JP5961826B2 - 包装機における被包装物の定量充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリー式または往復式等包装機における粉体、粒状体または液体など被包装物の定量充填方法に関するものである。

従来の包装機における被包装物の定量充填方法としては、本件出願人が提案した特許第３５５９４８３号公報の定量充填方法がある。この定量充填方法は、被包装物を高精度で定量充填できるという利点を有しているが、包装袋内へ被包装物を充填する充填工程毎に、包装袋を把持するグリップ対を備えた爪ユニット（グリップベース）の重量を測定し、安定時間を設けて計量手段（ロードセル）のゼロ調整を行い、その後、被包装物の充填および計量を行っているため、充填工程に時間を要するものであった。

特許第３５５９４８３号公報

そこで、本発明の課題は、充填工程に要する時間を短縮して生産処理能力を向上させることができる包装機における被包装物の定量充填方法を提供することにある。

上記課題を解決するものは、被包装物を収容する包装袋を把持するグリップ対を備えた複数の爪ユニットと、複数の前記爪ユニットを着脱可能に保持すると共に複数の包装工程毎に前記爪ユニットを間欠移動させるための移動体と、該移動体から分離され前記包装袋に被包装物が充填される前後の前記爪ユニットの重量をそれぞれ計量するための計量手段と、被包装物を前記包装袋内に充填するための充填手段とを有する包装機における被包装物の定量充填方法であって、前記被包装物の包装工程に先立ち、複数の前記爪ユニットをそれぞれ前記移動体にて順次間欠移動させ、前記包装袋に被包装物が充填される前の複数の前記爪ユニットの重量を予め前記計量手段にてそれぞれ計量して個々の前記爪ユニットの重量データをそれぞれ取得すると共に、前記充填手段による被包装物の充填工程では、前記包装袋に被包装物が充填される前の個々の前記爪ユニットの重量を計量することなく、予め取得した前記包装袋に被包装物が充填される前の個々の前記爪ユニットの前記重量データを基にして被包装物が充填され、さらに、前記取得された前記包装袋に被包装物が充填される前の個々の前記爪ユニットの重量データは制御部に格納されており、前記制御部は、被包装物の充填量が設定されると、個々の前記爪ユニット毎の目標重量データ（前記包装袋に被包装物が充填される前の当該爪ユニットの重量＋被包装物の充填量）を算出し、前記充填工程では、当該目標重量データに基づき、前記包装袋に被包装物が充填された当該爪ユニットの重量が前記目標重量になるまで前記充填手段により被包装物が充填されるよう制御することを特徴とする包装機における被包装物の定量充填方法である。

前記充填手段は前記爪ユニットの上方に配され、前記計量手段は昇降手段により昇降可能に構成され、前記計量手段は前記移動体から分離した前記爪ユニットを前記昇降手段により昇降可能に配されており、前記充填手段は、前記昇降手段による前記爪ユニットの上昇時にも被包装物を包装袋内に充填するように制御されていることが好ましい。

請求項１によれば、充填工程毎に個々の爪ユニットの重量を測定してゼロ調整する工程を省略でき、充填工程に要する時間を短縮して生産処理能力を向上させることができる。

請求項２によれば、爪ユニットの上昇時にも被包装物を包装袋内に充填することで、充填工程に要する時間をより短縮して生産処理能力をより向上させることができる。

本発明の包装機における被包装物の定量充填方法の特徴的作用を説明するためのフローチャートである。 本発明の包装機における被包装物の定量充填方法を適用した定量充填装置の一実施例の作用を説明するための制御ブロック図である。 本発明の包装機における被包装物の定量充填方法を適用した定量充填装置の一実施例の作用を説明するための制御ブロック図である。 本発明の包装機における被包装物の定量充填方法を適用したロータリー式包装機の一実施例の平面概略図である。 図４に示した包装機における定量充填装置付近の正面概略図である。 図５の平面概略図である。 図４に示したロータリー式包装機における包装工程の一工程を説明するための斜視図である。 図４に示したロータリー式包装機における包装工程の一工程を説明するための斜視図である。 図４に示したロータリー式包装機における包装工程の一工程を説明するための斜視図である。 図４に示したロータリー式包装機における包装工程の一工程を説明するための斜視図である。 図４に示したロータリー式包装機における包装工程の一工程を説明するための斜視図である。 本発明の包装機における被包装物の定量充填方法による充填作業のタイミングチャートである。

