JP5619268B1 - 製袋機 - Google Patents

Abstract

【課題】胴材２およびジッパ材３によってプラスチック袋を製造する製袋機において、そのヒートシール装置にともなう問題を解決する。【解決手段】加圧ローラ１の上流位置において、レーザビーム照射部５がレーザビーム６を生じさせ、胴材２およびジッパ材３がその長さ方向に送られているとき、レーザビーム６が胴材２およびジッパ材３に照射され、レーザビーム６によって胴材２およびジッパ材３が加熱され、溶融する。したがって、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３が加圧されたとき、胴材２とジッパ材３が互いに溶着される。【選択図】図１

Description

この発明は、プラスチック袋を製造する製袋機に関する。

プラスチック袋として胴部およびジッパ部を有するものが使用されている。特許文献１に記載されているように、そのプラスチック袋を製造する製袋機も開発され、提案されている。

特許文献１の製袋機では、２枚の胴材が互いに重ね合わされ、ジッパ材が各胴材間に挿入される。胴材はプラスチックフィルムからなる。ジッパ材はプラスチック製のもので、胴材の長さ方向に配置される。そして、胴材およびジッパ材がその長さ方向に送られる。さらに、胴材およびジッパ材が間欠的に送られ、その間欠送り毎に、胴材およびジッパ材が一時的に停止しているとき、胴材の長さ方向において、ヒートシール装置によって胴材とジッパ材がヒートシールされる。さらに、胴材の幅方向において、ヒートシール装置によって各胴材がヒートシールされ、カッタによって胴材およびジッパ材がクロスカットされる。したがって、胴材およびジッパ材によってプラスチック袋が製造され、胴材によって胴部が形成され、ジッパ材によってジッパ部が形成される。

この場合、胴材およびジッパ材が一時的に停止しているとき、胴材とジッパ材をその長さ方向にヒートシールすればよく、これを的確にヒートシールし、そのシール強度を均一に保つことができる。ただし、ヒートシール装置として相当の長さのものを使用し、これを胴材の長さ方向に配置する必要があり、その所要スペースの問題があることはさけられない。さらに、ジッパ材では、雄部材が雌部材にはめ込まれるが、胴材とジッパ材をヒートシールするとき、ヒートシール装置によってジッパ材のはめ込み部が損傷しないようにせねばならず、ヒートシール装置が複雑化されるという問題もある。

一方、特許文献２−５に記載されているように、２枚のプラスチックフィルムを互いに重ね合わせ、レーザビームを各プラスチックフィルムに照射し、レーザビームによって各プラスチックフィルムを加熱し、溶融させ、溶着することも提案されている。今後、その改良によって技術が確立され、利用分野が拡大することも予想されるが、これまでのところ、胴材およびジッパ材によってプラスチック袋を製造するとき、その製袋機にレーザビームを利用するという発想はなく、レーザビームを利用することは提案されていない。したがって、旧態依然として胴材とジッパ材をヒートシールしているのが現状である。その理由は製袋機の構造上のことと考えられる。胴材およびジッパ材によってプラスチック袋を製造する製袋機では、胴材およびジッパ材を間欠的に送り、胴材およびジッパ材が一時的に停止しているとき、胴材およびジッパ材をクロスカットする必要がある。そして、クロスカットするとき、それと同時に、胴材とジッパ材がヒートシールされるようにしていたものであるが、一時的に停止しているとき、レーザビームによって胴材およびジッパ材を加熱し、溶融させても、意味はない。溶融させても、胴材およびジッパ材を加圧しない限り、両者を的確に溶着することはできない。したがって、ヒートシールすることが当然と理解され、それが長年にわたって定着し、固定観念化していた。これがレーザビームを軽視してきた理由と考えられるものである。

この発明は、胴材およびジッパ材によってプラスチック袋を製造する製袋機において、胴材とジッパ材をヒートシールするという従来の固定観念を打破してなされたもので、そのヒートシール装置にともなう問題を解決することを目的とする。

