JP6126394B2 - 製袋充填機のガセット形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載された製袋充填機では、ガセット袋を製作するための横シール装置と折り込み機構とを連動する機構が備えられている。横シール装置には駆動モータが設けられ、横シール装置の支持枠にカムを設け、ガセット爪及び垂直折りガイドを備えた折り込み機構にはカムに連動するカムローラを備えている。
そして、駆動モータによって横シール装置でヒータブロックを開閉作動すると、カムに連動してカムローラを移動させて折り込み機構を連動させ、ガセット爪及び垂直折りガイドを開閉作動させる。これによって、横シーラで角筒状の包材を横シールすると共に折り込み機構で包装筒の側面をガセット折りしてガセット袋を形成するようにしている。
前記横シーラは、第1駆動モータの回転を前記シール部材の開閉動作に変換して包材を加熱シールさせ、
前記折り込み機構は、第2駆動モータに連結された腕部と該腕部に一端が回動可能に支持され且つ他端が前記折り込み部材に接続された作動アームとを備えた第1の往復スライダクランク機構を備え、前記第2駆動モータの回転を前記折り込み部材の開閉動作に変換して包材の折り込みを行い、
前記シール部材の閉作動位置に応じた前記折り込み部材の折り込み位置のデータを予め記憶手段に記憶させ、前記シール部材の閉作動位置に応じて前記折り込み位置のデータを取り出して、制御手段で前記折り込み位置に応じた前記第2駆動モータの回転角度を演算し、該回転角度に応じて前記第2駆動モータを作動させるようにし、
前記制御手段は、前記第2駆動モータと作動アームの他端との距離を折り込み位置のデータとなる可変の第1距離として前記記憶手段から読み取って、前記腕部と作動アームの回動位置に応じて前記第1距離に対応する第2駆動モータの回転角度を演算するようにしたことを特徴とする。
しかも本発明は、シール部材の閉作動位置に応じた折り込み部材の折り込み位置のデータである第1距離を記憶手段から読み取り、第1の往復スライダクランク機構の腕部と作動アームの回動位置からこの折り込み位置に応じた第2駆動モータの回転位置を例えば後述の機構関数の式(1)や(1´)等によって演算することで、第1距離を得る第2駆動モータの回転角度を演算して第2駆動モータをその角度に回転させて第1距離を得るため、適切な折り込み位置を得られる。なお、シール部材の閉作動位置に応じた第1距離を全て距離データとして記憶しておいて、シール部材の閉作動位置データに基づいて出力するようにしてもよい。
本発明は、シール部材の閉作動位置に応じたシール部材の閉作動位置のデータである第2距離を記憶手段から読み取り、第2の往復スライダクランク機構の腕部と作動アームの回動位置からこの閉作動位置に応じた第1駆動モータの回転位置を演算することで、第2距離を得る第1駆動モータの回転角度を例えば所定の運動曲線を有する後述の機構関数の式(2)や(2´)等によって演算して第1駆動モータをその角度に回転させて第2距離を得るため、適切な閉作動位置を得られる。なお、シール部材の閉作動位置のデータである第2距離を全て距離データとして記憶しておいて、シール部材の閉作動位置データに基づいて出力するようにしてもよい。
一次関数で定めることで制御が容易になると共に、横シーラの閉作動位置に応じた折り込み部材の閉作動位置を第1距離x1として記憶手段から取り出すことができ、第2駆動モータの回転角度θ1を設定できる。
折り込み部材を包材に押し込む際、トルク制限手段によって第2駆動モータを設定値以上に上がらないようにすることで、包材にピンホールや破袋が生じることを防止できる。
ガセット折り開始角度設定手段によって折り込み機構の作動開始タイミングを横シーラの作動開始タイミングよりも遅くすることで包材を撓ませることができて、ピンホール等が発生することを防止できる。また、折り込み機構の作動開始タイミングを横シーラよりも早くすることで包材を横シーラで挟持した状態で折り込み部材によってきれいなガセット折り込みを行える。
