設される二対のシャッタは、ボックスモーション型ではない従来の横シールカット装置に付設される二対のシャッタと同一の構成であり通常のものである。該シャッタは、横シールユニット５４がボックスモーションを行い一対の横シール用ヒータが閉じていくときには、一対の横シール用ヒータよりも先に閉じ合って筒状包装材６１を偏平に挟持する。

また、２つのシールジョーをＤ字状に旋回させながら、筒状フィルムを横シールするときにこのシールジョーと対向するもう一方の機構のシールジョーとを押し付け合わせるための左右対称の一対の機構を備える縦型製袋充填機が提案されている（特許文献２）。この機構は、主として、シールジョーを円運動させるとともに横方向に移動させるシール部駆動機構と、しごき部材と、被包装物の落下を規制するためのシャッタ部材と、シールジョー及びシャッタ部材の動きとしごき部材の動きを連動させるためのリンク機構とを有している。左右のシャッタ部材が包材に当接すると、スプリングの伸縮によってシールジョーに対して相対的に横方向に移動可能とされており、左右のシャッタ部材がシールジョーに近づくように移動すると、リンク機構の作用によって、しごき部材は下方向に移動を速めている。

特開２００８−１７４２８９号公報 特開２００２−３２６６１２号公報

このように、縦型製袋充填機におけるシャッタ装置は、横シールユニットが包装物（製品）を噛み込まないように、横シールユニットが横シールをする前に閉じる必要がある。シャッタ装置は、包装物が通過すれば素早くシャッタを閉じる動作をするのが理想である。間欠包装機では、筒状包装フィルムの送りが停止した後に、また連続包装機では横シールユニットが筒状包装フィルムの移動速度と同期した後に、シャッタを閉じる動作をさせていたが、このようなタイミングでシャッタを閉じるのでは、包装速度を高速にするには遅すぎるという問題がある。また、シャッタの閉じタイミングを速め過ぎると、シャッタを閉じた後にも包装フィルムの送りが継続され、シャッタの直上流側で包装フィルムの弛みが生じ、その後の横シールでの包装不良の原因となる。

そこで、シャッタ部材に筒状包装材の送りに合わせた動作をさせて、シャッタの閉じタイミングを速めるとともに筒状包装材の弛みを防止する点で解決すべき課題がある。
この発明の目的は、縦型製袋充填包装機において、シャッタの閉じタイミングを速めて包装物の落下を防止して、包装物の噛み込みを防止しながらも、包装不良を生じることがない縦型製袋充填機を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機は、内部に包装物が投入され且つ縦方向に送られる筒状包装材を間に対向して配置されて互いに接離する動作をし、接近時に前記筒状包装材を挟圧して前記筒状包装材にシールをする横シール部を有する横シールユニット、及び前記各横シール部の上方にそれぞれ配設されており前記両横シール部の前記接離する動作に連動して前記筒状包装材を挟み込むシャッタ装置を備えており、前記シャッタ装置は、前記各横シール部に設けられており前記両横シール部の前記接離する動作に連動して駆動されるシャッタ駆動部と当該シャッタ駆動部によって駆動されて前記筒状包装材に接触してシャッタ作用を与えるシャッタ部材とを有するシャッタ機構、前記横シールユニットと前記シャッタ駆動部との間に配設されており前記シャッタ作用のために前記シャッタ駆動部に往復動作を与える第１カム機構、及び前記横シールユニットと前記シャッタ部材との間に配設されており前記シャッタ部材が前記シャッタ駆動部によって駆動されて前記シャッタ作用のために互いに接近するときに前記筒状包装材の送り方向に移動させるシャッタ経路を定める第２カム機構を備えていることから成っている。

このシャッタ装置を備えた縦型包装機によれば、横シール部が包装材に接近・離間する動作に応じて、シャッタ機構のシャッタ駆動部が第１カム機構によるカム動作によって駆動される。このとき、別の第２カム機構によってシャッタ機構のシャッタ部材が辿るシャッタ経路が定められる。このシャッタ経路を辿るとき、シャッタ部材が筒状包装材に接触して筒状包装材を挟み込んでシャッタ作用を与える。したがって、シャッタ部材は定められたシャッタ経路に沿って筒状包装材の送り方向に移動し、シャッタ部材の上流側に筒状包装材の弛みを形成することがなく、速い包装速度にも対応することができる。

このシャッタ装置を備えた縦型包装機において、前記シャッタ機構は、前記第１カム機構によって前記往復動作をする前記シャッタ駆動部と、前記シャッタ駆動部によって駆動されるときに前記第２カム機構によって前記シャッタ経路を辿る前記シャッタ部材との間に生じる相対変位を吸収可能に構成することができる。シャッタ駆動部が第１カム機構によって往復動作をするとき、その往復動作に応じて、シャッタ部材が第２カム機構によって定められるシャッタ経路を辿る動きをする。シャッタ経路は、第２カム機構によって定められた経路であるので、往復動作をするシャッタ駆動部とのメカ的な干渉を生じる可能性があるが、両者の間に生じる相対変位を吸収可能に構成することにより、そうしたメカ的な干渉を回避することができる。