特許第３７３３０８５号公報 特開２００９−２５５４６１号公報 特許第４４０４２８８号公報 特開昭６０−１５７８４２号公報 特許第４１０４０７３号公報

この発明によれば、一対の加圧ローラが互いに対向する。さらに、送り機構が胴材およびジッパ材に作用し、２枚の胴材が互いに重ね合わされ、ジッパ材が各胴材間に挿入される。ジッパ材は胴材の長さ方向に配置される。そして、胴材およびジッパ材がその長さ方向に送られ、各加圧ローラ間に導かれ、加圧ローラによって胴材およびジッパ材が加圧される。さらに、加圧ローラの上流位置において、レーザビーム照射部がレーザビームを生じさせ、胴材およびジッパ材がその長さ方向に送られているとき、レーザビームが胴材およびジッパ材に照射され、レーザビームによって胴材およびジッパ材が加熱され、溶融する。したがって、加圧ローラによって胴材およびジッパ材が加圧されたとき、胴材とジッパ材が互いに溶着される。そして、胴材およびジッパ材によってプラスチック袋が製造される。

好ましい実施例では、制御装置が送り機構およびレーザ照射部に接続され、制御装置によって送り機構が制御され、胴材およびジッパ材が間欠的に送られる。さらに、レーザビームを胴材およびジッパ材に照射するとき、胴材の送り速度によってレーザビーム照射部が制御され、そのレーザ光量が調整され、溶着強度が均一に保たれる。

さらに、胴材の送り速度があらかじめ設定され、その送り速度にもとづき、レーザビーム照射部がフィードフォワード制御される。

ジッパ材は雄部材と雌部材からなり、雄部材および雌部材はそのフランジ部を有する。そして、雄部材が雌部材にはめ込まれ、そのはめ込み部の両側において、レーザビームが胴材およびフランジ部に照射され、レーザビームによって胴材およびフランジ部が加熱され、溶融し、胴材とフランジ部が２本の溶着線に沿って溶着される。したがって、レーザビームによってはめ込み部は加熱されない。

さらに、好ましい実施例では、レーザビーム照射部はレーザビーム源、ボールレンズおよびガラス板を有する。そして、レーザビーム源と胴材およびフランジ部間にボールレンズおよびガラス板が介在する。さらに、ガラス板はV状に傾斜し、その中心位置は胴材およびフランジ部に向かって突出する。したがって、ボールレンズおよびガラス板によってレーザビームが拡大され、分離され、胴材とフランジ部が各溶着線に沿って溶着される。

レーザビーム照射部として２個の照射部を設け、各照射部からレーザビームを照射し、胴材とフランジ部を各溶着線に沿って溶着するようにしてもよい。

ジッパ材にレーザビーム吸収処理を施し、ジッパ材にレーザビームを吸収させ、これによってジッパ材を発熱させ、加熱し、溶融させるようにしてもよい。

Aはこの発明の実施例を示す側面図、BはAの製袋機の平面図である。 Aは図１の胴材およびジッパ材の送り速度を示すグラフ、BはAのレーザビーム照射部のレーザ光量を示すグラフである。 Aは図１の胴材およびチャック材の拡大正面図、Bは図１のレーザビーム照射部の説明図、CはBの分離したレーザビームの断面図である。 図１の製袋機で製造されるプラスチック袋の平面図である。 Aは他の実施例を示す拡大正面図、Bは他の実施例を示す斜視図である。 Aは他の実施例を示す拡大正面図、Bは他の実施例を示す側面図、CはBの製袋機の平面図である。

以下、この発明の実施例を説明する。

図１はこの発明にかかる製袋機を示す。この製袋機では、一対の加圧ローラ１が互いに対向する。さらに、送り機構が胴材２およびジッパ材３に作用し、２枚の胴材２が互いに重ね合わされ、ジッパ材３が各胴材２間に挿入される。胴材２は一定幅のもので、プラスチックフィルムからなる。ジッパ材３はプラスチック製のもので、胴材２の長さ方向に配置される。そして、胴材２およびジッパ材３がその長さ方向に送られ、各加圧ローラ１間に導かれ、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３が加圧される。たとえば、送り機構に一対の送りローラ４が使用され、ジッパ材３の挿入後、胴材２およびジッパ材３が加圧ローラ１を通り、各送りローラ４間に導かれ、駆動モータによって各送りローラ４が回転し、胴材２およびジッパ材３が送られる。その送り方向Xは胴材２およびジッパ材３の長さ方向である。