位置偏差限界値設定手段を設けたことで、制御手段から第2駆動モータに送られた回転角度(θ1)の指令値とエンコーダで検出された回転角度(θ1)の測定値との差が限界値を越える場合には、異常を判断して停止させることで不良なガセット折り込みを防止できる。
しかも、折り込み部材による折り込みに際し、包材の破袋やピンホールが発生しないから、製作されたガセット袋の品質が良く歩留りが高い。
更に、横シーラと折り込み機構との初期位置調整時に、第1及び第2駆動モータを個別に駆動させてシール部材と折り込み部材を微小移動して調整できると共に、包材の品質や横幅や縦幅の寸法等が異なる品種を入力することで、折り込み部材の閉作動位置を演算によって設定できる。
実施形態による製袋充填機について説明する前に、この縦形製袋充填機で製造する包装袋(ガセット袋)Fの一例について図14により説明する。包装袋Fは、扁平面101とガセットが形成された側面102を各一対設け、底部104は四角形平面状であり、その中央に底部シール部105を設けている。扁平面101は中央に縦シール部103が形成されている。底部104の上側には側面102のガセットに沿って下部に折り込みが形成されている。
製袋チューブ2の側方にはシート状のフィルムfを巻回するフィルムロール5が設けられており、フィルムロール5から繰り出されたフィルムfは製袋ガイド4で折り曲げられて製袋チューブ2との間の空間を通って円筒状に成形され、角筒成形部2aによって略角筒状に成形される。
更に製袋チューブ2の角筒成形部2aの下側には、包装袋Fの上部と下部を水平方向にシールする横シーラ11が設けられている。角筒成形部2aと横シーラ11との間には、折り込み機構12が設けられている。
折り込み機構12は、上側の包装筒fにガセットを形成するためのガセット爪部13として一対のガセット爪13a、13bが横シーラ11の上側に進退可能に設けられている。横シーラ11の下側にはガセット折り部14としてガセット折り縦板14a、14bが設けられ、ガセット爪13a、13bと一体に進退して下側の包装袋Fの側面102、102を押して略V字状に折り込む。これら横シーラ11と折り込み機構12がガセット形成装置10を構成する。
図2及び図3は横シーラ11を示すものであり、上述した特許文献1と概略で同一構成を有している。即ち、製袋チューブ2における角筒成形部2aの下側で、角筒成形部2aから繰り出される角筒状の包装筒fに直交する水平面内で包装筒fを挟んで両側に横シーラ11のヒータブロック11a、11bが開閉可能に配設されている。各ヒータブロック11a、11bの両側にはこれらヒータブロック11a、11bに直交する方向に一対の棒状の軸部17、17がそれぞれ設けられ、それぞれ3つの軸受18、18、18で摺動可能に支持されている。
そのため、横シーラ11は往復スライダクランク機構を有しており、第1駆動モータM1の正逆回転によって揺動軸19を揺動させる際、図3でA方向に回動させると両側の各腕部20を介して作動アーム21a、21bは相互に伸張する方向に移動して、支持枠25と摺動枠26及び軸部17、17及び支持枠27とを介して一対のヒータブロック11a、11bが互いに近接する方向に移動して包装袋Fを挟んで横シールする。また、第1駆動モータM1を逆回転させて揺動軸19をB方向に回動させると作動アーム21a、21bは相互に収縮する方向に移動して、支持枠25と摺動枠26及び軸部17、17及び支持枠27とを介して一対のヒータブロック11a、11bを互いに離間させる。
横シーラ11では、下側の包装筒fの上部シール部106を加熱シールすると共にその上側の包装袋Fの底部シール部105を加熱シールし、その後で、上部シール部106と底部シール部105の間を図示しないカッタによって切断する。