このシャッタ装置を備えた縦型包装機において、前記シャッタ駆動部は、前記各横シール部に対してそのシール長手方向両端においてそれぞれ当該シール長手方向に平行な共通軸線回りに回動可能なブラケットを備えており、前記シャッタ部材は、前記両ブラケットのそれぞれに対して前記軸線と直交関係にある軸線に沿って摺動可能に保持されているシャッタアームと、当該両シャッタアームの先端部を結んで配設されており前記筒状包装材に対して接触して前記シャッタ作用を与えるシャッタバーとを備えており、前記シャッタ部材と前記シャッタ駆動部との間には、前記相対変位を吸収するためのばね手段を介装することができる。シャッタ駆動部のブラケットは、横シール部の往動作で包装材に接近するときの第１カム機構の作動によって、横シール部に対して回動する。ブラケットが回動をする際には、第２カムフォロワとして機能するシャッタアームは、第２カム機構の固定カム板に形成されている第２カム溝によって案内される。この固定カム板の第２カム溝による案内によって、シャッタ部材は予め定められたシャッタ経路、即ち、筒状包装材の送り方向に沿った経路を辿る。シャッタアームが回動する際に、シャッタ部材とシャッタ駆動部との間に生じる相対変位、即ち、ブラケットとシャッタアームとの間に生じる距離変化は、ばね手段が撓むことによってシャッタアームがブラケットに対して摺動することで吸収される。このようにして、第１カム機構及び第２カム機構は、互いに機械的な干渉を回避することができる。

このシャッタ装置を備えた縦型包装機において、前記第１カム機構は、第１カム溝が形成された第１固定カム板と、前記ブラケットとともに前記横シール部に対して回動可能に設けられており前記第１カム溝に嵌合する第１カムフォロワとを備えるものとすることができる。横シール部がブラケットとともに、筒状包装材に対して接近・離間するとき、第１カムフォロワが第１固定カム板に形成されている第１カム溝に嵌合した状態で案内される。このときのカム作動によってブラケットが横シール部に対して回動し、これによってシャッタ駆動部がシャッタ部材を駆動する。

このシャッタ装置を備えた縦型包装機において、前記第２カム機構は、前記シャッタ経路に対応する第２カム溝が形成された第２固定カム板と、前記シャッタ部材に備わり前記第２カム溝に嵌合する第２カムフォロワとを備えるものとすることができる。第１カム機構によって、シャッタ部材が駆動されるとき、第２カムフォロワが第２固定カム板に形成されている第２カム溝に嵌合した状態で案内される。横シール部の往復動作においては、このときのカム作動によって、シャッタバーは予め定められるシャッタ経路に沿って振れのない安定したシャッタ動作を行う。

このシャッタ装置を備えた縦型包装機において、前記縦型包装機は、前記筒状包装材の内側に配置され且つ包装すべき製品が投入される充填筒、及び前記筒状包装材を前記充填筒の外側周面に沿って縦方向に送る送り機構を備えた縦型製袋充填包装機であるとすることができる。この縦型包装機は、縦型製袋充填包装機に適用することで、充填筒を通して投入される製品を高い包装速度で順次連続して包装することができる。

縦型製袋充填包装機に適用した縦型包装機において、前記横シールユニットは、前記縦型包装機の固定フレームに対して縦方向に不動に取り付けられており、前記送り機構は前記筒状包装材を間欠的に送り、前記筒状包装材が停止中に前記シールをする間欠送り機構であるとすることができる。

縦型製袋充填包装機に適用した縦型包装機において、前記横シールユニットは、前記縦型包装機の固定フレームに対して縦方向に往復動可能取り付けられており、前記送り機構は前記筒状包装材を連続的に送り、前記筒状包装材の送り中に前記シールをする連続送り機構であるとすることができる。横シールユニットは、縦型包装機の固定フレームに対して、筒状包装材に対して接近・離間するだけでなく筒状包装材の送り方向の運動を組み合わせたボックスモーション等の複合運動をすることによって、連続的に送られる筒状包装材に対して筒状包装材を停止させることなく、横シールを施すことができる。

シャッタ装置を備えた縦型包装機において、前記シャッタ機構には、前記シャッタ駆動部とは別に前記シャッタ部材を後退させる駆動手段を備えることができる。シャッタ装置が筒状包装材にシャッタ作用を及ぼしている状態で、横シール部の作動よりも早期に駆動手段を作動させることにより、シャッタ部材を早期に元の非作動位置に復帰させて、シャッタ部材と筒状包装材との干渉を確実に回避することができる。