さらに、加圧ローラ１の上流位置において、レーザビーム照射部５がレーザビーム６を生じさせ、胴材２およびジッパ材３がその長さ方向に送られているとき、レーザビーム６が胴材２およびジッパ材３に照射され、レーザビーム６によって胴材２およびジッパ材３が加熱され、溶融する。この実施例では、各加圧ローラ１間に導かれるとき、各胴材２のうち、一方の胴材２が上方から導かれ、他方の胴材２が下方から導かれ、各胴材２が各加圧ローラ１に沿って湾曲する。そして、ジッパ材３が各胴材２間に挿入され、これが各加圧ローラ１間に導かれる。したがって、各胴材２に湾曲部が形成され、その湾曲部とジッパ材３間にくさび状隙間７が形成される。さらに、レーザビーム照射部５として２個の照射部が使用され、その照射部５が各くさび状隙間７に対向する。さらに、各照射部５がレーザビームを生じさせ、各くさび状隙間７において、レーザビーム６が胴材２およびジッパ材３に照射され、レーザビーム６によって胴材２およびジッパ材３が加熱され、溶融する。

そして、胴材２およびジッパ材３が各加圧ローラ１間に導かれ、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３が加圧されるものである。加圧されるとき、胴材２およびジッパ材３がその長さ方向に送られ、摩擦によって各加圧ローラ１が回転する。駆動モータによって各加圧ローラ１を回転させるようにしてもよい。したがって、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３が加圧されたとき、胴材２とジッパ材３が互いに溶着される。

さらに、制御装置８が送り機構およびレーザビーム照射部５に接続され、制御装置８によって送り機構が制御され、胴材２およびジッパ材３が間欠的に送られる。この実施例では、送り機構に各送りローラ４が使用され、駆動モータによって各送りローラ４が回転することは前述したとおりであり、制御装置８が駆動モータに接続され、制御装置８によって駆動モータが制御される。そして、送りローラ４が間欠的に回転し、胴材２およびジッパ材３が間欠的に送られるが、この場合、図２に示すように、胴材２およびジッパ材３が一時的に停止し、時間Tによってその送り速度Vが変動する。たとえば、停止後、駆動モータによって各送りローラ４が回転し、胴材２およびジッパ材３が送られるとき、胴材２およびジッパ材３が設定速度V１まで加速される。その後、送り速度Vが設定速度V１に保たれ、その後、胴材２およびジッパ材３が設定速度V１から減速される。

これを踏まえ、この製袋機では、レーザビーム６を胴材２およびジッパ材３に照射するとき、胴材２の送り速度Vによってレーザビーム照射部５が制御され、そのレーザ光量Qが調整される。たとえば、胴材２およびジッパ材３が設定速度V１まで加速されるとき、それに応じてレーザ光量Qも増大する。送り速度Vが設定速度V１に保たれるとき、レーザ光量Qも設定光量Q１に保たれる。さらに、胴材２およびジッパ材３が設定速度V１から減速されるとき、それに応じてレーザ光量Qも減少する。そして、胴材２およびジッパ材３がその量Qのレーザビーム６を受ける。したがって、レーザビーム６を受けるとき、送り速度Vに関係なく、時間あたりの光量Qが一定量に保たれ、そのレーザビーム６によって胴材２およびジッパ材３が加熱され、溶融する。この結果、胴材２およびジッパ材３を均一に加熱し、溶融させることができ、溶着強度を均一に保つことができる。

