JP6379522B2 - 開口機構、及び開口機構を備えた成形加工機 - Google Patents

Description

本発明は、袋状体の袋口を開口させる開口機構、及び開口機構を備えた成形加工機に関する。

従来、スタンディングパウチや平パウチ等の袋状体の製造時や袋状体内への内容物の充填時等の様々な場面において、袋状体の袋口を広げて開口させる必要が生じることがある。そして、このような袋口を開口させる開口機構の一例として、上下一対のバキュームパッドによって袋口の上面側及び下面側をそれぞれ吸着した後、これら上下一対のバキュームパッドを離間させることにより、袋口を広げて開口させる開口機構が一般に知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−１６８７５６号公報

ところが、特許文献１に記載されるような開口機構では、袋口を開口させるにあたって、上下一対のバキュームパッドを袋口に接近させ、袋口の上面側及び下面側をそれぞれ吸着し、その後、上下一対のバキュームパッドを離間させる等、複雑な動作や制御を必要とすることから、開口機構の構造が複雑になり、その結果、開口機構のコストが高くなるという問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構造かつ低コストで、迅速かつ確実に袋状体の袋口を開口させる開口機構、及び開口機構を備えた成形加工機を提供することを目的とするものである。

本発明の開口機構は、袋状体の袋口を開口させる開口機構であって、ワーク搬送路を挟んで対向して配置され、前記ワーク搬送路側にそれぞれ膨出した一対の湾曲壁面と、前記各湾曲壁面に向けて流体をそれぞれ噴出する一対の噴出ノズルと、を備え、前記一対の噴出ノズルの一方は、当該噴出ノズルから噴出された流体が前記一対の湾曲壁面の一方に沿って流れるように、前記一対の湾曲壁面の一方に向けて流体を噴出するように設置され、前記一対の噴出ノズルの他方は、当該噴出ノズルから噴出された流体が前記一対の湾曲壁面の他方に沿って流れるように、前記一対の湾曲壁面の他方に向けて流体を噴出するように設置されていることにより、前記課題を解決するものである。
本発明の成形加工機は、前記開口機構と、前記袋状体に熱加工を施す加熱手段とを備える成形加工機であって、前記湾曲壁面を挟んで前記噴出ノズルの反対側に配置された加熱金型を有することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る発明によれば、ワーク搬送路を挟んで対向して配置されワーク搬送路側にそれぞれ膨出した一対の湾曲壁面と、各湾曲壁面に向けて流体をそれぞれ噴出する一対の噴出ノズルとを備えることにより、噴出ノズルから噴出された流体が湾曲壁面に沿って流れるコアンダ効果を利用して、一方の湾曲壁面側に向けて袋口の一部を移動させるとともに、他方の湾曲壁面側に向けて袋口の他の一部を移動させ、袋口を広げることが可能であるため、簡素な構造で袋口を迅速かつ確実に開口させることができる。

本請求項２に係る発明によれば、湾曲壁面を挟んで噴出ノズルの反対側に排出部を設けることにより、噴出ノズルから噴出された流体の流れが整えられ、コアンダ効果を安定して生じさせることができる。
本請求項３に係る発明によれば、搬送部の少なくとも一部が横方向に向けて移動可能に設けられることにより、袋状体を膨らませた場合等、横方向における袋状体の幅寸法が変化した場合であっても、袋状体の幅寸法の変化に追従して搬送部が横方向に移動するため、袋状体と搬送部との間の接触が維持され、袋状体の搬送の確実性を向上することができる。
本請求項４に係る発明によれば、湾曲壁面を挟んで噴出ノズルの反対側に加熱金型を設けることにより、噴出ノズルから噴出された流体を利用して袋状体を膨らませることで、袋状体を加熱金型に接触させることが可能であるため、簡素な構造で袋状体に加熱処理を施すことができる。
請求項５に係る発明によれば、開口機構に隣接して設けられた冷却手段を更に備えることにより、加熱金型を用いた加熱処理に起因した袋状体の熱を除去することが可能であるため、熱を持った状態で袋状体を後工程に移行した場合に生じがちな溶着等の袋状体の変形を防止することができる。

成形加工機をワーク搬送路側から見て示す平面図。 成形加工機を示す断面図。 加熱成形ステーションをワーク搬送路側から見て示す平面図。 加熱成形ステーションを示す断面図。 湾曲壁面及び噴出ノズル付近を拡大して示す説明図。 パウチ成形方法の第１工程を示す断面図。 パウチ成形方法の第２工程を示す断面図。 パウチ成形方法の第３工程を示す断面図。

