JP5792114B2 - 包装処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、水平な移動経路に沿って複数組等間隔に配置された左右一対のグリッパーにより、供給された袋の両側縁部を挟持すると共に、前記袋を袋口が上を向く垂直姿勢で吊り下げ状に保持し、前記グリッパーが前記移動経路に沿って移動する間、前記グリッパーに保持された袋の袋口の開口、被包装物の充填、袋内のガス置換、袋口のシール等の所定の包装処理工程を順次施すようにした包装処理方法の改良、特にガス置換工程の改良に関する。

特許文献１の図８に記載された間欠回転式袋詰め包装機では、一方向に間欠回転するテーブルの周囲に、複数組の左右一対のグリッパーが等間隔に配置され、テーブルの間欠回転に伴い、グリッパーが円形の移動経路に沿って間欠的に移動する。前記移動経路の所定位置でグリッパーに袋が供給され、グリッパーはその袋の両側縁部を挟持すると共に、前記袋を袋口が上を向く垂直姿勢で吊り下げ状に保持する。続いて、袋を保持したグリッパーが前記移動経路に沿って移動する間、袋口の開口、被包装物の充填、袋内のガス置換、袋口のシール等の所定の包装処理工程が順次施される。なお、前記左右一対のグリッパーは、前記移動経路に沿って移動する間、所定のタイミングで接離する（互いの間隔が広がり又は狭まる）。

特許文献１において、前記ガス置換工程は、所定のタイミングで昇降するガス置換ノズルを用い、ガス置換ノズルを下降させ、下端のガス吹込口が被包装物の中に位置するまで袋内に挿入し、その状態でガス吹出口から置換ガスを吹き出し、置換ガスを吹き出している間に左右一対のグリッパーを互いに離反させ、袋口を左右に引っ張って緊張させ、その状態で前記ガス置換ノズルを上昇させて袋内から抜き出す、という方法で行われている。
また、特許文献２では、袋口を緊張させるだけでなく、袋口を一対の挟着板で挟み、その状態でガス置換ノズルを上昇させ、袋内から抜き出している。

特開平２０１１−７３７７７号公報 特公昭５８-５２８９０号公報

特許文献１，２に記載されたガス置換工程の一連の手順を、改めて図５，６を参照して説明すると、次のようなものである。
（１）図５（ａ）に示すように、被包装物１が充填された袋２が左右一対のグリッパー３，３（挟持部３ａ，３ａのみ示す）に保持され、ガス置換ノズル４が下降し、前記袋２の袋口の開口２ａから袋内に挿入されている。この図においてガス置換ノズル４は下降途中であるが、下端の吹出口４ａからすでに置換ガス５の吹き出しが開始されている。
（２）図５（ｂ）に示すように、ガス置換ノズル４が置換ガスの吹き出しを継続したまま、下降端の定位置に下降して吹出口４ａが被包装物１内に位置している。また、グリッパー３，３（挟持部３ａ，３ａのみ示す）が互いに離反し（互いの間隔を広げ）、袋口が緊張してガス置換ノズル４の外周面に袋２の袋口の内面が密着し、袋口の開口２ａが狭まっている。

（３）図６（ａ）に示すように、ガス置換ノズル４が、置換ガスの吹き出しを継続したまま上昇を開始する。被包装物１の中から抜き出されたガス置換ノズル４の下端部（２点鎖線の丸で囲った箇所）に、被包装物１の一部１ａが付着している。
（４）図６（ｂ）に示すように、ガス置換ノズル４が上昇して袋２内から抜け出し、上端の定位置に停止し、置換ガスの吹き出しが止まる。ガス置換ノズル４が袋２内から抜け出し、続いて左右一対のグリッパー３，３（挟持部３ａ，３ａのみ示す）が少し離反して、袋口の開口２ａが閉じた状態となっている。ガス置換ノズル４は袋２の袋口の内面を擦りながら上昇するため、袋口（２点鎖線の丸で囲った箇所）に被包装物１の一部１ａが付着している。