さらに、胴材２の送り速度Vがあらかじめ設定され、その送り速度Vにもとづき、レーザビーム照射部５がフィードフォワード制御される。たとえば、まず、オペレータからの入力信号にもとづき、制御装置８によって胴材２の送り速度Vが設定される。制御装置８はコンピュータからなる。さらに、送り速度Vにもとづき、制御装置８によってレーザビーム照射部５のレーザ光量Qが演算される。そして、その演算値にもとづき、レーザビーム照射部５がフィードフォワード制御されるものである。したがって、製袋機を高速運転しても、レーザビーム照射部５を的確に制御し、そのレーザ光量Qを的確に調整することができる。フィードバック制御と異なり、追従性の問題はない。

さらに、図３に示すように、ジッパ材３は雄部材９と雌部材１０からなり、雄部材９および雌部材１０はそのフランジ部１１を有する。そして、雄部材９が雌部材１０にはめ込まれ、そのはめ込み部の両側において、レーザビーム６が胴材２およびフランジ部１１に照射され、レーザビーム６によって胴材２およびフランジ部１１が加熱され、溶融し、胴材２とフランジ部１１が２本の溶着線１２に沿って溶着される。したがって、レーザビーム６によってジッパ材３のはめ込み部は加熱されず、はめ込み部は損傷しない。

さらに、レーザビーム照射部５はレーザビーム源１３、ボールレンズ１４およびガラス板１５を有する。そして、レーザビーム源１３と胴材２およびフランジ部１１間にボールレンズ１４およびガラス板１５が介在する。さらに、ガラス板１５はV状に傾斜し、その中心位置は胴材２およびフランジ部１１に向かって突出する。したがって、レーザビーム６がボールレンズ１４およびガラス板１５を通過し、ボールレンズ１４およびガラス板１５によってレーザビーム６が拡大され、分離される。そして、それが胴材２およびフランジ部１１に照射され、レーザビーム６によって胴材２およびフランジ部１１が加熱され、溶融し、胴材２とフランジ部１１が各溶着線１２に沿って溶着される。

この製袋機のレーザビーム照射部５として２個の照射部が使用されることは前述したとおりであるが、さらに、各照射部５として２個の照射部を設け、各照射部５からレーザビーム６を照射し、胴材２とフランジ部１１を各溶着線１２に沿って溶着するようにしてもよい。

ジッパ材３にレーザビーム吸収処理を施し、ジッパ材３にレーザビーム６を吸収させ、これによってジッパ材３を発熱させ、加熱し、溶融させるようにしてもよい。たとえば、特許文献５に記載されているように、レーザビーム吸収処理として凹凸表面処理を施してもよい。ジッパ材３に吸収剤層またはインキ層をコーティングし、吸収剤層またはインキ層によってレーザビーム吸収処理を施してもよい。ジッパ材３に吸収樹脂を混入してもよい。ジッパ材３に吸収樹脂テープを貼り付けてもよい。ジッパ材３と同様、胴材２にレーザビーム吸収処理を施してもよい。

したがって、この製袋機では、レーザビーム６によって胴材２およびジッパ材３が加熱され、溶融し、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３が加圧され、胴材２とジッパ材３が互いに溶着される。加圧ローラ１の上流位置において、レーザビーム照射部５の他に、レーザビーム照射部１６によってレーザビームを生じさせ、胴材２がその長さ方向に送られているとき、レーザビームを各胴材２に照射し、レーザビームによって各胴材２を加熱し、溶融させる。そして、加圧ローラ１によって各胴材２が加圧され、各胴材２が１本の溶着線１７に沿って溶着されるようにしてもよい。

走査機構１８をレーザビーム照射部５，１６に接続し、制御装置８を走査機構１８に接続する。そして、制御装置８によって操作機構１８を制御し、レーザビーム照射部２，１６を移動させ、走査してもよい。たとえば、走査機構１８にガルバノミラーなどのアクチュエータを使用し、アクチュエータによってレーザビーム照射部５，１６を移動させ、走査してもよい。その走査方向Yは胴材２の幅方向である。したがって、胴材２およびジッパ材３に溶着線１２，１７を形成するとき、その幅を任意に選定することができる。

