JP5824239B2 - 包装機の横シール装置 - Google Patents

Description

本発明は、包装機の横シール装置に関し、特に、搬送されてくる包材が筒状に成形され、その内部に被包装物が充填された後に超音波シール機構によって横シールされる包装機の横シール装置に関する。

特許文献１（ＷＯ２００７／０１２９１７Ａ１）には、超音波シール機構によって包材を横シールするシール装置が開示されている。このシール装置では、１対の回転体それぞれに超音波用のホーンとアンビルとが取り付けられており、ホーンとアンビルとが回転しながら筒状包材をその搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールする。

一般に特許文献１に開示されている振動素子では、その長さは、ホーンを振動させる波長に対応させているので、任意に変えられるものではない。それゆえ、必要なパワーを確保するには振動素子の長さが大きくなり、横シール装置が大型化する。

特に、生産性（横シールの速度）を上げる目的で２対のホーン＆アンビルが交互に包材を挟んで超音波シールするようにした場合、装置がさらに大型化する。

本発明の課題は、大型化を抑制した包装機の横シール装置を提供することにある。

本発明の第１観点に係る包装機の横シール装置は、超音波シール用のホーンとアンビルとがＤ字状に旋回しながら包材を搬送方向と交差する方向に沿って挟み横シールを行なう、包装機の横シール装置であって、一対の回転体を備えている。一対の回転体には、ホーンとアンビルとが回転軸回りに所定角度はなれて配置されている。また、一対の回転体は、一方の回転体のホーンと他方の回転体のアンビルとが所定の横シール位置で対峙するように回転する。ホーンとアンビルとは、旋回しながら近づき、包材を挟んだ位置から包材を挟んだまま旋回方向に沿って直線的に進行することによって包材に横シールを行い、その後に互いに離れる方向に旋回する。さらに、ホーンとアンビルとは、直線的に進行する区間で進行方向前後に所定角度の振れが許容される振れ機構を介して、回転体に取り付けられている。また、ホーンの組立体の後端は回転体の回転軸よりもさらに後方に位置している。また、ホーンの組立体の後端の周囲に、ホーンの振れに伴うホーンの後端の振れを許容する空間が設けられている。

例えば、生産性を上げる目的で２対のホーン＆アンビルが交互に包材を挟んで超音波シールする場合、一対の回転体の一方だけに複数のホーンを、他方だけに複数のアンビルを搭載する方式では横シール装置が大型化する。

しかし、この横シール装置では、１つの回転体に占有空間の大きいホーンと占有空間の小さいアンビルとが互いに必要空間を補うように配置されるので、装置の大型化が抑制される。

また、ホーンとアンビルとは直線的に進行する区間で横シールするので、一定のシール時間が確保されており、シールが確実に行なわれる。

さらに、ホーンおよびアンビルの運動が、包材を挟み始める点で旋回運動から直線運動へ変換され、包材から離れる点で直線運動から旋回運動へ変換される、いわゆるＤモーションであるので、振れが許容されることによってホーンおよびアンビルのシール面を平面で構成することができる。つまり、特許文献１に記載のホーンおよびアンビルのようにシール面を円弧形状にする必要がない。

そして、横シール時のホーンの振れが、ホーンの組立体の後端で増幅されるが、その振れを許容できるだけの空間が確保されているので、他の部位と干渉することは防止される。

本発明の第２観点に係る包装機の横シール装置は、第１観点に係る包装機の横シール装置であって、ホーンは、第１ホーンと第２ホーンとを含んでいる。アンビルは、第１ホーンに対峙する第１アンビルと、第２ホーンに対峙する第２アンビルとを含んでいる。１対の回転体は、第１回転体と第２回転体とで構成されている。第１回転体は、第１ホーンと第２アンビルとが配置されている。第２回転体は、第２ホーンと第１アンビルとが配置されている。第１ホーンと第１アンビルとの対峙、及び第２ホーンと第２アンビルとの対峙は交互に行なわれる。

本発明の第３観点に係る包装機の横シール機構は、第２観点に係る包装機の横シール装置であって、第２アンビルが、第１回転体の回転軸回りに第１ホーンから１８０°離れた位置に配置されている。また、第２ホーンは、第２回転体の回転軸回りに第１アンビルから１８０°離れた位置に配置されている。