上記ガス置換工程の手順によれば、ガス置換ノズル４が置換ガスを吹き出している間に、グリッパー３，３（挟持部３ａ，３ａ）を互いに離反させて袋口を緊張させ、かつその状態（開口２ａが狭まった状態）でガス置換ノズル４を上昇させ袋内から抜き出すようにしているので、袋口の開口２ａから袋内への空気の流入が抑制され、ガス置換効率を上げることができる。また、上記ガス置換工程に、特許文献２に記載されている一対の挟着板を適用すれば、さらに袋内への空気の流入が抑制される。
一方、ガス置換ノズル４が緊張状態の袋口の内面を擦りながら抜け出ることから、ガス置換ノズル４の表面に付着していた被包装物１の一部１ａが、前記袋口のシール予定部に付着することが避けられない。このため、ガス置換工程の後工程であるシール工程において、噛み込みシールというシール不良が生じてしまう。

本発明は、上記従来の包装処理方法のうち特にガス置換工程における上記問題点に鑑みてなされたもので、従来同様に袋内のガス置換を効率よく行うと同時に、噛み込みシールの発生を防止することを目的とする。

本発明は、水平な移動経路に沿って複数組等間隔に配置され、前記移動経路に沿って移動する間所定のタイミングで接離する左右一対のグリッパーにより、供給された袋の両側縁部を挟持すると共に、前記袋を袋口が上を向く垂直姿勢で吊り下げ状に保持し、前記グリッパーが前記移動経路に沿って移動する間、前記グリッパーに保持された袋の袋口の開口、被包装物の充填、袋内のガス置換、袋口のシール等の所定の包装処理工程を順次施すようにし、前記ガス置換工程では、所定のタイミングで昇降するガス置換ノズルを用い、前記ガス置換ノズルを下降させてガス吹出口が被包装物の中に位置するまで袋内に挿入し、前記ガス置換ノズルが置換ガスを吹き出している間に前記左右一対のグリッパーを互いに離反させて袋口を緊張させ、その後前記ガス置換ノズルを上昇させて袋内から抜き出すようにした包装処理方法の改良に関し、前記ガス置換ノズルの周囲に所定のタイミングで昇降する筒状の保護部材を配置し、前記ガス置換工程で袋口を緊張させる前に前記保護部材を下降させて下端が被包装物の上面より高い位置となるように袋内に挿入し、袋口を緊張させて前記保護部材の外周面に袋口の内面を接触させ、前記ガス置換ノズルが上昇して前記保護部材内に収容された後、前記保護部材を上昇させて前記ガス置換ノズルと共に袋内から抜き出すことを特徴とする。

上記包装処理方法において、グリッパーの移動経路は、特許文献１，２に記載されたような円形経路のほか、他の環状経路（例えばレーストラック形）及び直線状経路が含まれ、グリッパーの移動形態は、特許文献１，２に記載されたような間欠移動式のほか、グリッパーが等速で移動する連続移動式が含まれる。
また、上記ガス置換工程において、ガス置換ノズルと保護部材の昇降形態は、例えば次のような形態を取り得る。
（１）ガス置換ノズルと保護部材の下降を同時に開始し、保護部材の下降を先に停止させる。この場合、保護部材は下端が被包装物の上面より高い所定位置に到達したとき停止し、一方、ガス置換ノズルは下降を継続し、ガス吹出口が被包装物の中の所定位置に達したとき停止する。
（２）ガス置換ノズルが上昇して保護部材内に収容された直後に、保護部材を上昇させる。この場合、ガス置換ノズルが先に上昇を開始して保護部材内に入り、その下端が保護部材の下端と同等位置又は同位置より上に到達した時点で、保護部材がガス置換ノズルと共に上昇を開始する。

本発明では、ガス置換ノズルを囲む筒状の保護部材を袋口に挿入し、袋口を緊張させたとき袋口の内面が保護部材の外周面に接触し、ガス置換ノズルの外周面に接触しないようにし、かつガス置換ノズルが保護部材内に収容された後、保護部材をガス置換ノズルと共に袋から抜き出すようにした。これにより、ガス置換ノズルを上昇させるとき、被包装物が付着したガス置換ノズルの外周面が袋口の内面に接触せず、被包装物が袋口の内面に付着することが回避でき、噛み込みシールが発生するのを防止できる。また、従来同様、ガス置換行程において袋口を緊張させることにより、袋内のガス置換を効率よく行うことができる。