図4及び図5において、包装筒fを挟んで対向する位置にガセット爪部13として一対のガセット爪13a、13bが配設されており、各ガセット爪13a、13bの進退方向(開閉方向)はヒータブロック11a、11bの進退方向に直交する方向とされている。各ガセット爪13a、13bを保持する保持部31、31は、略L字形状のアーム32、32を介して一対のガセット折り縦板14a、14bを設けた支持部33、33に連結されており、ガセット折り縦板14a、14bはガセット爪13a、13bと同期して進退する。
各作動アーム37の他端はスライドユニット40の一端部に植設された支軸40aに回転可能に支持されている。スライドユニット40は、固定板35の脚部35aを支持する基板38に設置されたレール39に沿って摺動可能とされている。スライドユニット40の他端部には軸部41を介して略L字状のホルダ42が直交して連結され、ホルダ42は上述したアーム32に連結されている。
そのため、第2駆動モータM2が所定角度θ1回転すると、その出力軸を中心に腕部36が正逆回転して作動アーム37を介して支軸40aがモータM2の出力軸に対して進退するので、スライドユニット40がレール39に沿って進退し、これに連動してガセット爪13a、13bとガセット折り縦板14a、14bが同期して進退して開閉作動を行う。
また、横シーラ11と折り込み機構12の駆動制御はそれぞれ、別個の駆動源である横シール用の第1駆動モータM1とガセット形成用の第2駆動モータM2の回転制御によって行われる。特にガセット爪13a、13b及びガセット折り縦板14a、14bの開閉作動は、制御手段45から第2駆動モータM2に入力するパルス信号によって第2駆動モータM2の回転角度θを指示する。
次に、制御手段45で設定されたガセット爪13a、13b及びガセット折り縦板14a、14bの開放位置から閉鎖位置までの間における第2駆動モータM2の回転角度θ1を、ガセット折りのための指令角度として、その演算方法を以下に説明する。
なお、横シーラ11のヒータブロック11a、11bの閉作動位置に応じた折り込み機構12の折り込み部材の位置データの関係は一次関数に限定されるものではなく、任意の関係式を採用することができる。
第1距離x1は横シーラ11の開放位置から閉鎖位置までに設定された閉作動位置に対応する値であり、複数の第1距離x1を予め測定して記憶手段46に入力しておく。第1距離x1に基づいて第2駆動モータM2の回転角度θ1を求める式を以下に説明する。
(x1+Rcosθ1)2=L2−(Rsinθ1−d)2
L2=(x1+Rcosθ1)2+(Rsinθ1−d)2
=(sin2θ1+cos2θ1)R2+2R(x1cosθ1−dsinθ1)+
(x12+d2)
=R2+2R(x1cosθ1−dsinθ1)+(x12+d2) …(4)
トルク制限手段48は、第2駆動モータM2にかかるトルクをトルクメータによって測定し、測定トルクが予め定めた設定値以上に上がらないように第2駆動モータM2の駆動を制御することで、包材にピンホールや破袋が生じることを防止する。なお、トルクの設
定値は予め記憶手段46に記憶させておく。
また、位置偏差限界値設定手段50は、第2駆動モータM2への回転角度θ1の指令値と実際に指令を受けて回転する回転角度θ1の測定値との差が限界値より大きい場合に停止させる手段である。第2駆動モータM2にエンコーダを設置しておく。図10において、制御手段45から第2駆動モータM2に送信された回転角度θ1の値(PLUS換算)である指令値とエンコーダで検出された回転角度θ1の測定値との差の限界値を予め設定しておく。指令値と測定値の差の値が限界値より大きい場合にはガセット折りをきれいにできないので、異常を判断して停止させる。
まず、包装袋Fの成形に際して、包装袋Fの品種を選択して入力手段44に入力することで、横シーラ11と折り込み機構12の閉作動が開始される。入力信号に応じて、横シーラ11の閉作動位置に応じたガセット爪部13及びガセット折り部14の閉作動位置に関連する第1距離x1のデータが記憶手段46から順次制御手段45に読み出される。