この発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機は、上記のように構成されているので、横シール部の往動作のときに第１カム機構によってシャッタ駆動部がシャッタ部材を駆動するが、シャッタ部材が筒状包装材に接近してシャッタ動作をするときには、シャッタ部材は第２カム機構が定めたシャッタ経路、即ち筒状包装材の送り方向に沿う動きをする。その結果、無理なシャッタ動作をすることがなく安定したシャッタ動作を得ることができるとともに、シャッタ部材の上流側には筒状包装材の無用な弛みが形成されないので、高速な包装動作において、弛みの発生とその解消を繰り返すことに起因して、横シール部による横シール時に包装材のシール不良を生じるようなことを回避することができる。

この発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機の主要部の一例を示す平面図。 図１に示す縦型包装機の主要部の正面図。 図１に示す縦型包装機の主要部の側面図であって、シャッタ装置が閉じた状態を示す右側面図。 図１に示す縦型包装機の主要部の側面図であって、シャッタ装置が開いた状態を示す左側面図。 本発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機の作動を説明する図であり、シャッタ装置のシャッタ動作開始前の要部の状態を示す側面図。 図５に示す状態の後、シャッタ動作開始時の要部の状態を示す側面図。 図６に示す状態の後、シャッタ装置のシャッタ動作中の状態を示す側面図。 図５〜図７に示すシャッタ装置の動作の時間経過を追って示す側面図。 シャッタ装置にエアシリンダを組み込んだ、本発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機の実施例を示す平面図。 図９に示す縦型包装機のエアシリンダの作動によってシャッタ部材を後退させた状態を示す図。 従来の縦型製袋充填包装機の一例を示す斜視図。

以下、添付した図面に基づいて、この発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機の実施例を説明する。図１は、この発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機の主要部の一例を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は駆動部を示す概略図である。図２は図１に示す縦型包装機の主要部の正面図、図３及び図４は図１に示す縦型包装機の主要部の側面図であって、図３はシャッタ装置のシャッタ閉じ動作が完了した状態を示す右側面図、図４はシャッタ装置のシャッタ開き動作が完了した状態を示す左側面図である。
なお、実施例の説明において、「前後」とは、筒状包装材に横シールを施すために横シール部が包装材に対して接近・離間する方向（接近する方向を前とする）を指し、「左右」とは、当該横シール部が包装材に対して接近・離間する方向を正面に見て左右の方向（横シールの長手方向）を指す。

本実施例によるシャッタ装置は、公知の縦型製袋充填包装機に適用可能である。図１１において概略を示すように、縦型製袋充填包装機５０は、ウェブ状包装材６０を略筒状にまで曲成するフォーマ５１と、フォーマ５１の内部に挿通された製品充填筒５２と、製品充填筒５２の前側で曲成された包装材を筒状包装材６１に成形する縦シール装置５３と、製品充填筒５２の裏側に（又は左右両側を挟むように）設けられており筒状包装材６１を製品充填筒５２の外側面との間に挟んで給送する吸引送りベルト装置５５と、製品充填筒５２の下方に設けられた横シールユニット５４とを備えている。連続するウェブ状の包装材６０は、フォーマ５１に導かれて製品充填筒５２を包むように筒状に曲成され、吸引送りベルト装置５５により下方へ送られるとともに、製品充填筒５２の一側で縦シール装置５３によってウェブ端縁同士を縦ヒートシールすることによって筒状包装材６１に形成される。製品充填筒５２を通して被包装物である製品Ｓを筒状包装材６１内に落下充填し、充填された製品Ｓの上下両位置において筒状包装材６１を横シールユニット５４によってシールすることで、製品Ｓが包装された袋包装体６３を連続製造することができる。

図１１に示すように、横シールユニット５４は、筒状包装材６１を挟んで対向して配置された横シール部５４ａ，５４ｂを有しており、カッタ５６を内蔵している。カッタ５６は、例えば一方の横シール部５４ａに備わるヒータブロックの上下一対のヒートシールバー間において、他方の横シール部５４ｂに向かって進退作動可能に配設されている。他方の横シール部５４ｂには、ヒータブロックの上下一対のヒートシールバー間において、進出したカッタ５６が入り込むことができるカッタ溝５７が形成されている。横シールユニット５４は、その作動時に側方から接近・離間し、横シール部５４ａ，５４ｂが筒状包装材６１を挟み込んで先行する袋包装体６３の口部と後続して形成される袋６２の底部とにヒートシールを施す。このときに、カッタ５６はカッタ溝５７内に位置まで進出して筒状包装材６１を切断し、先行して製造された袋包装体６３を後続の袋６２（筒状包装材６１）から分離する。横シールユニット５４の上方には、図示しないが、投入される製品Ｓを途中で一旦受け取り、且つ横シール部５４ａ，５４ｂが離間するときに、受け止めた製品Ｓを解放して袋６２の底部まで投入するシャッタが設けられる。