本発明の第４観点に係る包装機の横シール装置は、第２観点又は第３観点に係る包装機の横シール装置であって、第１ホーン及び第２ホーンそれぞれには、振動エネルギーを伝える２つ以上の振動素子がシール方向に沿って並ぶように連結されている。この横シール装置では、包材の幅に対応してホーンが長くなっても、ホーン全域に均等な振動エネルギーが伝えられる。

本発明の第５観点に係る包装機の横シール装置は、第１観点に係る包装機の横シール装置であって、ホーンには、振動エネルギーを伝える２つ以上の振動素子がシール方向に沿って並ぶように連結されている。この横シール装置では、包材の幅に対応してホーンが長くなっても、ホーン全域に均等な振動エネルギーが伝えられる。

本発明の第６観点に係る包装機の横シール装置は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る包装機の横シール装置であって、包材の有無を検知する包材検知センサをさらに備えており、包材があることが確認されてから横シールが行なわれる。

この横シール装置では、ホーンは振動エネルギーが強く、包材がない状態で動作するとホーン及びアンビルのどちらか一方が破損する。包材検知センサによって包材があることが確認されてから横シールが行なわれることによって、ホーンとアンビルの破損が防止される。

本発明の横シール装置では、この横シール装置では、１つの回転体に占有空間の大きいホーンと占有空間の小さいアンビルとが互いに必要空間を補うように配置されるので、装置の大型化が抑制される。

本発明の一実施形態に係る包装機１の斜視図。 包装機の製袋包装ユニット５の概略構成を示す斜視図。 横シール機構１７の側面図。 ホーンとアンビルの軌跡の側面図。 第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの斜視図。 第１回転体５０ａに取り付けられた第１ホーン５１ａおよびその周辺部材の斜視図。 共振体５１３の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図。 第１回転体５０ａのトランス搭載部の斜視図。 第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）包装機１の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る包装機１の斜視図である。また、図２は、包装機の製袋包装ユニット５の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２において、包装機１は、組合せ計量機２、製袋包装ユニット５及びフィルム供給ユニット６を備えている。

組合せ計量機２は、被包装物を計量し所定の合計重量になるよう排出する。製袋包装ユニット５は、被包装物の袋詰めを行う本体部分である。フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５に袋となるフィルムＦを供給する。

また、製袋包装ユニット５の前面には操作スイッチ類７が配置されている。操作スイッチ類７を操作する作業者が視認できる位置には、操作状態を示すタッチパネル式ディスプレイ８が配置されている。

組合せ計量機２、製袋包装ユニット５及びフィルム供給ユニット６は、操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８から入力された操作および設定に従って制御される。なお、操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される制御部（図示せず）に接続されており、その制御部が組合せ計量機２および製袋包装ユニット５に設置されている各種センサから必要な情報を取り込み、その情報を各種制御において利用する。

（２）詳細構成
（２−１）組合せ計量機２
組合せ計量機２は、製袋包装ユニット５の上部に配置されており、商品Ｃを計量ホッパで計量した後、これらの計量値を所定の合計重量になるように組み合わせて順次排出する。

（２−２）フィルム供給ユニット６
フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５の成形機構１３に対してシート状のフィルムＦを供給するユニットであって、製袋包装ユニット５に隣接して設けられている。また、フィルム供給ユニット６にはフィルムＦが巻かれたロールがセットされ、このロールからフィルムＦが繰り出される。

（２−３）製袋包装ユニット５
製袋包装ユニット５は、成形機構１３と、プルダウンベルト機構１４と、縦シール機構１５と、横シール機構１７と、横方向駆動機構５５とで構成されている。

成形機構１３は、シート状で送られてくるフィルムＦを筒状に成形する。プルダウンベルト機構１４は、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｍとよぶ）を下方に搬送する。縦シール機構１５は、筒状フィルムＦｍの重ね合わせ部分（合せ目）を縦方向にシールする。