図4で、第2駆動モータM2は回転角度θ1だけ回転することで、各作動アーム37が連動してスライドユニット40及び軸部41がレール39に沿って平行移動する。
このような閉作動を繰り返すことで、横シーラ11のヒータブロック11a、11bの閉作動が進行し、これに応じた各第1距離x1のデータの出力、第1距離x1に基づく第2駆動モータM2の回転角度θ1の増大が進む。
次いで、横シーラ11が包装筒fを挟み込んで加熱シールした後、下側の包装袋Fの上部シール部106と上側の包装筒fの底部シール部105との間をカッタで切断する。
こうして包装袋Fの製造工程の1サイクルが終了する。そして、次の包装袋Fの製造サイクルが開始され、包装筒fを降下させる。
その場合、作動開始タイミングを横シーラ11よりも遅くすることでガセット爪部13及びガセット折り部14で押される包装筒fの側面102を撓ませることができて、ピンホール等が発生することを防止できる。
また、作動開始タイミングを横シーラ11よりも早くすることで包装筒fの側面102をヒータブロック11a、11bで挟持した状態でガセット折りを形成できるためきれいなガセットを形成できる。
そのため、フィルムfの質や包装袋Fの横幅や縦幅等が異なる複数の品種間で、各品種に適したガセット折り込みを行える。
しかも、包装袋Fの品種毎にトルク制限値、ガセット折り開始角度、位置偏差限界値が設定されているので、包装袋Fに破袋やピンホールが発生せずに最適なガセット折りを行える。
また、本実施形態によるガセット形成装置10によれば、第1及び第2駆動モータM1、M2を独立して駆動できるようにしたため、初期設定の位置調整時にガセット爪部13とガセット折り部14の位置を第2駆動モータM2によって微小調整(寸動)でき、横シーラ11においても第1駆動モータM1によって微小調整できるので、位置調整が容易であ
る。
上述した第一実施形態によるガセット形成装置10では、折り込み機構12は横シーラ11の閉作動に応じて、予め記憶しておいた第1距離x1のデータを出力して機構関数の式(1)に基づいて第2駆動モータM2の回転角度θ1を演算し、第2駆動モータM2を回転角度θ1駆動するように制御した。
この場合、包装袋Fの品種に応じて、例えば時間の関数としてヒータブロック11a,11b間の距離に関連する後述の第2距離x2を開放位置から閉鎖位置(シール位置)まで所定間隔で順次設定して記憶手段46に記憶しておき、横シールの開放位置での開始タイミングから閉鎖位置まで順次ヒータブロック11a,11bの閉作動位置における第2距離x2のデータを記憶手段46から取り出し、下記の機構関数の式(2)に基づいて第1駆動モータM1の回転角度θ2を演算して、回転駆動させるようにしてもよい。
図11において、ヒータブロック11a、11bの閉方向移動位置を示す変数である第2距離x2は次式で示される。なお、折り込み機構12の機構関数の(1)式と同様に、横シーラ11に採用した腕部20の長さをR、作動アーム21a、21bの長さをLとした。また、ヒータブロック11a、11b間の中心線をO1とする。
そして、第2距離x2は第1駆動モータM1の揺動軸19と作動アーム21aの他端の支軸25aとの間の作動方向の距離であり、ヒータブロック11aと中心線O1との間の距離に関連する。
そして、中心軸線O1と平行な、揺動軸19から腕部20と作動アーム21aとの連結軸(符号20aとする)までの距離をRsinθ2、中心軸O1に直交する、連結軸20aと支軸25aとの間の距離を√(L2-R2sin2θ)、揺動軸19と連結軸20aとの間の距離をRcosθ2とし、揺動軸19と支軸25aとの間の距離が、上述したヒータブロック11a、11bの閉鎖移動位置を示す変数である第2距離x2である。