横シールユニット５４を駆動するため、図示しないサーボモータのような駆動モータ或いはエアシリンダのようなアクチュエータの出力を利用する駆動機構が用いられる。駆動機構の一例としては、横シール開閉レバー（以下、「レバー」と略す。）を回転させ、当該回転を変換機構を介して横シール部５４ａ，５４ｂを互いに同期して接近・離間させる機構を挙げることができる。

図１（ｂ）に示すように、この駆動機構においては、中央軸１１の回りに回動するレバー１０の一端は例えばリンク１２を介して横スライドブロック１４に連結されており、横スライドブロック１４の左右端部に案内シャフト１６，１６が取り付けられている。案内シャフト１６，１６は、固定フレーム２を貫通してスライド自在に支持されており、シール位置Ｃ−Ｃを越えて反対側にまで延びていて、それらの先端部に取付け具１７，１７によってカッタ５６を内蔵する横シール部５４ａの横シールブロック１８が取り付けられている。また、レバー１０の他端は、リンク１５及びその先端部における枢支軸１９を介して横シール部５４ｂの横シールブロック２０に連結されている。レバー１０の往復回転運動は、横シール部５４ｂが筒状包装材６１に対する進退動作に変換・伝達される。なお、案内シャフト１６，１６は、横シール部５４ａをスライド可能に支持している。

横シールユニット５４の構造によれば、駆動機構によってレバー１０が中央軸１１回りに回動するとき、リンク１２、横スライドブロック１４、両案内シャフト１６，１６及び横シールブロック１８を介して横シール部５４ａが筒状包装材６１に向かって進出・後退し、その一方で、リンク１５、枢支軸１９及び横シールブロック２０を介して他方の横シール部５４ｂが筒状包装材６１に向かって横シール部５４ａと同期して進出・後退する。筒状包装材６１は、横シール部５４ａ，５４ｂの各ヒータブロックによって同期して各側から挟み込まれ、両ヒータブロックの上下に位置する二組のヒートシールバー間で包装袋６３の開口端部及び後続の包装袋の袋底端部が加熱・加圧されることでヒートシールが施される。

シャッタ装置１において、横シールユニット５４に関連して、筒状包装材６１の各側にそれぞれ配設された一対のシャッタ機構が設けられている。特に図３に示すように、シャッタ機構は、それぞれ、横シールユニット５４に対して設けられており横シールユニット５４の筒状包装材６１への接離する動作に連動して駆動されるシャッタ駆動部２１，２２と、シャッタ駆動部２１，２２によって駆動されて筒状包装材６１に対して接触してシャッタ作用を与えるシャッタ部材とを有している。シャッタ駆動部２１，２２は、中間部に横シール部５４ａ，５４ｂの横シールブロック１８，２０に枢着された軸支部（支点ピン）２４，２４を有しており、各軸支部２４には、左右に一対のブラケット２３，２３が取り付けられている。シャッタ部材は、両ブラケット２３，２３にそれぞれ摺動可能に挿通され先端にヘッド部２６，２６を有するシャッタアーム２５，２５と、シャッタアーム２５，２５のヘッド部２６，２６の先端部間に掛け渡されており筒状包装材６１に対してその外側からシャッタ係合可能なシャッタバー２７，２７とを備えている。

シャッタ駆動部２１，２２において、ブラケット２３，２３が回動可能な軸支部２４，２４は、横シールブロック１８，２０のそれぞれに対して、シール長手方向両端において設けられており、且つそれぞれ当該シール長手方向に平行な共通軸となっている。また、シャッタ部材において、シャッタアーム２５，２５は、ブラケット２３，２３のそれぞれに対してこの共通軸線と直交関係にある軸線に沿って摺動可能に保持されている。ブラケット２３，２３とヘッド部２６，２６との間には、シャッタアーム２５，２５に挿通させる態様で、両者の相対変位を吸収するばね手段としてのコイルばね２８，２８が圧縮状態で嵌装されている。シャッタアーム２５，２５はコイルばね２８，２８によってシャッタバー２７が飛び出す方向である前方に付勢されているが、シャッタアーム２５，２５のテイル部２９ａ，２９ａは、ブラケット２３，２３と当接するときには、シャッタアーム２５，２５がそれ以上ブラケット２３，２３から抜け出るのを防止するストッパとなっている。テイル部２９ａ，２９ａは、一本のテイルバー２９の両端部として設けられている。このように、シャッタバー２７は、ブラケット２３，２３が横シールブロック１８，２０に対して回動し、更にシャッタアーム２５，２５がブラケット２３，２３に対して摺動することで、横シールブロック１８，２０に対する位置（その位置に応じた姿勢）が変更可能である。