本発明では、被包装物の包装工程に先立ち、複数の爪ユニットをそれぞれ移動体にて順次間欠移動させ、複数の爪ユニットの重量を予め計量手段にてそれぞれ計量して個々の爪ユニットの重量データをそれぞれ取得し、さらに、充填工程では、個々の爪ユニットのみの重量を計量することなく、予め取得した個々の爪ユニットの前記重量データを基にして被包装物が充填されることで、充填工程に要する時間を短縮して生産処理能力の向上を実現した。

本発明の包装機における被包装物の定量充填方法を図１ないし図１２に示した一実施例を用いて説明する。
この実施例の包装機１における被包装物の定量充填方法は、被包装物を収容する包装袋ａを把持するグリップ対２を備えた複数の爪ユニット３と、複数の爪ユニット３を着脱可能に保持すると共に複数の包装工程毎に爪ユニット３を間欠移動させるための移動体４と、移動体４から分離した複数の爪ユニット３の重量をそれぞれ計量するための計量手段５と、被包装物を包装袋ａ内に充填するための充填手段６とを有する包装機１における被包装物の定量充填方法であって、被包装物の包装工程に先立ち、複数の爪ユニット３をそれぞれ移動体４にて順次間欠移動させ、複数の爪ユニット３の重量を予め計量手段５にてそれぞれ計量して個々の爪ユニット３の重量データをそれぞれ取得すると共に、充填手段６による被包装物の充填工程では、個々の爪ユニット３のみの重量を計量することなく、予め取得した個々の爪ユニット３の重量データを基にして被包装物が充填されることを特徴とする包装機における被包装物の定量充填方法である。以下、包装機の構成と共に本発明を詳述する。

包装機１は、図４に示すように、ロータリー式包装機であり、包装袋ａを吊り下げ状に把持するグリップ対２を備えた爪ユニット３を移動体（ターンテーブル）４により間欠的に回転移動させて複数の包装工程に配し被包装物を包装袋ａ内に収容して製品化する装置である。

この包装機１の主な包装工程は、給袋装置により包装袋ａを各グリップ対２に一枚ずつ供給する給袋工程（図７参照）、包装袋ａの袋上開口を開く袋上開口工程（図８参照）、充填手段６により被包装物を充填する充填工程（図９、図１０および図１１参照）、袋口内面に付着する被包装物をエアーで吹き飛ばすための吹飛ばし工程、包装袋内に残留するエアーを排除するエアー抜き工程、シール装置により袋口のヒートシールを施すトップシール工程およびヒートシール部分の冷却を施す冷却シール工程であり、包装袋ａを吊り下げ状に把持したグリップ対２を備えた爪ユニット３が、移動体（ターンテーブル）４により各工程を順次間欠移動することにより、被包装物が包装袋ａ内に充填され包装されて、系外排出工程を経て機外に放出されるように構成されている。

包装袋ａを吊り下げ状に把持するグリップ対２を備えた爪ユニット３は、包装工程数と同数、移動体（ターンテーブル）４の周囲に着脱可能に取り付けられている。

具体的には、移動体４には、図６に示すように、クランプ開閉ユニット７と、クランプ開閉ユニット７のロッド７ａの伸縮により開閉可能な一対のクランプ８が設けられており、このクランプ８が各爪ユニット３に設けられた係止部３ａを両側から挟持することにより、移動体（ターンテーブル）の周囲に爪ユニット３が取り付けられ、他方、クランプ８を外側に向かって開き係止部３ａの挟持を解除することにより、爪ユニット３が移動体４より分離可能となるように構成されている。

計量手段５は、移動体４から分離した複数の爪ユニット３の重量をそれぞれ計量するためのものであり、充填工程を行う部位に配されている。この実施例の計量手段５はロードセルにて構成されており、ロードセル５は、図５に示すように、昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０により昇降可能に構成されている。

ロードセル５の上部には、図５に示すように、ガイドピン９が設けられ、他方、爪ユニット３の下部にはパイプガイド１１が設けられ、計量手段（ロードセル）５が昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０により上昇すると、図９に示すように、パイプガイド１１内にガイドピン９が差し込まれ、移動体４から分離した爪ユニット３が持ち上げられ、爪ユニット３が計量可能に構成されている。

充填手段６は、被包装物を包装袋ａ内に充填するためのものであり、充填工程を行う部位の上方に配されている。充填手段６は、図６に示すように、包装袋ａ内に挿入され被包装物を包装袋ａ内に投入するための充填ジョーゴと、充填ジョーゴ昇降ユニットとを有しており、被包装物の充填に際しては、図９に示すように、充填ジョーゴ昇降ユニットにより充填ジョーゴを下降させて包装袋ａ内に挿入した後、充填作業を行い、充填完了後は、図１１に示すように、充填ジョーゴ昇降ユニットにより充填ジョーゴを上昇させて包装袋ａから引き抜かれるように構成されている。