(x2+Rcosθ2)2=L2−R2sin2θ2
x22+2Rx2cosθ2+R2cos2θ2=L2−R2sin2θ2
2Rx2cosθ2=L2−R2(sin2θ2+cos2θ2)−x22
図12は折り込み機構12の構成を示すものであり、各機構は第一実施形態と同一の構成を備えているものとする。
そのため、ガセット爪部13及びガセット折り部14の閉作動位置を示す第1距離x1は次式で示される。なお、作動アーム37の長さをL、腕部36の長さをR、第2駆動モータM2から支軸40aまでのガセット爪部13の開閉方向(折り込み作動方向)に直交する方向の距離をd(≠0)とする。
図12から、回転角度θ1と第1距離x1との関係式を示すと次のようになる。
L2−(Rsinθ1−d)2=(x1−Rcosθ1)2
L2−(R2sin2θ1+2Rdsinθ1+d2)=x12−2Rx2cosθ2+R2cos2θ2
L2−R2(sin2θ1+cos2θ1)−d2−x12=2R(dsinθ1−x1cosθ1)
そのため、ヒータブロック11a、11bの閉作動位置について示す第2距離x2は次式で示される。なお、作動アーム21a(21b)の長さをL、腕部20の長さをR、ヒータブロック11a、11bの中心線O1に直交する方向における、第1駆動モータM1の揺動軸19から支軸25aまでの腕部20及び作動アーム21aの開閉方向の距離をx2とし、腕部20の距離をRcosθ2、作動アーム21aの距離を√(L2−R2sin2θ2)とする。
図13から、回転角度θ1と第1距離x1との関係式を示すと次のようになる。
L2−R2sin2θ2=(x2−Rcosθ2)2
L2−R2sin2θ2=x22−2Rx2cosθ2+R2cos2θ2
2Rx2cosθ2=R2(sin2θ2+cos2θ2)+x22−L2
また、折り込み機構12における機構関数の式(1)または(1´)を横シーラ11の第2駆動モータM2の回転角度θ2を求める式に用いてもよく、同様に横シーラ11における機構関数の式(2)または(2´)を折り込み機構12の第1駆動モータM1の回転角度θ1を求める式に用いてもよい。
なお、横シーラ11のヒータブロック11a、11bはシール部材を構成し、折り込み機構12のガセット爪13a、13bとガセット折り縦板14a、14bは折り込み部材を構成する。
また、上述した各実施形態による製袋充填機1のガセット形成装置10では、トルク制限手段48、ガセット折り開始角度設定手段49、位置偏差限界値設定手段50を制御手段45内に設けているとしたが、これに代えてトルク制限手段48、ガセット折り開始角度設定手段49、位置偏差限界値設定手段50の少なくともいずれか1つを設けていてもよい。
2 製袋チューブ
11 横シーラ
10,60 ガセット形成装置
11a,11b ヒータブロック
12 折り込み機構
13 ガセット爪部
13a、13b ガセット爪
14 ガセット折り部
14a,14b ガセット折り縦板
36 腕部
37 作動アーム
40 スライドユニット
41 軸部
45 制御手段
46 記憶手段
48 トルク制限手段
49 ガセット折り開始角度設定手段
50 位置偏差限界値設定手段
f フィルム、包装筒
F 包装袋、ガセット袋
M1 第1駆動モータ
M2 第2駆動モータ
x1 第1距離
x2 第2距離
Claims (9)
- 搬送される包材の送り方向に交差する方向に横シーラのシール部材を開閉することで横シールすると共に、折り込み機構によって折り込み部材を開閉することで前記包材を折り込むようにした製袋充填機のガセット形成装置であって、
前記横シーラは、第1駆動モータの回転を前記シール部材の開閉動作に変換して包材を加熱シールさせ、
前記折り込み機構は、第2駆動モータに連結された腕部と該腕部に一端が回動可能に支持され且つ他端が前記折り込み部材に接続された作動アームとを備えた第1の往復スライダクランク機構を備え、前記第2駆動モータの回転を前記折り込み部材の開閉動作に変換して包材の折り込みを行い、