さらに、胴材２の間欠送り毎に、胴材２が一時的に停止しているとき、胴材２の幅方向において、ヒートシール装置１９によって各胴材２がヒートシールされ、これによってヒートシール線２０が形成される。加圧ローラ１の上流位置において、レーザビーム照射部によってレーザビームを生じさせ、制御装置および走査機構によってレーザビーム照射部を移動させ、走査し、これによって溶着線２０を形成することも考えられる。さらに、胴材２の間欠送り毎に、胴材２が一時的に停止しているとき、胴材２の幅方向において、カッタ２１によって胴材２およびジッパ材３がクロスカットされ、プラスチック袋が製造される。

この結果、図４に示すように、胴部およびジッパ部を有するプラスチック袋において、胴材２およびジッパ材３によってプラスチック袋が製造され、胴材２によって胴部が形成され、ジッパ材３によってジッパ部が形成される。ジッパ部はプラスチック袋の頂縁２２に沿ってのびる。ヒートシール線または溶着線２０はプラスチック袋の両側縁２３に沿ってのび、溶着線１７はプラスチック袋の底縁２４に沿ってのびる。

したがって、この製袋機の場合、胴材２が一時的に停止しているとき、カッタ２１によって胴材２およびジッパ材３がクロスカットされるが、その工程と関係なく、胴材２およびジッパ材３がその長さ方向に送られているとき、レーザビーム６によって胴材２およびジッパ材３が加熱され、溶融する。したがって、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３を加圧し、胴材２とジッパ材３を互いに溶着することができる。

したがって、胴材２とジッパ材３をその長さ方向にヒートシールする必要はない。したがって、ヒートシール装置として相当の長さのものを使用し、これを胴材２の長さ方向に配置する必要はなく、その所要スペースの問題はない。胴材２およびジッパ材３がその長さ方向に送られているとき、レーザビーム照射部５によってレーザビーム６を照射すればよく、胴材２の長さ方向において、製袋機全体をコンパクト化することができるのは明らかである。

胴材２およびジッパ材３が間欠的に送られるが、胴材２の送り速度Vによってレーザビーム照射部５を制御し、そのレーザ光量Qを調整することもでき、溶着強度を均一に保つこともできる。ジッパ材３の雄部材９が雌部材１０にはめ込まれるが、そのはめ込み部の両側において、レーザビーム６を胴材２およびフランジ部１１に照射することもできる。したがって、レーザビーム６によってジッパ材３のはめ込み部が加熱されず、損傷しないようにすることもできる。

図５に示すように、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３を加圧するとき、プレート２５がジッパ材３のフランジ部１１間に挿入され、胴材２およびジッパ材３が的確に加圧されるようにしてもよい。各胴材２に付加ローラ２６を係合させ、付加ローラ２６によってくさび状隙間７を形成するようにしてもよい。プレート２５を使用せず、加圧ローラ１としてゴムローラを使用し、その弾性によって胴材２およびジッパ材３を押さえ、胴材２およびジッパ材３が的確に加圧されるようにしてもよい。

加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３を加圧するとき、図６に示すように、プレート２５によってジッパ材３が案内され、その雄部材９と雌部材１０が一旦分離されるようにしてもよい。この他、送り機構に一対のガイドローラ２７を設け、胴材２およびジッパ材３を各ガイドローラ２７間に導く。さらに、一対のガイドプレート２８を胴材２とジッパ材３間に挿入し、ガイドプレート２８によって各胴材２を案内し、胴材２とジッパ材３が間隔を置いて配置されるようにする。さらに、レーザ照射部として４本のファイバ２９を使用し、胴材２の幅方向において、各ファイバ２９をガイドプレート２８とジッパ材３間に挿入し、ガイドプレート２８とジッパ材３間において、各ファイバ２９を胴材２の長さ方向に配置する。そして、レーザビームを各ファイバ２９に通し、胴材２およびジッパ材３に照射すると、レーザビームによって胴材２およびジッパ材３を加熱し、溶融させることができる。その後、加圧ローラ１によって胴材２およびジッパ材３を加圧し、胴材２とジッパ材３を互いに溶着させることができる。