横シールユニット５４とシャッタ駆動部２１，２２との間には、シャッタ動作のためにシャッタ駆動部２１，２２に往復動作を与える第１カム機構３０，３０が配設されている。即ち、横シールユニット５４が筒状包装材６１に接近し筒状包装材６１を挟み込んでシールを施しその後離間する横シール往動作において、当該横シール往動作がシャッタ駆動部２１，２２によるシャッタ動作に変換される。その際に、当該横シール往動作をブラケット２３，２３（したがって、シャッタアーム２５，２５とシャッタバー２７とからなるシャッタ部材）の軸支部２４，２４回りの回動往復動作に変換する変換機構として、第１カム機構３０，３０が設けられている。第１カム機構３０は、シャッタ駆動部２１，２２において、左右方向いずれか一方（この例では図１において右側）のみに設けるので充分である。各第１カム機構３０は、包装機の固定フレームに固定されている第１固定カム板３１と、第１固定カム板３１と協働するためブラケット２３に設けられた第１カムフォロワ３３とを備えている。この例では、第１カムフォロワ３３は、軸支部２４においてブラケット２３に取り付けられているレバーの先端に設けられているので、ブラケット２３に対する姿勢は一定であり、横シール部５４ａ（５４ｂ）に対して軸支部２４の回りにブラケット２３とともに回動可能である。また、第１固定カム板３１は、筒状包装材６１を挟む左右対称位置に配置されている。
固定フレームに固定されている第１固定カム板３１は包装材を横シールの動作に合わせて間欠的に送る間欠包装機の場合であって、包装材を横シールの動作に関わらず連続的に送る連続包装機の場合には、第１固定カム板３１は、ボックスモーションをする横シールユニット５４に設けられている。

各固定カム板３１には、第１カムフォロワ３３が嵌合して第１カムフォロワ３３の動きを案内する第１カム溝３２が形成されている。第１カム溝３２は、横シール往動作の前半分でブラケット２３の姿勢を変化させることなく第１カムフォロワ３３が通過するのみのカム溝部３４と、カム溝部３４と接続しており且つ第１カムフォロワ３３が通過するときにブラケット２３の姿勢（軸支部２４回りの傾き）を変化させる回動用カム溝部３６とを有している。回動用カム溝部３６は傾斜溝となっており、その結果、第１カム溝３２は全体として折れ曲がり状のプロフィールを有している。

固定フレームとシャッタ部材との間には、シャッタ部材がシャッタ駆動部２１，２２によって駆動されるときに、シャッタバー２７，２７が辿るシャッタ経路を定める第２カム機構４０が配設されている。即ち、第２カム機構４０は、シャッタバー２７，２７が辿るべきシャッタ経路に対応する第２カム溝４２ａ，４２ｂが形成された第２固定カム板４１と、シャッタ部材のヘッド部２６，２６に備わりそれぞれが第２カム溝４２ａ，４２ｂに嵌合する第２カムフォロワ４３，４３とを備えている。それゆえ、第１カム機構３０によって、シャッタ部材が軸支部２４，２４回りに駆動されて往復回動するとき、第２カムフォロワ４３，４３が第２固定カム板４１に形成されている第２カム溝４２ａ，４２ｂに係合した状態で案内されることで、シャッタ部材であるシャッタバー２７，２７（したがって、シャッタアーム２５，２５）のブラケット２３，２３に対する進出・後退量が定められ、シャッタバー２７，２７は第２カム溝４２ａ，４２ｂによって定められたシャッタ経路を辿ることになる。横シール部５４ａ，５４ｂの往復動作においては、このときのカム作動によって、シャッタバー２７は予め定められるシャッタ経路に沿って振れのない安定したシャッタ動作を行う。

第２カム機構４０の各第２カムフォロワ４３は、各シャッタアーム２３のヘッド部２６に左右外側に突出する態様で回転支持されて設けられており、第２カム溝４２を転動可能なローラーから成っている。横シールブロック１８，２０が往復動作をして、第１カム機構３０によってブラケット２３とシャッタアーム２５及びシャッタバー２７とが回動するとき、第２カム機構４０では各第２カムフォロワ４３は、第２カム溝４２内を案内されて移動する。このとき、第２カム溝４２のプロフィールによって位置が規制されるシャッタアーム２５及びシャッタバー２７は、ブラケット２３との間で相対変位を生じるが、シャッタアーム２５とブラケット２３との間にはコイルばね２８が介装されているので、この相対変位は、コイルばね２８の弾性撓みによって吸収される。このように、シャッタ装置１においては、シャッタ駆動部２１（２２）の駆動元となる第１カム機構３０と、それとは分離したシャッタ経路を与える第２カム溝４２及び第２カムフォロワ４３からなる第２カム機構４０との間で、両者の作動中に生じる誤差はばね手段であるコイルばね２８によって吸収される。