そして、本発明の第１の特徴的作用は、包装工程に先立って、複数の爪ユニット３をそれぞれ移動体４にて順次間欠移動させ、複数の爪ユニット３の重量を予め計量手段５にてそれぞれ計量して個々の爪ユニット３の重量データをそれぞれ取得する点にある。

具体的には、図１に示すように、包装機１を起動させると、移動体４が間欠的に回転駆動して給袋装置より順次、爪ユニット３のグリップ対２へ包装袋ａが供給される。そして、充填工程に至った爪ユニット３は、移動体４のクランプ８から開放されて移動体４から分離可能な状態になると同時に、計量手段（ロードセル）５が昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０により上昇して爪ユニット３を上昇させる。この状態で爪ユニット３は計量手段（ロードセル）５にて重量測定される。重量測定された包装袋ａを備えた爪ユニット３の重量データは包装機１の制御部（包装機メインＣＰＵ：ＰＬＣ）に格納される。

このような充填工程における動作は、図２に示すように、包装機１の制御部が測定開始信号をロードセルコントローラに送信すると、計量手段（ロードセル）５が爪ユニット３の重量測定を行い、爪ユニット３の重量データが測定完了信号と共にロードセルコントローラから包装機１の制御部へ送信されて格納されることにより行われる。また、包装機１の制御部は、サーボアンプに昇降指令および昇降量を送信すると、昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０により、計量手段（ロードセル）５および爪ユニット３が昇降し、計量手段（ロードセル）５が爪ユニット３を持ち上げた状態で、爪ユニット３の重量が測定され、爪ユニット３の重量データが得られるよう制御する。

一つの爪ユニット３の重量データの測定および包装機１の制御部への格納が完了すると、爪ユニット３は計量手段（ロ−ドセル）５と共に昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０により降下し、クランプ８に捕捉されて移動体４に取り付けられる。

移動体４は、間欠的に回転して次位の爪ユニット３を充填工程に搬送して、包装袋ａを備えた爪ユニット３の重量データの測定および包装機１の制御部への格納が行われる。このような動作を繰り返して、全ての爪ユニット３の重量データの測定および包装機１の制御部への格納が行われる。これにより、移動体４が一回転するとすべての爪ユニット３の重量データが取得される。

なお、この実施例では、包装袋ａを備えた袋有爪ユニット３の重量を爪ユニット３の重量データとしているが、包装袋ａを備える前の爪ユニット３のみの重量を重量データとした方法も本発明の範疇に包含される。

その後、被包装物の包装のために複数の包装工程が順次行われるが、充填手段６による被包装物の充填工程では、従来のように個々の爪ユニット３のみの重量を計量してゼロ調整を行うことなく、予め取得した個々の爪ユニット３の重量データを基にして被包装物が充填される（本発明の第２の特徴的作用）。

具体的には、図１または図３に示すように、取得された個々の爪ユニット３の重量データは包装機１の制御部に格納されており、制御部は被包装物の充填量が設定されると、個々の爪ユニット毎の目標重量データ（当該袋有爪ユニットの重量＋被包装物の充填量）を算出し、ロードセルコントローラにデータ送信する。

充填工程では、これら爪ユニット３毎の目標重量データに基づき、以下のように、当該爪ユニット３の重量が目標重量になるまで充填手段６により被包装物が包装袋ａ内に充填される。

まず、充填する包装袋ａの上端開口が図８に示すように開口しているか否かが検知され、開口している場合は、被包装物の大投入充填が開始される。他方、開口していない場合は、包装袋ａは系外に排出されるかリサイクルされる。

大投入を開始した後、爪ユニット３を上昇させ、大投入が完了したら、小投入充填を開始する。小投入充填の途中から、図１２に示すように計量手段５（ロードセル）にて重量測定を開始し、目標重量に達したら小投入を中止し、正味充填作業が完了する。

このような充填工程における動作は、図３に示すように、包装機１の制御部が各部を制御することにより行なわれる。具体的には、包装機1の制御部が測定開始信号および目標重量データをロードセルコントローラに送信すると、計量手段（ロードセル）5が重量測定を行い、ロードセルコントローラに予め送信されている目標重量データとの比較を行い、一致を確認できた時点で、計測重量データが測定完了信号と共にロードセルコントローラから制御部に送信される。また、包装機１の制御部は、サーボアンプに昇降指令および昇降量を送信すると、昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０により、計量手段（ロードセル）５および爪ユニット３が昇降し、計量手段（ロードセル）５が爪ユニット３を持ち上げた状態で、爪ユニット３の重量が測定され、爪ユニット３の計測重量データが得られるよう制御する。さらに、包装袋ａへの充填制御は、包装機１の制御部から充填手段６（充填機）へ充填指令が送信されることにより行われる。