横シール機構１７は、筒状フィルムＦｍを横方向にシールすることで袋の上下端を封止する。横方向駆動機構５５は、横シール機構１７を往復運動させる。

これらの機構は支持フレーム１２によって支えられている。その支持フレーム１２の周囲は、ケーシング９によって覆われている。

（２−３−１）成形機構１３
成形機構１３は、チューブ１３ｂと、フォーマ１３ａとを有している。チューブ１３ｂは、筒形状の部材であり、上下端が開口している。このチューブ１３ｂの上端の開口部には、組合せ計量機２で計量された商品Ｃが投入される。フォーマ１３ａは、チューブ１３ｂを取り囲むように配置されている。フィルムロールから繰り出されてきたシート状のフィルムＦは、フォーマ１３ａとチューブ１３ｂとの間を通るときに筒状に成形される。成形機構１３のチューブ１３ｂやフォーマ１３ａは、製造する袋の大きさに応じて取り替えることができる。

（２−３−２）プルダウンベルト機構１４
図２に示すように、プルダウンベルト機構１４は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍを吸着して下方に連続搬送する機構であって、チューブ１３ｂを挟んで左右両側にそれぞれベルト１４ｃが設けられている。プルダウンベルト機構１４では、吸着機能を有するベルト１４ｃが駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって回転し、筒状フィルムＦｍを下方に運ぶ。なお、図２においては、駆動ローラ１４ａ等を回転させるローラ駆動モータの図示を省略している。

（２−３−３）縦シール機構１５
縦シール機構１５は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍの重なり部分（合せ目）を一定の圧力でチューブ１３ｂに押しつけながら縦に超音波シールする機構である。縦シール機構１５は、チューブ１３ｂの正面側に位置しており、チューブ１３ｂに近づけたり遠ざけたりするための駆動装置（図示せず）も備えている。

（２−３−４）横シール機構１７
図３は横シール機構１７の側面図である。また、図４はホーンとアンビルとの軌跡の側面図である。図４において、横シール機構１７は、第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂを有している。なお、図３における筒状フィルムＦｍの左側に位置する方を第１回転体５０ａ、右側に位置する方を第２回転体５０ｂとする。

第１回転体５０ａには超音波シール用の第１ホーン５１ａが、第２回転体５０ｂには超音波用の第１アンビル５１ｂが取り付けられており、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとをＤ字状に旋回させながら（例えば、図４の点線で示すホーンとアンビルとの軌跡を参照）、筒状フィルムＦｍを挟み込む。

第１ホーン５１ａには３つの振動素子５１１（図５参照）がシール方向に沿って並ぶように連結されており、この３つの振動素子５１１よって第１ホーン５１ａのシール面が振動し、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとによって挟み込まれた筒状フィルムＦｍの一部がシールされる。

また、第１回転体５０ａの回転軸回りに第１ホーン５１ａから１８０°離れた位置に第２アンビル５２ａが配置され、第２回転体５０ｂの回転軸回りに第１アンビル５１ｂから１８０°離れた位置に第２ホーン５２ｂが配置されている。

第２ホーン５２ｂにも３つの振動素子５２１（図５参照）がシール方向に沿って並ぶように連結されており、この３つの振動素子５２１よって第２ホーン５２ｂのシール面が振動し、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとによって挟み込まれた筒状フィルムＦｍの一部がシールされる。

なお、振動素子５１１及び振動素子５２１それぞれの数量は、３つに限定されるものではなく、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂそれぞれの幅が狭い場合は、２つで構成されることも可能である。

また、図４に示すように、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂとは別に固定された場所に、フィルム検知センサ５９が配置されている。フィルム検知センサ５９には、光電センサや、超音波センサなどが適用される。

なお、フィルム検知センサ５９は、必ずしも第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂとは別に固定された場所に配置される必要はなく、第１ホーン５１ａ側および第１アンビル５１ｂ側それぞれに配置されてもよい。その際、フィルム検知センサ５９及びそのセンサ信号の受信機は、第１ホーン５１ａを支持する構造体および第１アンビル５１ｂを支持する構造体それぞれに搭載される。