第２カム機構４０は、固定フレーム２に固定された左右の第２固定カム板４１，４１（図１）を備えている。各第２固定カム板４１は、中心をシール位置Ｃ−Ｃに合わせて配置されており、前後側面からカムプロフィールを持つ第２カム溝４２ａ，４２ｂとして形成されている。一方の第２カム溝４２ａは、第２カムフォロワ４３が嵌合する溝に形成されているが、他方の第２カム溝４２ｂは第２カムフォロワ４３が進出する側でのみ当接して案内される凹部（壁）に形成されている。したがって、第２カム溝４２ａに対応するシャッタバー２７は当該第２カム溝４２ａによる既定の経路を辿るのみであるが、第２カム溝４２ｂに対応するシャッタバー２７は、第２カム溝４２ａ側のシャッタバー２７と衝突するような場合にはコイルばね２８を撓ませて後退可能である。この後退可能な構造によって、両シャッタバー２７，２７のメカ干渉を回避するとともに、筒状包装材への損傷を回避することができる。更に、第２カム溝４２ａ，４２ｂは、上部ではシール位置Ｃ−Ｃから遠ざかり、上端は第２カムフォロワ４３，４３を受け入れ且つ離脱可能に前後に開口しており、下部ではシール位置Ｃ−Ｃに平行な垂直溝になプロフィールに形成されている。したがって、横シールユニットが横シール動作をするとき、横シールユニットに対して筒状包装材６１の送りが相対的にまだ終了していない初期の段階でシャッタ装置が筒状包装材６１に対してシャッタ作用を及ぼして包装物の落下を早期に阻止する一方で、送りが継続している筒状包装材６１とともにシャッタバー２７，２７が下方に移動することによって、シャッタバー２７，２７と筒状包装材６１との相対変位が無くなり、シャッタバー２７，２７の上流側に筒状包装材６１の弛みが生じるのを回避することができる。

図５〜図７は、本発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機の作動を時間の経過に伴って説明する図であり、詳細には、第１カム機構３０と第２カム機構４０の作動について各機構の特徴的な部分が時間の経過とともに変化していく様子が示されている。ここで、特徴的な部分とは、一方の軸支部２４、シャッタアーム２５，２５、シャッタバー２７，２７、一方の第１カムフォロア３３、及び第２カムフォロア４３，４３である。以下、第１カム機構３０については前後一対設けられているが、一方の第１カム機構３０について説明し、第２カム機構４０についても左右一対設けられているが一方第２カム機構４０についてのみ、符号を用いて説明する。残る他方の機構についても同様の作動を生じているが、これらについては説明を省略する。

図５は、シャッタ装置１によるシャッタ動作開始前の状態を示す図である。横シール部５４ａ（５４ｂ）は後退した位置にあり、筒状包装材６１とは非接触状態にある。第１カム機構３０においては、第１カムフォロワ３３が第１固定カム板３１の第１カム溝３４においてその水平カム溝部３４の後方位置に位置している。第２カム機構４０においては、第２カムフォロア４３（４３）が第２固定カム板４１の第２カム溝４２ａ（４２ｂ）の外にある。その結果、シャッタアーム２５は、コイルばね２８によって付勢されているがテイル部２９ａがブラケット２３と当接することでブラケット２３から抜け出さない状態にあり、且つ筒状包装材６１に接触しない姿勢と位置を占めている。

図６は、横シール部５４ａ（５４ｂ）が図５に示す位置から筒状包装材６１に対して前進し、シャッタバー２７が筒状包装材６１に当接して相当分押し込んだ状態を示す。図６に示す状態では、横シール部５４ａ（５４ｂ）が前進するに伴って、軸支部２４を介してシャッタ駆動部２１（２２）も全体として前進する。第１カム機構３０において、第１カムフォロワ３３が第１固定カム板３１の第１カム溝３２において水平カム溝部３４から回動用カム溝部３６への移行位置にあるので、カム駆動部２１（２２）及びシャッタ部材は、殆ど回動することなく、シャッタバー２７が筒状包装材６１に接触した後、そのままの姿勢で筒状包装材６１を押し込んでいる。第２カム機構４０においては、第２カムフォロワ４３（４３）は、第２カム溝４２ａ（４２ｂ）の入り口４４ａ（４４ｂ）にあってその最奥位置に到達している。