以下に、本発明の一実施形態に係る成形加工機１０について、図１〜図８に基づいて説明する。

まず、成形加工機１０は、袋状体としてのパウチＰにエンボス加工等の立体張出成形を施すものであり、図１や図２に示すように、パウチＰに加熱処理を施す加熱成形ステーション１００と、ワーク搬送方向Ｘ１における加熱成形ステーション１００の下流側に設置され、パウチＰに冷却処理を施す冷却ステーション２００とを備えている。

以下に、加熱成形ステーション１００について、主に図３や図４を用いて説明する。

まず、加熱成形ステーション１００は、図３や図４に示すように、パウチ袋口Ｐ１を開口させる開口機構１１０と、パウチ胴部のパウチ上面部Ｐ２及びパウチ下面部Ｐ３に加熱処理を施す加熱手段１２０とを有している。

開口機構１１０は、図３や図４に示すように、ワーク搬送路Ｒを挟んで対向して配置され、ワーク搬送路Ｒ側に膨出した一対の湾曲壁面１１１と、湾曲壁面１１１に向けて温風をそれぞれ噴出する一対の噴出ノズル１１２と、噴出ノズル１１２から噴出された温風を排出する複数の排出部１１３と、ワーク搬送方向Ｘ１に沿ってパウチＰを搬送する複数の搬送ローラ１１４とを有している。

まず、湾曲壁面１１１は、図４に示すように、ワーク搬送路Ｒの上下に配置された上側加熱側ベース１３０及び下側加熱側ベース１４０に、ワーク搬送路Ｒ側に面した状態でそれぞれ形成されている。各湾曲壁面１１１は、図５に示すように、ワーク搬送方向Ｘ１の下流側から上流側に向けてワーク搬送路Ｒ側に接近する第１部分１１１ａと、ワーク搬送方向Ｘ１の下流側から上流側に向けてワーク搬送路Ｒ側から遠ざかる第２部分１１１ｂとを有している。各湾曲壁面１１１の断面形状は、ワーク搬送方向Ｘ１に直交する横方向Ｘ２において一定に形成されている。

また、噴出ノズル１１２は、図４に示すように、湾曲壁面１１１の下流側において、上側加熱側ベース１３０及び下側加熱側ベース１４０にそれぞれ形成されたスリット状の扁平ノズルである。各噴出ノズル１１２は、ホース（図示しない）等を介して温風供給源（図示しない）に接続されている。

また、排出部１１３は、図３や図４に示すように、湾曲壁面１１１の上流側において、上側加熱側ベース１３０及び下側加熱側ベース１４０に形成された孔である。排出部１１３は、図３に示すように、横方向Ｘ２における湾曲壁面１１１の長さに対応して、横方向Ｘ２に沿って並べて複数形成されている。なお、本実施形態においては、上側加熱側ベース１３０及び下側加熱側ベース１４０が存在することから、排出部１１３を孔状に設けたが、排出部１１３の具体的態様は、湾曲壁面１１１を挟んで噴出ノズル１１２の反対側において、噴出ノズル１１２から噴出された温風を良好に排出するものであれば如何なるものでもよい。

また、搬送ローラ１１４は、図３に示すように、ワーク搬送路Ｒの横方向Ｘ２の両側において、ワーク搬送方向Ｘ１に沿って複数配置されたローラである。各搬送ローラ１１４は、上下一対のローラからなり、横方向Ｘ２（搬送ローラ１１４の回転軸）に沿って移動可能に構成されている。これら搬送ローラ１１４の駆動は、パルスモータ（図示しない）等によって制御されている。

また、加熱手段１２０は、一対の加熱金型１２１を有している。一対の加熱金型１２１は、図４に示すように、開口機構１１０の上流側において、ワーク搬送路Ｒを挟んで上下に対向した状態で、上側加熱側ベース１３０及び下側加熱側ベース１４０にそれぞれ固定されている。各加熱金型１２１は、加熱源（図示しない）に接続されている。なお、各加熱金型１２１を上下方向に移動可能に設けてもよい。

次に、冷却ステーション２００について、図１および図２を用いて説明する。

冷却ステーション２００は、図１や図２に示すように、ワーク搬送路Ｒを挟んで対向配置された一対の冷却ブロック２１０と、ワーク搬送路Ｒに向けて冷風を噴出する冷却用ノズル２２０と、ワーク搬送方向Ｘ１に沿ってパウチＰを搬送する複数の搬送ローラ２３０とを有している。