第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂによるシール段階において、加圧動作に入る直前に筒状フィルムＦｍの有無を確認する。フィルム検知センサ５９のセンサ信号から筒状フィルムＦｍが無いと判断されたとき、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとの隙間が保たれたまま旋回動作するように調節される。それゆえ、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが接触によって破損するような事態は、回避される。

なお、図４には記載していないが、フィルム検知センサ５９及びそのセンサ信号の受信機は、第２ホーン５２ｂを支持する構造体および第２アンビル５２ａを支持する構造体それぞれにも搭載されており、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとが接触によって破損するような事態は回避される。

第１回転体５０ａと第２回転体５０ｂは、駆動モータ（図示せず）によって軸Ｃ１，Ｃ２を中心に回転する。すなわち、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとは軸Ｃ１を中心として、第１アンビル５１ｂと第２ホーン５２ｂとは軸Ｃ２を中心として回転する。

また、図３において、第１回転体５０ａは第１水平移動板６１ａに、第２回転体５０ｂは第２水平移動板６１ｂに支持されている。第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂは、図３に示す横方向駆動機構５５によって互いに近接又は離反する。横方向駆動機構５５は、ボールねじ８０ａ、第１ナット８１、第２ナット８２、第３連結ロッド８５、及び第４連結ロッド８６を有している。

ボールねじ８０ａは、サーボモータ８０（図３参照）によって回転する。第１ナット８１及び第２ナット８２は、ボールねじ８０ａに螺合する。１対の第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａ及び第２水平移動板６１ｂの移動方向に沿って設けられている。第４連結ロッド８６は、第３連結ロッド８５と平行に設けられている。

また、第３連結ロッド８５の先端は第２水平移動板６１ｂの側端面に固定されている。なお、第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａをスライド自在に貫通している。第４連結ロッド８６の先端は第１水平移動板６１ａの側端面に固定されている。

また、ボールねじ８０ａにおいては、第１ナット８１が螺合する部分と、第２ナット８２が螺合する部分とは、互いに逆ねじになっている。

上記の横方向駆動機構５５によって、ボールねじ８０ａが回転することにより、第１水平移動板６１ａ及び第２水平移動板６１ｂが互いに近接したり、離反したりすることが可能となる。

なお、第１水平移動板６１ａから、図３の紙面と垂直方向に所定距離はなれた位置に、もう１つの第１水平移動板６２ａが設けられており、第１水平移動板６１ａと同じ動作をする。同じく、第２水平移動板６１ｂから、図３の紙面と垂直方向に所定距離はなれた位置に、もう１つの第２水平移動板６２ｂが設けられており、第２水平移動板６１ｂと同じ動作をする。

（３）横シール機構１７の詳細構成
（３−１）第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂ
図５は、第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの斜視図である。図５において、第１回転体５０ａは、旋回中心Ｃ１を中心として回転する旋回軸９４及び旋回軸９５と、旋回軸９４に相対回転可能に支持されているレバー９１ｄ及びレバー９２ｄと、旋回軸９５に相対回転可能に支持されているレバー９１ｅ及びレバー９２ｅを含む。

第１ホーン５１ａは、一端がレバー９１ｄの先端に、他端がレバー９１ｅの先端によって支持されており、レバー９１ｄ及びレバー９１ｅが旋回中心Ｃ１を中心として回転するときに共に回転する。

また、第２アンビル５２ａは、一端がレバー９２ｄの先端に、他端がレバー９２ｅの先端によって支持されており、レバー９２ｄ及びレバー９２ｅが旋回中心Ｃ１を中心として回転するときに共に回転する。

第２回転体５０ｂは、旋回中心Ｃ２を中心として回転する旋回軸９６及び旋回軸９７と、旋回軸９６に相対回転可能に支持されているレバー９１ｆ及びレバー９２ｆと、旋回軸９７に相対回転可能に支持されているレバー９１ｇ及びレバー９２ｇを含む。

第１アンビル５１ｂは、一端がレバー９１ｆの先端に、他端がレバー９１ｇの先端によって支持されており、レバー９１ｆ及びレバー９１ｇが旋回中心Ｃ２を中心として回転するときに共に回転する。