１ 加圧ローラ
２ 胴材
３ ジッパ材
４ 送りローラ
５ レーザビーム照射部
６ レーザビーム
８ 制御装置
９ 雄部材
１０ 雌部材
１１ フランジ部
１２ 溶着線
１３ レーザビーム源
１４ ボールレンズ
１５ ガラス板

Claims (2)

1. 互いに対向する一対の加圧ローラと、
   ２枚の胴材を互いに重ね合わせ、ジッパ材を前記各胴材間に挿入し、前記ジッパ材が前記胴材の長さ方向に配置されるようにするとともに、前記胴材およびジッパ材をその長さ方向に送り、前記各加圧ローラ間に導き、前記加圧ローラによって前記胴材およびジッパ材が加圧されるようにする送り機構と、
   前記加圧ローラの上流位置において、レーザビームを生じさせ、前記胴材およびジッパ材がその長さ方向に送られているとき、前記レーザビームを前記胴材およびジッパ材に照射し、前記レーザビームによって前記胴材およびジッパ材を加熱し、溶融させ、前記加圧ローラによって前記胴材およびジッパ材が加圧されたとき、前記胴材とジッパ材が互いに溶着されるようにするレーザビーム照射部と、
   前記送り機構およびレーザビーム照射部に接続され、前記送り機構を制御し、前記胴材およびジッパ材が間欠的に送られるようにするとともに、前記レーザビームを前記胴材およびジッパ材に照射するとき、前記胴材の送り速度によって前記レーザビーム照射部を制御し、そのレーザ光量を調整し、溶着強度が均一に保たれるようにし、さらに、前記胴材の送り速度をあらかじめ設定し、その送り速度にもとづき、前記レーザビーム照射部のレーザ光量を演算し、その演算値にもとづき、前記レーザビーム照射部をフィードフォワード制御する制御装置とからなり、
   前記胴材およびジッパ材によってプラスチック袋を製造するようにしたことを特徴とする製袋機。
2. 互いに対向する一対の加圧ローラと、
   ２枚の胴材を互いに重ね合わせ、ジッパ材を前記各胴材間に挿入し、前記ジッパ材が前記胴材の長さ方向に配置されるようにするとともに、前記胴材およびジッパ材をその長さ方向に送り、前記各加圧ローラ間に導き、前記加圧ローラによって前記胴材およびジッパ材が加圧されるようにする送り機構と、
   前記加圧ローラの上流位置において、レーザビームを生じさせ、前記胴材およびジッパ材がその長さ方向に送られているとき、前記レーザビームを前記胴材およびジッパ材に照射し、前記レーザビームによって前記胴材およびジッパ材を加熱し、溶融させ、前記加圧ローラによって前記胴材およびジッパ材が加圧されたとき、前記胴材とジッパ材が互いに溶着されるようにするレーザビーム照射部とからなり、
   前記ジッパ材は雄部材と雌部材からなり、前記雄部材および雌部材はそのフランジ部を有し、前記雄部材が前記雌部材にはめ込まれ、そのはめ込み部の両側において、前記レーザビームが前記胴材およびフランジ部に照射され、前記レーザビームによって前記胴材およびフランジ部が加熱され、溶融し、前記胴材とフランジ部が２本の溶着線に沿って溶着され、前記レーザビームによって前記はめ込み部が加熱されないようにし、
   前記レーザビーム照射部はレーザビーム源、ボールレンズおよびガラス板を有し、前記レーザビーム源と胴材およびフランジ部間に前記ボールレンズおよびガラス板が介在し、前記ガラス板はV状に傾斜し、その中心位置が前記胴材およびフランジ部に向かって突出し、前記ボールレンズおよびガラス板によって前記レーザビームが拡大され、分離され、前記胴材とフランジ部が前記各溶着線に沿って溶着され、
   前記胴材およびジッパ材によってプラスチック袋を製造するようにしたことを特徴とする製袋機。

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