本発明に係る包装処理方法を実施するロータリー型袋詰め包装機の平面図である。 その側面断面図である。 本発明に係る包装処理方法のうちガス置換工程の手順を時系列的に説明する平面図（上）及び側面図（下）である。 同じく本発明に係る包装処理方法のうちガス置換工程の手順を時系列的に説明する平面図（上）及び側面図（下）である。 従来のガス置換工程の手順を時系列的に説明する平面図（上）及び側面図（下）である。 従来のガス置換工程の手順を時系列的に説明する平面図（上）及び側面図（下）である。

以下、図１〜図４を参照して、本発明に係る包装処理方法について、図１，２に示すロータリー型袋詰め包装機への適用を例に、具体的に説明する。
図１，２に示すロータリー型袋詰め包装機は、間欠回転式のロータリー型袋移送装置１１と、同調式ガス置換装置１２を含む複数の包装処理装置と、制御装置１３及び位置検出センサ１４等を備える。
ロータリー型袋移送装置１１は、機台１５上に設置され、図示しない駆動源により水平面内で一方向（図１において反時計回り）に間欠回転する回転テーブル１６と、その周囲に等間隔に配置された１０組の左右一対のグリッパー３，３を有する。グリッパー３，３は、回転テーブル１６の間欠回転に伴い、水平面内の円形の移動経路上を等角度間隔で間欠移動（間欠回転）し、その間欠移動の間、周知の如く所定のタイミングで挟持部３ａ，３ａが開閉し（閉じたとき袋２の両側縁を挟持）、かつ接離する（互いの間隔が広がり又は狭まる）。

同調式ガス置換装置１２は、機台１５上に設置されたフレーム１７、フレーム１７に水平回転自在に支持された同調テーブル１８、同調テーブル１８を回転させる第１サーボモータ１９、同調テーブル１８の周囲に等間隔で設置された１０個のガス吹込ユニット２１等からなる。各一対のグリッパー３，３に対応して、１個のガス吹き込みユニット２１が設置されていることになる。各ガス吹込ユニット２１は、同調テーブル１８上に設置された支持スタンド２２、支持スタンド２２に鉛直かつ回転自在に支持されたねじ軸２３、同調テーブル１８上に設置され、ねじ軸２３を回転させる第２サーボモータ２４、同調テーブル１８上に立設し上端が支持スタンド２２に固定されたスライド軸２５、スライド軸２５が貫通しスライド軸２５に沿って上下にスライド自在な第１，第２スライド部材２６，２７、第１スライド部材２６の外端に固定されたガス置換ノズル２８、第２スライド部材２７の外端に固定され、ガス置換ノズル２８と同軸でその周囲を取り囲む円筒状の保護部材２９等からなる。

各ガス吹込ユニット２１において、第１スライド部材２６の下部から垂下して第１係合部３１が設置され、第２スライド部材２７の上部に第１係合部３１と係合する第２係合部３２が設置されている。第１，第２係合部３１，３２により、第１スライド部材２６と第２スライド部材２７の間の間隔の最大値（ガス置換ノズル２８に対する保護部材２９の相対的な下降端位置）が設定される。また、第２スライド部材２７の下部に第３係合部３３が設置され、同調テーブル１８上に第３係合部３３に当接するストッパー３４が設置されている。第３係合部３３とストッパー３４により、第２スライド部材２７の下降端位置（保護部材２９の下降端位置）が設定される。

第１スライド部材２６が内端部においてねじ軸２３に螺合し、第２サーボモータ２４が作動することで、第１スライド部材２６及びガス置換ノズル２８が昇降する。また、第１スライド部材２６の昇降に伴い、第２スライド部材２７及び保護部材２９が昇降する。ただし、第２スライド部材２７及び保護部材２９の下降はそれ自身の重量により行われる。また、第２スライド部材２７及び保護部材２９の昇降は前記第１，第２，第３係合部３１〜３３及びストッパー３４により規制される。