図７は、横シール部５４ａ（５４ｂ）が図６に示す位置から筒状包装材６１に対して更に前進し、シャッタバー２７，２７が筒状包装材６１を完全に押し込んでシャッタ作用を及ぼしている状態を示す。
横シールユニット５４の横シール部５４ａ（５４ｂ）は、最も前進した位置を占めて筒状包装材６１を挟み込んでヒートシールをして、袋６３を製造している状態にある。
第１カム機構３０においては、第１カムフォロワ３３が第１固定カム板３１の第１カム溝３２においてその回動用カム溝部３６によって案内されるときのカム作用によって、ブラケット２３を含むシャッタ駆動部２１（２２）と、シャッタアーム２５及びシャッタバー２７から成るシャッタ部材とが軸支部２４の回りに回動する。
シャッタ駆動部２１（２２）とシャッタ部材とのかかる回動に対応して、第２カム機構４０では、第２カムフォロワ４３が第２固定カム板４１の第２カム溝４２ａ（４２ｂ）に案内されて、シャッタ部材が第２カム溝４２ａ（４２ｂ）に対応したシャッタ経路を辿り、第２カムフォロワ４３が第２カム溝４２ａ（４２ｂ）その最下部に到達している。
このとき、シャッタバー２７（２７）は、横シール部５４ａ（５４ｂ）の先端直下の位置を占めている。シャッタバー２７，２７は、シャッタ経路を辿るときに、シール部５４ａ（５４ｂ）の上流において、筒状包装材６１を挟み込みながら、筒状包装材６１の送りと共に上方から下方へと移動し、シャッタバー２７，２７の先端部が筒状包装材６１に対して食い違い状となってシャッタ作用を及ぼし、包装物である製品Ｓがそれ以上、筒状包装材６１内を落下するのを防止している。
更に、袋包装体６３は、横シール部５４ａ（５４ｂ）内の組み込まれているカッタ５６の切断作用によって筒状包装材６１から切り離される。

図５に示す状態から図７に示す状態にまで移動する間、ブラケット２３の軸支部２４と第２固定カム板４１の第２カム溝４２との間の距離には変化（次第に短くなる）があるが、この距離変化は、コイルばね２８の撓み（更に圧縮する撓み）を伴ってシャッタアーム２５がブラケット２３に対して摺動（後退）をすることで吸収される。コイルばね２８の反発力によって、第２カムフォロワ４３は第２カム溝４２の前側カム面に押し当てられた状態が維持される。

横シール部５４ａ（５４ｂ）が図７に示す状態から後退するときには、シャッタ部材は、往動作のときの経路を逆に辿って、復帰する。具体的には、横シール部４５ａ（４５ｂ）の復動作で、第１カムフォロワ３３が第１カム溝３２の回動用カム溝部３６から水平カム溝部３４を通過するとき、各シャッタバー２７は第２カム機構４０の第２カム溝４２の開口部４４から外に出て、図５に示す当初位置に戻る。

図８は、第２カムフォロワ４３が図５に示す位置と図７に示す位置との間を辿るときの軌跡をより細かい時間間隔で描いた図である。筒状包装材６１にシャッタ係合を開始してから筒状包装材６１の送りに合わせてシャッタバー２７，２７が移動するので、筒状包装材６１へのシャッタ係合を早期に開始して製品の横シール部への落下を早期に防止することができ、更に、シャッタバー２７，２７の上流側に筒状包装材６１の弛みを生じることを回避することができる。

図９は、シャッタ装置にエアシリンダを組み込んだ、本発明によるシャッタ装置を備えた縦型包装機の実施例を示す平面図である。エアシリンダ７０，７０は、横シールユニット５４の横シール部５４ａ，５４ｂにそれぞれ、シャッタ部材との間に配設されている。即ち、各エアシリンダ７０の本体７１，７１が横シール部５４ａ，５４ｂに取り付けられており、各エアシリンダ７０の出力ロッド７２，７２がテイルバー２９，２９に係合して設けられている。図１０に示すように、図７に示すシャッタ装置が筒状包装材６１にシャッタ作用を及ぼしている状態で、横シール部５４ａ，５４ｂの作動よりも早期にエアシリンダ７０，７０を作動させることにより、シャッタ部材を早期に元の非作動位置に復帰させて、筒状包装材６１との干渉を確実に回避することができる。

第１固定カム板３１及び第２固定カム板４１は、横シール部５４ａ（５４ｂ）のフレームに設けられている。横シール部５４ａ（５４ｂ）がボックスモーションをしない、即ち、包装材は間欠送りで、包装材が停止中に、横シール部が接近・離間する動作を行う型式のものでは、両カム板３１，４１は、装置フレームのような固定フレームに固定される。しかしながら、横シール部５４ａ（５４ｂ）がボックスモーションをする、即ち、包装材は連続送りであり、移動中の包装材にシャッタと横シールとを行う型式のものでは、両カム板３１，４１は、ボックスモーションをするフレームに設けられている。