また、第２ホーン５２ｂは、一端がレバー９２ｆの先端に、他端がレバー９２ｇの先端によって支持されており、レバー９２ｆ及びレバー９２ｇが旋回中心Ｃ２を中心として回転するときに共に回転する。

第１ホーン５１ａは、筒状フィルムＦｍの幅寸法より長く延び、３つの振動素子５１１がシール方向に沿って並ぶように連結されており、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとに挟み込まれた筒状フィルムＦｍが第１ホーン５１ａの振動によって超音波シールされるようになっている。

また、第２ホーン５２ｂは、筒状フィルムＦｍの幅寸法より長く延び、３つの振動素子５２１がシール方向に沿って並ぶように連結されており、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとに挟み込まれた筒状フィルムＦｍが第２ホーン５２ｂの振動によって超音波シールされるようになっている。

また、旋回軸９４は第１水平移動板６１ａに、旋回軸９５は第１水平移動板６２ａ（図３の奥側）に、旋回軸９６は第２水平移動板６１ｂ、旋回軸９７は第２水平移動板６２ｂ（図３の奥側）に軸支されている。そして、図３に示す横方向駆動機構５５によって、第１水平移動板６１ａ，６２ａが互いに同じ動きをし、第２水平移動板６１ｂ，６２ｂが互いに同じ動きをする。

（３−２）第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂの取り付け構造
図６は、第１回転体５０ａに取り付けられた第１ホーン５１ａおよびその周辺部材の斜視図である。図６において、第１ホーン５１ａ、３つの振動素子５１１、及び４つの円柱状の共振体５１３が１つのユニットとして組み立てられている。説明の便宜上、このユニットをホーンユニット５１と呼ぶ。

３つの振動素子５１１は第１ホーン５１ａの後方にシール方向に沿って等間隔で並ぶように連結されている。そして、共振体５１３が、振動素子５１１を両側から挟むように隣接する位置で第１ホーン５１ａに連結されている。

図７は、共振体５１３の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図である。図７において、本実施形態では、共振体５１３の長軸方向の中央に超音波振動の節が位置しており、この節近傍を保持して第１回転体５０ａの固定することによって、第１ホーン５１ａの安定した駆動を実現している。

具体的には、共振体５１３外周の超音波振動の節位置から径方向にフランジ５１３ａが突出しており、このフランジ５１３ａを介してホーンユニット５１が第１回転体５０ａに固定される。

フランジ５１３ａはパッキン５３１によって側面方向から挟まれている。さらに、フランジ５１３ａ及びパッキン５３１は、ブロック５３３によって覆われている。そして、ブロック５３３の外周面は保持部５１５によって上下から挟まれている。また、ブロック５３３の両側面の一方には保持部５１５が対峙し、他方には保持板５１９が対峙し、保持部５１５と保持板５１９とはブロック５３３を両側から挟むようにネジ止めされている。

さらに、この保持部５１５が固定部５１７にネジ止めされている。固定部５１７は、板状の部材であり、保持部５１５は固定部５１７の後端にネジ止めされている。なお、固定部５１７の後端とは、第１ホーン５１ａから遠い側の端である。

なお、本実施形態では、フランジ５１３ａと保持部５１５とはパッキン５３１及びブロック５３３を介して連結されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、パッキン５３１及びブロック５３３を介在させずに、フランジ５１３ａの外周面を保持部５１５によって上下から挟み、フランジ５１３ａの両面の一方には保持部５１５を対峙させ、他方には保持板５１９を対峙させ、保持部５１５と保持板５１９とでフランジ５１３ａを両面から挟むようにネジ止めする、という構成でもよい。

説明の便宜上、共振体５１３、保持部５１５及び固定部５１７をまとめて固定部材５１０と呼ぶ。なお、図５の第１回転体５０ａ側および図６では、固定部材５１０から固定部５１７が外されているので、具体的形状は、図５の第２回転体５０ｂ側を参照されたい。

図５及び図７に示す通り、固定部材５１０は、ホーンユニット５１を超音波振動の節近傍で、その回転方向前方側および後方側の両側で把持して第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂそれぞれに固定する。それゆえ、各振動素子の後方に固定部材５１０が占有する空間は小さく、装置の大型化が抑制される。