同調テーブル１８は回転テーブル１６と同じ軸線（回転の中心となる線）を有する。同調テーブル１８を回転させる第１サーボモータ１９は、回転テーブル１６の駆動源とは独立した駆動源である。各１０個のガス置換ノズル２８及び保護部材２９は、同調テーブル１８の周囲に等間隔に配置され、同調テーブル１８の回転に伴い、平面視でグリッパー３，３の移動経路とほぼ重なる移動経路に沿って回転する。ガス置換ノズル２８はそれぞれ配管３５を通して、図示しない切換弁（ロータリーバルブ）及びガス供給源に接続している。

ロータリー型袋移送装置１１の回転テーブル１６は、一回転する間に等角度間隔で１０回停止し、回転テーブル１６の周囲の各グリッパー対３，３の停止位置（Ａ〜Ｊ）には、同調式ガス置換装置１２以外の包装処理装置が配置されている。図１に示すように、停止位置Ａにコンベアマガジン式給袋装置３６、停止位置Ｂに印字装置３７、停止位置Ｃに印字検査装置３８、停止位置Ｄに袋口の開口装置（吸盤対３９，３９のみ示す）、停止位置Ｅに被包装物供給装置（ホッパー４１のみ示す）、停止位置Ｉに一対の熱板の４２ａ，４２ａを備えたシール装置４２、停止位置Ｊに一対の冷却板４３ａ，４３ａを備えたシール部冷却装置４３と製品搬出コンベア４４が配置されている。

位置検出センサ１４は近接センサであり、同調テーブル１８の下面の所定位置に設置され、回転テーブル１６の上面に設置された検出片４５を検出する。位置検出センサ１４は、回転テーブル１６と同調テーブル１８の相対位置関係を調整するためのものである。
このロータリー型袋詰め包装機では、各ガス置換ノズル２８及び保護部材２９が、左右一対のグリッパー３，３（特に挟持部３ａ，３ａ）の中心位置の直上に位置したとき、ちょうど位置検出センサ１４が検出片４５を検出するように、位置検出センサ１４と検出片４５の設置位置が決められている。
位置検出センサ１４の検出信号が制御装置１３に送られ、、制御装置１３は前記検出信号に基づいて第１サーボモータ１９の回転を制御し、同調テーブル１８に回転テーブル１６に同調（同期）した間欠回転を行わせる。これにより、グリッパー３，３と対応するガス吹き込みユニット２１のガス置換ノズル２８及び保護部材２９が、同調（同期）して移動する。

次に、図１，２に示すロータリー型袋詰め包装機を用いた包装処理方法について説明する。
まず、停止位置Ａでは、停止したグリッパー対３，３に対しコンベアマガジン式給袋装置３６から袋２が供給され、停止位置Ｂでは、袋２の袋面に印字装置３７により印字が行われ、停止位置Ｃでは、印字検査装置３８により袋面の印字検査が行われる。
停止位置Ｄでは、袋２の袋口が開口装置の吸盤対３９，３９により開口される（このときグリッパー対３，３が互いに接近する）。停止位置Ｅにグリッパー対３，３が停止すると、それまで退避位置（図２に２点鎖線で示すように、袋２の直上かつガス置換ノズル２８及び保護部材２９の直下位置）にあったホッパー４１が下降し、その下端部が袋２の開口した袋口に挿入され、続いて被包装物１がホッパー４１に投入され、袋２内に充填される。

続いて、ホッパー４１が上昇して袋２の袋口から抜け出し、元の退避位置に戻った直後に、グリッパー対３，３とガス置換ノズル２８及び保護部材２９が停止位置Ｆに向けて移動を開始する。次いで第２サーボモータ２４が作動して、第１スライド部材２６と共にそれまで上昇端位置（図２左半部参照）に待避していたガス置換ノズル２８が下降を開始し、それに伴い第２スライド部材２７及び保護部材２９が共に下降を開始する。下降する第２スライド部材２７の係合部３３がストッパー３４に当接したとき、第２スライド部材２７と保護部材２９の下降が停止し、一方、第１スライド部材２６とガス置換ノズル２８は、第２サーボモータ２４の作動により継続して下降し、所定位置で停止する（図２右半部参照）。