まず、冷却ブロック２１０は、図２に示すように、上側冷却側ベース２４０及び下側冷却側ベース２５０にそれぞれ固定されている。

また、冷却用ノズル２２０は、図１に示すように、上側冷却側ベース２４０に形成されたスリット状の扁平ノズルであり、ワーク搬送路Ｒに対して斜め上方から冷風を噴出する。冷却用ノズル２２０は、ホース（図示しない）等を介して冷風供給源（図示しない）に接続されている。

また、搬送ローラ２３０は、上述した搬送ローラ１１４と同様に構成されたものであり、ワーク搬送路Ｒの横方向Ｘ２の両側において、ワーク搬送方向Ｘ１に沿って複数配置されている。

次に、成形加工機１０を用いたパウチＰの成形方法を図５〜図８に基づいて説明する。

まず、パウチ底部Ｐ４にシール加工を予め施したパウチＰを成形加工機１０にセットし、搬送ローラ１１４を駆動することで、パウチＰを所定位置まで移動させ、搬送ローラ１１４の駆動を一旦停止する。

ここで、図６に示すように、前記所定位置においては、パウチ袋口Ｐ１が上下の湾曲壁面１１１間に位置し、また、パウチ上面部Ｐ２及びパウチ下面部Ｐ３が上下の加熱金型１２１間に位置し、また、パウチ底部Ｐ４が加熱金型１２１の外側（上流側）に位置する。なお、後述するコアンダ効果によってパウチ袋口Ｐ１を良好に広げるためには、図６に示すように、各湾曲壁面１１１の頂点を上下に結んだラインＬ上にパウチ袋口Ｐ１の先端を位置させる、または、ラインＬよりも上流側にパウチ袋口Ｐ１の先端を位置させるのが好ましい。

次に、図５や図７から分かるように、各噴出ノズル１１２から温風Ａを噴出すると、コアンダ効果によって温風Ａが各湾曲壁面１１１に沿って流れ、パウチ袋口Ｐ１の上側部分が上側の湾曲壁面１１１側に向けて移動するとともに、パウチ袋口Ｐ１の下側部分が下側の湾曲壁面１１１側に向けて移動する。その結果、パウチ袋口Ｐ１が開かれ、温風ＡがパウチＰに入り込んで袋状のパウチＰが膨らみ、パウチ上面部Ｐ２及びパウチ下面部Ｐ３が各加熱金型１２１に接触して、パウチＰに立体張出加工が施される。

なお、この際、パウチ底部Ｐ４は加熱金型１２１の外側（上流側）に位置するため、パウチ底部Ｐ４付近に不用意な溶着や変形が生じることはない。また、このようにパウチ底部Ｐ４付近における溶着や変形を回避するために、一対の加熱金型１２１間の間隔が上流側に向けて拡がるように、一対の加熱金型１２１を形成してもよい。

また、パウチＰが温風によって膨らんだ際には横方向Ｘ２におけるパウチＰの幅が小さくなるが、各搬送ローラ１１４が横方向Ｘ２に沿って移動可能に構成されているため、パウチＰの幅の縮小に追従して各搬送ローラ１１４が横方向Ｘ２の内側に移動し、搬送ローラ１１４とパウチＰとの接触が維持される。

最後に、搬送ローラ１１４、２３０を駆動することで、パウチＰを冷却ステーション２００に移動し、上下の冷却ブロック２１０や冷却用ノズル２２０から噴出される冷風によって、パウチＰの熱を除去する。

上述したように、本実施形態においては、パウチＰの製袋後に加熱金型１２１によってパウチ胴部（パウチ上面部Ｐ２、パウチ下面部Ｐ３）に立体張出成形を施すことが可能であるため、パウチＰの製袋後に所望の加工内容に応じて加熱金型１２１を取り替えることができ、また、パウチ胴部（パウチ上面部Ｐ２、パウチ下面部Ｐ３）全面に立体張出成形を施すことができる。また、パウチ上面部Ｐ２及びパウチ下面部Ｐ３に異なる立体張出成形を施すこともできる。