一般に、振動素子５１１の長さは、第１ホーン５１ａを振動させる波長に対応させているので、任意に変えられるものではない。それゆえ、必要なパワーを確保するには振動素子５１１の長さが大きくなり、横シール装置が大型化する傾向にある。特に、生産性（横シールの速度）を上げる目的で２対のホーン＆アンビルが交互に筒状フィルムＦｍを挟んで超音波シールするようにした場合、装置がさらに大型化する。

本実施形態では、既に説明の通り、第１回転体５０ａの回転軸回りに第１ホーン５１ａから１８０°離れた位置に第２アンビル５２ａが配置され、第２回転体５０ｂの回転軸回りに第１アンビル５１ｂから１８０°離れた位置に第２ホーン５２ｂが配置されている。その結果、１つの回転体に占有空間の大きいホーンと占有空間の小さいアンビルとが互いに必要空間を補うように配置されるので、装置の大型化が抑制されている。

第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとは、或いは、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとは、旋回しながら近づき、筒状フィルムＦｍを挟んだ位置から筒状フィルムＦｍを挟んだまま旋回方向に沿って直線的に進行することによって筒状フィルムＦｍに横シールを行い、その後に互いに離れる方向に旋回する。この動作は、一定のシール時間が確保されるので、シールが確実に行なわれる。

また、図４に示すように、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが、或いは、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとが、筒状フィルムＦｍを挟み始める点で旋回運動から直線運動へ変換され、筒状フィルムＦｍから離れる点で直線運動から旋回運動へ変換される、いわゆるＤモーションを行う。

本実施形態の第１回転体５０ａでは、第１ホーン５１ａは軸受機構によって、一端がレバー９１ｄの先端に、他端がレバー９１ｅの先端に振れ自在に支持されている。また、第２アンビル５２ａも軸受機構によって、一端がレバー９２ｄの先端に、他端がレバー９２ｅの先端に振れ自在に支持されている。

同様に、第２回転体５０ｂでは、第１アンビル５１ｂは軸受機構によって、一端がレバー９１ｆの先端に、他端がレバー９１ｇの先端に振れ自在に支持されている。また、第２ホーン５２ｂも軸受機構によって、一端がレバー９２ｆの先端に、他端がレバー９２ｇの先端に振れ自在に支持されている。

その結果、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂのシール面を平面で構成し、且つ、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａのシール面を平面で構成することができる。

なお、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂの振れが、固定部材５１０の後端で増幅されるが、その振れを許容できるだけの空間が第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの周囲に確保されているので、他の部位と干渉することは防止される。

（３−３）電力供給部
第１回転体５０ａの旋回中心Ｃ１の延長上には、第１スリップリング１０１が設けられている。また、第２回転体５０ｂの旋回中心Ｃ２の延長上にも、第２スリップリング１０２が設けられている。

第１スリップリング１０１及び第２スリップリング１０２は、回転導体と固定された導体との間を連続的に電気的に接続する導電回転リングであり、第１スリップリング１０１は、第１回転体５０ａと共に回転する振動素子５１１に電力を供給し、第２スリップリング１０２は、第２回転体５０ｂと共に回転する振動素子５２１に電力を供給する。

一般に、複数の振動素子にスリップリングを介して電力が供給される場合、各振動素子の両極に電力を供給するため複数極に対応可能なスリップリングが必要なるが、メンテナンスフリーで安価なうえに、高耐圧、且つ高速対応可能な水銀型式スリップリングは、２極タイプしか現存しない。

そこで、本実施形態では、第１回転体５０ａに３つのトランス１１１を搭載し、１つの第１スリップリング１０１と各振動素子５１１との間にトランス１１１を介在させた。そして、３つのトランス１１１の一次側巻き線を直列に接続して２極とし、そこに２極タイプの第１スリップリング１０１を介して電力を供給する。そして、２次側では巻き線ごとに振動素子５１１を対応させ、独立した駆動電圧を供給するようにしている。