グリッパー対３，３（袋２）が停止位置Ｅから停止位置Ｈまで間欠移動する間及び停止位置Ｈにおいて、同調移動するガス置換ノズル２８から継続して置換ガスの吹き込みが行われる。停止位置Ｈでは、グリッパー対３，３が互いに離反し、袋２の袋口が左右に緊張して開いていた袋口が閉じられ、次いで第２サーボモータ２４が逆に作動して、第１スライド部材２６と共にガス置換ノズル２８が上昇を開始する。上昇する第１スライド部材２６の係合部３１が第２スライド部材２７の係合部３２に当接したとき、第２スライド部材２７及び保護部材２９が共に上昇を開始し、ガス置換ノズル２８及び保護部材２９が袋２から抜け出し、ガス置換ノズル２８からの置換ガスの吹き込みが止められる。続いてグリッパー３，３がさらに離反して袋２の袋口が完全に閉じられ、一方、ガス置換ノズル２８及び保護部材２９は、それぞれ元の上昇端位置（図２左半部参照）に達して停止する。

停止位置Ｉでは、一対の熱板の４２ａ，４２ａにより袋口のシールが行われ、停止位置Ｊでは、一対の冷却板４３ａ，４３ａによりシールされた袋口の冷却が行われ、次いでグリッパー対３，３の挟持部３ａ，３ａが開いて、包装製品が製品搬出コンベア４４上に落下し、包装機外に排出される。

次に、図３，４を参照して、上記包装処理方法におけるガス置換工程の一連の手順をより詳細に説明すると、例えば次のようなものである。
（１）グリッパー対３，３とガス置換ノズル２８及び保護部材２９が、停止位置Ｅから停止位置Ｆに向けて移動を開始したとき、第２サーボモータ２４が作動し、ガス置換ノズル２８と保護部材２９が共に下降を開始し、袋２内に挿入される。このとき、ガス置換ノズル２８は保護部材２９内に収容されている（ガス置換ノズル２８の下端が保護部材２９の下端と同等又は上の位置にある）。

（２）第２スライド部材２７の係合部３３がストッパー３４に当接したとき、保護部材２９の下降が停止する。このとき保護部材２９が停止する位置は、保護部材２９に被包装物１が付着しないように、その下端が袋２内の被包装物１の上面より高い位置になるように設定する必要がある。また、グリッパー３，３を離反させて袋口を緊張させたとき、袋口の内面の特にシール予定部（把持部３ａ，３ａの上端より高い位置）がガス置換ノズル２８の外周面に接触せず、保護部材２８の外周面に接触するように、保護部材２９の下端が前記シール予定部より低い位置になるように設定し、望ましくは把持部３ａ，３ａの下端と同等又はそれよりやや低い位置になるように設定する。
図３（ａ）は、保護部材２９の下降が停止し、ガス置換ノズル２８のみがさらに下降した時点の両者の位置関係を示すものである。この時点ですでにガス置換ノズル２８は下端の吹出口２８ａから袋２内に置換ガス５を吹き出しているが、置換ガス５の吹き出し開始のタイミングは適宜設定すればよい。

（３）図３（ｂ）に示すように、ガス置換ノズル２８はさらに所定距離下降したところで停止する。このときガス置換ノズル２８は、吹出口２８が被包装物１の中に位置し、その中で置換ガスを吹き出している。また、図３（ｂ）をみると、グリッパー３，３（把持部３ａ，３ａ）が離反して袋２の袋口が緊張し、袋口の内面が保護部材２９の外周面に密着し、外気の流入が抑制されている。なお、袋口を緊張させるのは、保護部材２９が袋２内に挿入されて停止した後になるが、袋口を緊張させるタイミングは適宜設定すればよい。

（４）停止位置Ｈにおいて第２サーボモータ２４が逆に作動し、図４（ａ）に示すように、まずガス置換ノズル２８が上昇を開始する。この間もガス置換ノズル２８は吹出口２８ａから置換ガス５を吹き出している。
（５）図４（ｂ）に示すように、ガス置換ノズル２８が所定距離上昇し保護部材２９内に収容された時点で、第２スライド部材２７の係合部３２が第１スライド部材２６の係合部３１に係止され、保護部材２９はガス置換ノズル２８と共に上昇し、袋２から抜け出す。このときガス置換ノズル２８の外周面には被包装物が付着しているが、該外周面は袋２の袋口の内面に接触することはなく、また、保護部材２９の外周面は袋２の袋口の内面を擦りながら上昇するが、該外周面に被包装物の付着はなく、袋２の袋口のシール予定部の内面に被包装物が付着することが防止される。図４（ｂ）では、ガス置換ノズル２８が保護部材２９内に収容された時点で、ガス置換ノズル２８からの置換ガスの吹き出しを停止しているが、その停止のタイミングは、適宜設定すればよい。