以上のように、本発明の包装機１における被包装物の定量充填方法によれば、被包装物の包装工程に先立ち、複数の爪ユニット３をそれぞれ移動体４にて順次間欠移動させ、複数の爪ユニット３の重量を予め計量手段５にてそれぞれ計量して個々の爪ユニット３の重量データをそれぞれ取得し、さらに、充填工程では、個々の爪ユニット３のみの重量を計量することなく、予め取得した個々の爪ユニット３の重量データを基にして被包装物が充填されることで、充填工程に要する時間を短縮（約１／２）して生産処理能力を著しく向上させることができる。

また、この実施例の包装機１における被包装物の定量充填方法では、図５に示すように、充填手段（充填機）６は爪ユニット３の上方に配され、計量手段（ロードセル）５は昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０により昇降可能に構成され、さらに、計量手段（ロードセル）５は移動体（ターンテーブル）４から分離した爪ユニット３を昇降可能に配されており、充填手段（充填機）６は、昇降手段１０による爪ユニット３の上昇時にも被包装物を包装袋ａ内に充填するように制御されている。

具体的には、図１２に示すように、充填手段（充填機）６により大投入が行われている間（ｔ１からｔ２の間）に、昇降手段（爪ユニット昇降サーボモータ）１０（サーボタイミング参照）は、ｔ３から爪ユニット３の上昇を開始しており、爪ユニット３の上昇時にも被包装物が包装袋ａ内に充填されている。このような制御は、充填工程毎に爪ユニット３の重量を測定し安定時間を設けて計量手段５（ロードセル）のゼロ調整を行わない本発明により可能となった制御であり、これにより、充填工程に要する時間をより短縮して生産処理能力をより向上させることができる。

１ 包装機
２ グリップ対
３ 爪ユニット
４ 移動体（ターンテーブル）
５ 計量手段（ロードセル）
６ 充填手段（充填機）
７ クランプ開閉ユニット
８ クランプ
９ ガイドピン
１０ 昇降手段（爪ユニット昇降装置）
１１ パイプガイド

Claims (2)

1. 被包装物を収容する包装袋を把持するグリップ対を備えた複数の爪ユニットと、複数の前記爪ユニットを着脱可能に保持すると共に複数の包装工程毎に前記爪ユニットを間欠移動させるための移動体と、該移動体から分離され前記包装袋に被包装物が充填される前後の前記爪ユニットの重量をそれぞれ計量するための計量手段と、被包装物を前記包装袋内に充填するための充填手段とを有する包装機における被包装物の定量充填方法であって、
   前記被包装物の包装工程に先立ち、複数の前記爪ユニットをそれぞれ前記移動体にて順次間欠移動させ、前記包装袋に被包装物が充填される前の複数の前記爪ユニットの重量を予め前記計量手段にてそれぞれ計量して個々の前記爪ユニットの重量データをそれぞれ取得すると共に、
   前記充填手段による被包装物の充填工程では、前記包装袋に被包装物が充填される前の個々の前記爪ユニットの重量を計量することなく、予め取得した前記包装袋に被包装物が充填される前の個々の前記爪ユニットの前記重量データを基にして被包装物が充填され、
   さらに、前記取得された前記包装袋に被包装物が充填される前の個々の前記爪ユニットの重量データは制御部に格納されており、前記制御部は、被包装物の充填量が設定されると、個々の前記爪ユニット毎の目標重量データ（前記包装袋に被包装物が充填される前の当該爪ユニットの重量＋被包装物の充填量）を算出し、
   前記充填工程では、当該目標重量データに基づき、前記包装袋に被包装物が充填された当該爪ユニットの重量が前記目標重量になるまで前記充填手段により被包装物が充填されるよう制御することを特徴とする包装機における被包装物の定量充填方法。
2. 前記充填手段は前記爪ユニットの上方に配され、前記計量手段は昇降手段により昇降可能に構成され、前記計量手段は前記移動体から分離した前記爪ユニットを前記昇降手段により昇降可能に配されており、前記充填手段は、前記昇降手段による前記爪ユニットの上昇時にも被包装物を包装袋内に充填するように制御されている請求項１に記載の包装機における被包装物の定量充填方法。