図８は、第１回転体５０ａのトランス搭載部の斜視図である。図８において、３つのトランス１１１は、板状のトランスホルダ１２１に保持されている。トランスホルダ１２１の対向する長辺それぞれの中央からアーム１３１が旋回中心Ｃ１と平行に延びている。２つのアーム１３１の端部は、板状のスリップリングホルダ１４１を両端から挟むように固定している。スリップリングホルダ１４１には、旋回中心Ｃ１と同心の孔が予め設けられており、その孔の第１スリップリング１０１が保持されている。このような構成によって、非回転側から第１スリップリング１０１を介して回転する３つのトランス１１１に電力を供給している。

なお、第２回転体５０ｂ側の第２スリップリング１０２、３つのトランス１１２、トランスホルダ１２２、アーム１３２、及びスリップリングホルダ１４２の構成も第１回転体５０ａ側と同様であるので、説明は省略する。

図９は、第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。図８に示すように、複数のトランス１１１の一次側巻き線が直列に接続されているので、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型スリップリング、つまり第１スリップリング１０１だけで対応できる。なお、第２回転体５０ｂ側の第２スリップリング１０２、３つのトランス１１２、及び３つの振動素子５２１の構成も第１回転体５０ａ側と同様であるので、説明は省略する。

（３−４）切断機構
切断機構は、第１アンビル５１ｂ及び第２アンビル５２ａの先端部に設けられたカッター７２と、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂに設けられたスライド溝７３とによって構成されている。カッター７２は、筒状フィルムＦｍをシールするタイミングに合わせて、エアシリンダなどの駆動機構によってスライド溝７３に向かって前進させられる。このとき、シール部分の幅方向のほぼ中心位置にカッター７２が押し当てられるので、シールされた部分が切断される。この結果、袋は１個ずつ分割されてシュートコンベア１９（図１参照）に排出される。

（４）包装機１の動作
以下、包装機１の一連の動作について説明する。組合せ計量機２で計量された被包装物（以後、商品Ｃとよぶ）は、チューブ１３ｂの上開口端に順次投下される。このとき、チューブ１３ｂの外周は、商品Ｃを包装するための筒状フィルムＦｍで覆われている。

商品Ｃは、チューブ１３ｂを通過し、チューブ１３ｂの下開口端から排出される。下開口端の下方では、先行して第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが筒状フィルムＦｍを挟んで横シールしており、袋の上部および後続の袋の底部が形成されている。

商品Ｃは、底部がシールされて待機している筒状フィルムＦｍに充填され、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとがその上方を挟んで横シールし、袋の上部および後続の袋の底部を形成する。横シール部は、シールの直後にその中央が切断されて、商品Ｃが詰まった袋が完成する。

（５）特徴
（５−１）
横シール機構１７では、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂと、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａとが旋回しながら筒状フィルムＦｍを搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールを行なう。第２アンビル５２ａは、第１回転体５０ａの回転軸回りに第１ホーン５１ａから１８０°離れた位置に配置されている。また、第２ホーン５２ｂは、第２回転体５０ｂの回転軸回りに第１アンビル５１ｂから１８０°離れた位置に配置されている。第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとの対峙、及び第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとの対峙は、所定の横シール位置で交互に行なわれる。

それゆえ、この横シール装置では、１つの回転体に占有空間の大きいホーンと占有空間の小さいアンビルとが互いに必要空間を補うように配置されるので、装置の大型化が抑制される。

（５−２）
第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとは、及び第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとは、旋回しながら近づき、包材を挟んだ位置から包材を挟んだまま旋回方向に沿って直線的に進行することによって包材に横シールを行い、その後に互いに離れる方向に旋回する。それゆえ、一定のシール時間が確保されており、シールが確実に行なわれる。

（５−３）
第１回転体５０ａでは、第１ホーン５１ａは、一端がレバー９１ｄの先端に、他端がレバー９１ｅの先端に振れ自在に支持されている。また、第２アンビル５２ａも、一端がレバー９２ｄの先端に、他端がレバー９２ｅの先端に振れ自在に支持されている。同様に、第２回転体５０ｂでは、第１アンビル５１ｂは、一端がレバー９１ｆの先端に、他端がレバー９１ｇの先端に振れ自在に支持されている。また、第２ホーン５２ｂも、一端がレバー９２ｆの先端に、他端がレバー９２ｇの先端に振れ自在に支持されている。それゆえ、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂのシール面を平面で構成し、且つ、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａのシール面を平面で構成することができる。