なお、本発明に係るガス置換工程において、保護部材２９はガス置換ノズル２８に対し相対的に昇降する必要がある。また、ガス置換ノズル２８の下降端位置は袋２の長さ等で変わるため、ガス置換ノズル２８の昇降ストロークは調整が容易である必要性が高いが、保護部材２９の下降端位置は基本的に一定（袋口から所定距離下の位置）でよい。このため、以上説明した例では、昇降ストロークの調整が容易な第２サーボモータ２４でガス置換ノズル２８を昇降させる一方、保護部材２９を昇降させる駆動源を別途設置せず、第１，第２スライド部材２６，２７に係合部３１〜３３を、かつ同調テーブル１８上にストッパー３４を設置することにより、保護部材２９の昇降をガス置換ノズル２８の昇降に機械的に連動させている。これにより、装置構造を簡略化しコスト低減を図ることができる。
しかし、保護部材２９を昇降させる駆動源（例えばサーボモータ）を同調テーブル１８上に別途設置し、ガス置換ノズル２８の昇降と保護部材２９の昇降を、互いに独立した駆動源により行うこともできる。あるいは、第１スライド部材２６に保護部材２９を昇降させる駆動源（例えばエアシリンダ）を設置することにより、ガス置換ノズル２８に対し相対的に昇降させることもできる。

１ 被包装物
２ 袋
３ グリッパー
１１ ロータリー型袋移送装置
１２ 同調式ガス置換装置
１６ 回転テーブル
１８ 同調テーブル
１９ 第１サーボモータ
２４ 第２サーボモータ
２６ 第１スライド部材
２７ 第２スライド部材
２８ ガス置換ノズル
２９ 筒状の保護部材
３１ 第１係合部
３２ 第２係合部
３３ 第３係合部
３４ ストッパー

Claims (3)

1. 水平な移動経路に沿って複数組等間隔に配置され、前記移動経路に沿って移動する間所定のタイミングで接離する左右一対のグリッパーにより、供給された袋の両側縁部を挟持すると共に、前記袋を袋口が上を向く垂直姿勢で吊り下げ状に保持し、前記グリッパーが前記移動経路に沿って移動する間、前記グリッパーに保持された袋の袋口の開口、被包装物の充填、袋内のガス置換、袋口のシール等の所定の包装処理工程を順次施すようにし、前記ガス置換工程では、所定のタイミングで昇降するガス置換ノズルを用い、前記ガス置換ノズルを下降させてガス吹出口が被包装物の中に位置するまで袋内に挿入し、前記ガス置換ノズルが置換ガスを吹き出している間に前記左右一対のグリッパーを互いに離反させて袋口を緊張させ、その後前記ガス置換ノズルを上昇させて袋内から抜き出すようにした包装処理方法において、前記ガス置換ノズルの周囲に所定のタイミングで昇降する筒状の保護部材を配置し、前記ガス置換工程で袋口を緊張させる前に前記保護部材を下降させて下端が被包装物の上面より高い位置となるように袋内に挿入し、袋口を緊張させて前記保護部材の外周面に袋口の内面を接触させ、前記ガス置換ノズルが上昇して前記保護部材内に収容された後、前記保護部材を上昇させて前記ガス置換ノズルと共に袋内から抜き出すことを特徴とする包装処理方法。
2. 前記ガス置換ノズルと保護部材の下降が同時に開始され、前記保護部材の下降が先に停止することを特徴とする請求項１に記載された包装処理方法。
3. 前記ガス置換ノズルが前記保護部材内に収容された直後に、前記保護部材が上昇することを特徴とする請求項１又は２に記載された包装処理方法。

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