１ シャッタ装置 ２ 固定フレーム
１０ レバー １１ 中央軸
１２ リンク １４ 横スライドブロック
１５ リンク １６，１６ 案内シャフト
１７，１７ 取付け具 １９ 枢支軸
１８，２０ 横シールブロック ２１，２２ シャッタ部
２３，２３ ブラケット ２４ 軸支部（支点ピン）
２５，２５ シャッタアーム ２６，２６ ヘッド部
２７ シャッタバー ２８，２８ コイルばね
２９ テイル部（ストッパ）
３０ 第１カム機構 ３１，３１ 第１固定カム板
３２，３２ カム溝 ３３，３３ 第１カムフォロワ
３４，３４ 平行カム溝部 ３５，３５ 平行カム溝部
３６，３６ 回動用カム溝部
４０ 第２カム機構 ４１，４１ 第２固定カム板
４２，４２ 第２カム溝 ４３，４３ 第２カムフォロア
４４，４４ 開口部
５０ 縦形製袋充填包装機 ５１ フォーマ
５２ 製品充填筒 ５３ 縦シール装置
５４ 横シールユニット ５４ａ，５４ｂ 横シール部
５５ 送りベルト装置 ５６ カッタ
５７ カッタ溝 ５８，５８ シャッタ
６０ ウェブ状包装材 ６１ 筒状包装材
６２ 袋 ６３ 袋包装体
Ｃ−Ｃ シール位置 Ｓ 製品
７０，７０ エアシリンダ ７１，７１ シリンダ本体
７１，７１ 出力ロッド

Claims (9)

1. 内部に包装物が投入され且つ縦方向に送られる筒状包装材を間に対向して配置されて互いに接離する動作をし、接近時に前記筒状包装材を挟圧して前記筒状包装材にシールをする横シール部を有する横シールユニット、及び前記各横シール部の上方にそれぞれ配設されており前記両横シール部の前記接離する動作に連動して前記筒状包装材を挟み込むシャッタ装置を備えており、
   前記シャッタ装置は、
   前記各横シール部に設けられており前記両横シール部の前記接離する動作に連動して駆動されるシャッタ駆動部と当該シャッタ駆動部によって駆動されて前記筒状包装材に接触してシャッタ作用を与えるシャッタ部材とを有するシャッタ機構、
   前記横シールユニットと前記シャッタ駆動部との間に配設されており前記シャッタ作用のために前記シャッタ駆動部に往復動作を与える第１カム機構、及び
   前記横シールユニットと前記シャッタ部材との間に配設されており前記シャッタ部材が前記シャッタ駆動部によって駆動されて前記シャッタ作用のために互いに接近するときに前記筒状包装材の送り方向に移動させるシャッタ経路を定める第２カム機構
   を備えていることから成るシャッタ装置を備えた縦型包装機。
2. 前記シャッタ機構は、前記第１カム機構によって前記往復動作をする前記シャッタ駆動部と、前記シャッタ駆動部によって駆動されるときに前記第２カム機構によって前記シャッタ経路を辿る前記シャッタ部材との間に生じる相対変位を吸収可能に構成されていることから成る請求項１に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。
3. 前記シャッタ駆動部は、前記各横シール部に対してそのシール長手方向両端においてそれぞれ当該シール長手方向に平行な共通軸線回りに回動可能なブラケットを備えており、 前記シャッタ部材は、前記両ブラケットのそれぞれに対して前記軸線と直交関係にある軸線に沿って摺動可能に保持されているシャッタアームと、当該両シャッタアームの先端部を結んで配設されており前記筒状包装材に対して接触して前記シャッタ作用を与えるシャッタバーとを備えており、前記シャッタ部材と前記シャッタ駆動部との間には、前記相対変位を吸収するためのばね手段が介装されていることから成る請求項２に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。
4. 前記第１カム機構は、第１カム溝が形成された第１固定カム板と、前記ブラケットとともに前記横シール部に対して回動可能に設けられており前記第１カム溝に嵌合する第１カムフォロワとを備えていることから成る請求項３に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。
5. 前記第２カム機構は、前記シャッタ経路に対応する第２カム溝が形成された第２固定カム板と、前記シャッタ部材に備わり前記第２カム溝に嵌合する第２カムフォロワとを備えていることから成る請求項３に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。
6. 前記縦型包装機は、前記筒状包装材の内側に配置され且つ包装すべき製品が投入される充填筒、及び前記筒状包装材を前記充填筒の外側周面に沿って縦方向に送る送り機構を備えた縦型製袋充填包装機であることから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。
7. 前記横シールユニットは、前記縦型包装機の固定フレームに対して縦方向に不動に取り付けられており、前記送り機構は前記筒状包装材を間欠的に送り、前記筒状包装材が停止中に前記シールをする間欠送り機構であることから成る請求項６に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。
8. 前記横シールユニットは、前記縦型包装機の固定フレームに対して縦方向に往復動可能取り付けられており、前記送り機構は前記筒状包装材を連続的に送り、前記筒状包装材の送り中に前記シールをする連続送り機構であることから成る請求項６に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。
9. 前記シャッタ機構には、前記シャッタ駆動部とは別に前記シャッタ部材を後退させる駆動手段を備えていることから成る請求項１〜８のいずれか一項に記載のシャッタ装置を備えた縦型包装機。

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