（５−４）
第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂの振れが、固定部材５１０の後端で増幅されるが、その振れを許容できるだけの空間が第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの周囲に確保されているので、他の部位と干渉することは防止される。

（５−５）
第１ホーン５１ａには３つの振動素子５１１がシール方向に沿って並ぶように連結されており、第２ホーン５２ｂにも３つの振動素子５２１がシール方向に沿って並ぶように連結されている。それゆえ、筒状フィルムＦｍの幅に対応してホーンが長くなっても、ホーン全域に均等な振動エネルギーが伝えられる。

（５−６）
横シールは、筒状フィルムＦｍの有無がフィルム検知センサ５９によって検知され、筒状フィルムＦｍがあることが確認されてから行なわれる。それゆえ、ホーンとアンビルの破損が防止される。

以上のように本発明によれば、ホーンとアンビルとが旋回しながら超音波シールする装置の小型化に有用である。

１７ 横シール機構
５０ａ 第１回転体
５０ｂ 第２回転体
５１ａ 第１ホーン
５１ｂ 第１アンビル
５２ａ 第２アンビル
５２ｂ 第２ホーン
５１１ 振動素子
５２１ 振動素子
５９ フィルム検知センサ

ＷＯ２００７／０１２９１７Ａ１

Claims (6)

1. 超音波シール用のホーンとアンビルとがＤ字状に旋回しながら包材を搬送方向と交差する方向に沿って挟み横シールを行なう、包装機の横シール装置であって、
   前記ホーンと前記アンビルとが回転軸回りに所定角度はなれて配置されている１対の回転体を備え、
   前記一対の回転体は、一方の前記回転体の前記ホーンと他方の前記回転体の前記アンビルとが所定の横シール位置で対峙するように回転し、
   前記ホーンと前記アンビルとは、旋回しながら近づき、前記包材を挟んだ位置から前記包材を挟んだまま旋回方向に沿って直線的に進行することによって前記包材に横シールを行い、その後に互いに離れる方向に旋回し、
   さらに前記ホーンと前記アンビルとは、前記直線的に進行する区間で進行方向前後に所定角度の振れが許容される振れ機構を介して、前記回転体に取り付けられており、
   前記ホーンの組立体の後端は前記回転体の回転軸よりもさらに後方に位置し、
   前記ホーンの組立体の後端の周囲に、前記ホーンの振れに伴う前記ホーンの後端の振れを許容する空間が設けられている、
   包装機の横シール装置。
2. 前記ホーンは、第１ホーンと第２ホーンとを含み、
   前記アンビルは、前記第１ホーンに対峙する第１アンビルと、前記第２ホーンに対峙する第２アンビルとを含み
   前記１対の回転体は、前記第１ホーンと前記第２アンビルとが配置される第１回転体と、前記第２ホーンと前記第１アンビルとが配置される第２回転体とで構成され、
   前記第１ホーンと前記第１アンビルとの対峙、及び前記第２ホーンと前記第２アンビルとの対峙が交互に行なわれる、
   請求項１に記載の包装機の横シール装置。
3. 前記第２アンビルは、前記第１回転体の回転軸回りに前記第１ホーンから１８０°離れた位置に配置され、
   前記第２ホーンは、前記第２回転体の回転軸回りに前記第１アンビルから１８０°離れた位置に配置されている、
   請求項２に記載の包装機の横シール装置。
4. 前記第１ホーン及び前記第２ホーンそれぞれには、振動エネルギーを伝える２つ以上の振動素子がシール方向に沿って並ぶように連結されている、
   請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載の包装機の横シール装置。
5. 前記ホーンには、振動エネルギーを伝える２つ以上の振動素子がシール方向に沿って並ぶように連結されている、
   請求項１に記載の包装機の横シール装置。
6. 前記包材の有無を検知する包材検知センサをさらに備え、
   前記包材があることが確認されてから横シールが行なわれる、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の包装機の横シール装置。

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