前記シール部材の閉作動位置に応じた前記折り込み部材の折り込み位置のデータを予め記憶手段に記憶させ、前記シール部材の閉作動位置に応じて前記折り込み位置のデータを取り出して、制御手段で前記折り込み位置に応じた前記第2駆動モータの回転角度を演算し、該回転角度に応じて前記第2駆動モータを作動させるようにし、
前記制御手段は、前記第2駆動モータと作動アームの他端との距離を折り込み位置のデータとなる可変の第1距離として前記記憶手段から読み取って、前記腕部と作動アームの回動位置に応じて前記第1距離に対応する第2駆動モータの回転角度を演算するようにしたことを特徴とする製袋充填機のガセット形成装置。 - 搬送される包材の送り方向に交差する方向に横シーラのシール部材を開閉することで横シールすると共に、折り込み機構によって折り込み部材を開閉することで前記包材を折り込むようにした製袋充填機のガセット形成装置であって、
前記横シーラは、第1駆動モータに連結された腕部と該腕部に一端が回動可能に支持され且つ他端が前記シール部材に接続された作動アームとを備えた第2の往復スライダクランク機構を備え、前記第1駆動モータの回転を前記シール部材の開閉動作に変換して包材を加熱シールさせ、
前記折り込み機構は、第2駆動モータの回転を前記折り込み部材の開閉動作に変換して包材の折り込みを行い、
前記シール部材の閉作動位置に応じた前記折り込み部材の折り込み位置のデータを予め記憶手段に記憶させ、前記シール部材の閉作動位置に応じて前記折り込み位置のデータを取り出して、制御手段で前記折り込み位置に応じた前記第2駆動モータの回転角度を演算し、該回転角度に応じて前記第2駆動モータを作動させるようにし、
前記制御手段は、前記第1駆動モータと作動アームの他端との距離をシール部材の閉鎖作動位置のデータとなる可変の第2距離として前記記憶手段から読み取って、前記腕部と作動アームの回動位置に応じて前記第2距離に対応する第1駆動モータの回転角度を演算して、該回転角度に応じて前記第1駆動モータを作動させるようにしたことを特徴とする製袋充填機のガセット形成装置。 - 前記横シーラは、第1駆動モータに連結された腕部と該腕部に一端が回動可能に支持され且つ他端が前記シール部材に接続された作動アームとを備えた第2の往復スライダクランク機構を備え、
制御手段は、前記第1駆動モータと作動アームの他端との距離をシール部材の閉鎖作動位置のデータとなる可変の第2距離として記憶手段から読み取って、前記腕部と作動アームの回動位置に応じて前記第2距離に対応する第1駆動モータの回転角度を演算して、該回転角度に応じて前記第1駆動モータを作動させるようにした請求項1に記載された製袋充填機のガセット形成装置。 - 前記横シーラの閉作動位置と前記折り込み部材の閉作動位置との関係を予め一次関数で定めておいた請求項1乃至3のいずれか1項に記載された製袋充填機のガセット形成装置。
- 前記制御手段には、前記第2駆動モータのトルクが予め設定したトルクの上限値を超えないように、前記第2駆動モータを停止させるトルク制限手段を設けた請求項1乃至4のいずれか1項に記載された製袋充填機のガセット形成装置。
- 前記制御手段には、前記折り込み機構の閉作動開始タイミングを前記横シーラの閉作動開始タイミングより前後させるガセット折り開始角度設定手段を設けた請求項1乃至5のいずれか1項に記載された製袋充填機のガセット形成装置。
- 前記制御手段には、前記第2駆動モータに送られた前記回転角度θ1の指令値とエンコーダで測定された前記回転角度θ1の測定値との差が予め設定した限界値を超えた場合に前記第2駆動モータを停止させる位置偏差限界値設定手段を設けた請求項1乃至6のいずれか1項に記載された製袋充填機のガセット形成装置。
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