なお、上述した実施形態においては、本発明の開口機構を成形加工機に適用した例を説明したが、開口機構の適用箇所はこれに限定されず、例えば、本発明の開口機構を袋状体の内部検査を行うために袋口を開口させる場合や、袋状体の内容物の充填時において袋口を開口させる場合、流体充填によるパウチピンホールチェックの場合等に用いてもよい。また、冷却ステーションにおいても、本発明の開口機構を適用し、コアンダ効果を利用して袋状体の袋口を開くようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、開口機構を用いて袋状体の袋口を開口させる前に、袋状体の底部に予めシール加工を施した。これは、開口機構の噴出ノズルから噴出される温風を利用して袋状体を膨らませるためであり、袋状体を膨らませることなく袋口を開口させる目的で開口機構を用いる場合であれば、予め底部にシール加工を施す必要はない。

また、上述した実施形態では、噴出ノズルから噴出される流体が温風であるものとして説明したが、噴出ノズルから噴出される流体は、コアンダ効果を生じさせるものであれば、空気等の気体や液体等の如何なるものでもよく、また、流体の温度についても、実施態様に応じて任意に設定すればよい。

また、上述した実施形態では、袋状体がパウチであるものとして説明したが、袋状体の具体的種類は、袋口を有する袋状のものであれば如何なるものでもよい。

また、上述した実施形態では、袋状体をワーク搬送方向に搬送する搬送部が、横方向に移動可能なローラであるものとして説明した。しかしながら、搬送部の具体的態様は、横方向における袋状体の幅寸法が変化した場合であっても袋状体と搬送部との間の接触が維持されるように、少なくとも一部が横方向に移動可能なものであれば、如何なるものでもよく、例えば、シリコン等の弾性素材から成り、少なくとも一部が横方向に弾性変形可能なものであってもよい。

１０ ・・・ 成形加工機
１００ ・・・ 加熱成形ステーション
１１０ ・・・ 開口機構
１１１ ・・・ 湾曲壁面
１１１ａ ・・・ 第１部分
１１１ｂ ・・・ 第２部分
１１２ ・・・ 噴出ノズル
１１３ ・・・ 排出部
１１４ ・・・ 搬送ローラ（搬送手段）
１２０ ・・・ 加熱手段
１２１ ・・・ 加熱金型
１３０ ・・・ 上側加熱側ベース
１４０ ・・・ 下側加熱側ベース
２００ ・・・ 冷却ステーション
２１０ ・・・ 冷却ブロック
２２０ ・・・ 冷却用ノズル
２３０ ・・・ 搬送ローラ
２４０ ・・・ 上側冷却側ベース
２５０ ・・・ 下側冷却側ベース
Ｒ ・・・ ワーク搬送路
Ｘ１ ・・・ 搬送方向
Ｘ２ ・・・ 横方向
Ｐ ・・・ パウチ（袋状体）
Ｐ１ ・・・ パウチ袋口
Ｐ２ ・・・ パウチ上面部
Ｐ３ ・・・ パウチ下面部
Ｐ４ ・・・ パウチ底部
Ａ ・・・ 空気の流れ

Claims (5)

1. 袋状体の袋口を開口させる開口機構であって、
   ワーク搬送路を挟んで対向して配置され、前記ワーク搬送路側にそれぞれ膨出した一対の湾曲壁面と、
   前記各湾曲壁面に向けて流体をそれぞれ噴出する一対の噴出ノズルと、
   を備え、
   前記一対の噴出ノズルの一方は、当該噴出ノズルから噴出された流体が前記一対の湾曲壁面の一方に沿って流れるように、前記一対の湾曲壁面の一方に向けて流体を噴出するように設置され、
   前記一対の噴出ノズルの他方は、当該噴出ノズルから噴出された流体が前記一対の湾曲壁面の他方に沿って流れるように、前記一対の湾曲壁面の他方に向けて流体を噴出するように設置されていることを特徴とする開口機構。
2. 前記噴出ノズルから噴出された流体を排出する排出部を更に備え、
   前記排出部は、前記湾曲壁面を挟んで前記噴出ノズルの反対側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の開口機構。
3. 前記ワーク搬送路に沿って搬送する搬送手段を更に備え、
   前記搬送手段は、前記ワーク搬送路の横方向両側に配置された搬送部を有し、
   前記搬送部は、少なくとも一部が横方向に向けて移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開口機構。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の開口機構と、前記袋状体に熱加工を施す加熱手段とを備える成形加工機であって、
   前記加熱手段は、前記湾曲壁面を挟んで前記噴出ノズルの反対側に配置された加熱金型を有することを特徴とする成形加工機。
5. 前記開口機構に隣接して設けられた冷却手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の成形加工機。

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