JP6660256B2

JP6660256B2 - 被包装物充填方法及び充填装置

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Publication number: JP6660256B2
Application number: JP2016116732A
Authority: JP
Inventors: 学森野
Original assignee: 東洋自動機株式会社
Priority date: 2016-06-11
Filing date: 2016-06-11
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2036-06-11
Also published as: JP2017218221A

Description

本発明は、袋口を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋の袋口から袋内に、被包装物を充填する被包装物の充填方法及び充填装置に関する。

特許文献１に、水平状態に保持された袋に、複数の被包装物を整列した状態のまま充填する充填装置が記載されている。この充填装置では、水平に置かれたトレイ（供給皿１）に複数の被包装物を整列して載置し、前記トレイを前記袋の開口部（袋口）に向けて移動させ、前記トレイの先端で前記開口部をトレイの輪郭形状に沿った形に広げながら前記トレイを袋内に挿入する。続いて、前記トレイの後方から押さえ部材（押し込み杆８ｃ）を袋内に挿入して前記被包装物を袋内に押し込み、前記トレイ及び押さえ部材を後退させる。前記被包装物は整列した状態のまま袋内に置き残される。

特許文献２に、水平面内で間欠回転するトレイ（トレー３６）に多数の細長の被包装物を整列姿勢で載置し、人手により前記トレイに袋を被せ、続いて人手により前記被包装物を前記トレイから前記袋と共に引き出して袋内に充填する、被包装物の充填方法及び装置が記載されている。この充填方法及び装置によれば、袋内に多数の細長の被包装物を整列姿勢のまま充填することができる。
特許文献３に、水平状態に保持された袋に、不定形の被包装物を充填する充填装置が記載されている。この充填装置では、水平に置かれたトレイ（ホッパー１０７）に不定形の被包装物を載置し、前記トレイに水平状態の保持された袋を被せた後、前記トレイの後方から押さえ部材を前進させて前記被包装物を袋内に押し込む。前記被包装物は、トレイに載置された状態のまま袋に充填される。

特許文献４に、横向きの状態と縦向きの状態の間で旋回しかつ昇降するホッパーにより、袋口を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋に、多数の粒状の被包装物をばら積み状態で充填する充填装置が記載されている。この充填装置では、横向きの状態の前記ホッパーの後端から前記ホッパー内に多数の被包装物を装入した後、前記ホッパーを旋回させて縦向きの状態とし、下降させて前記袋内に深く挿入し、前記ホッパーの下端を開いて前記被包装物の一部を袋内に移し、続いて前記ホッパーを上昇させ、その過程で前記ホッパー内の被包装物を全て袋内に移す。

特許文献５に、袋口を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋に、複数個の被包装物を袋面に平行に積み重ねた状態で充填する充填装置が記載されている。この充填装置は、水平状態と垂直状態の間で旋回するトレイ（回動トレイ１６Ｒ，１６Ｌ）と、前記トレイから被包装物を受け取り、被包装物の姿勢を矯正したうえで袋内に挿入する姿勢矯正装置（姿勢矯正・充填装置５１Ｒ，５１Ｌ）を備える。この充填装置では、複数の被包装物を積み重ねた状態で水平状態の前記トレイ上に置き、前記被包装物の上を押さえ部材で押さえて前記トレイに保持し、前記トレイを旋回させて垂直状態とし、起立状態となった前記被包装物を前記姿勢矯正装置へ送る。続いて、前記姿勢矯正装置で被包装物の姿勢を矯正した後、把持部材で把持し、前記把持部材を下降させて袋内に挿入する。

実公平３−５０００３号公報特開平２−２６９６０３号公報特開平３−４３３２６号公報特許第５５７６１４８号公報特開２０１３−２３７４６６号公報

特許文献１に記載された充填装置は、複数の被包装物を整列した状態のまま袋内に充填できるが、生産性が劣る横型包装機（開口部を横に向けて保持された袋に対し充填等の包装処理を施す包装機）に適用されるもので、これを生産性が高い縦型包装機（開口部を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋に対し充填等の包装処理を施す包装機）に直ちに適用することは困難である。また、袋は一対の吸盤で開口され、その開口部は袋の幅方向端部付近で開口幅（袋の厚み方向の開口幅）が狭くなっているため、袋の最大開口寸法に近いサイズのトレイ（及び被包装物）を開口部から袋内に挿入する場合、トレイの先端が前記開口部に当たって袋が損傷したり、トレイの挿入ができなかったりすることが生じる可能性がある。

特許文献２に記載された充填方法及び装置は、生産性が劣る横型包装機に適用されるもので、生産性が高い縦型包装機には適用が困難であり、また、人手により袋をトレイに被せ、かつ人手により被包装物をトレイから引き出して袋内に充填することが前提のものであり、高い生産性を得ることができない。
特許文献３に記載された充填装置は、生産性が劣る横型包装機に適用されるもので、生産性が高い縦型包装機には適用が困難である。

特許文献４に記載された充填装置は、生産性が高い縦型包装機に適用されるものである。しかし、特許文献４に記載された筒状のホッパーは、多数の粒状の被包装物を袋に充填する場合には有効であるが、例えば袋の最大開口寸法に近いサイズの被包装物を袋に充填しようとした場合には現実的でない。筒状のホッパーにそのような被包装物を収容すること自体に困難が伴い、また、ホッパー下部に付設された錐体部が開くスペースが袋内に必要であるため、そのスペースの分だけ被包装物のサイズを小さくする必要がある。

特許文献５に記載された充填装置は、実質的に２つの装置からなる姿勢矯正装置を備え、被包装物の受け渡し回数が多く、全体構造が複雑化している。そして、袋への被包装物の充填に際しては、前記被包装物を一対の挟持部材で挟み、前記挟持部材及び被包装物を袋内に挿入しているが、このような方法では、例えば袋の最大開口寸法に近いサイズの被包装物を袋に充填することができない。

本発明は、従来の充填装置の問題点に鑑みてなされたもので、トレイを用いた充填方法及び装置を、縦型包装機（開口部を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋に対し充填等の包装処理をほどこす包装機）に適用できるようにすることを主たる目的とする。また、袋の最大開口寸法に近いサイズのトレイを用いた場合でも、支障なくトレイを袋内に装入できるようにすることを他の目的とし、複数個の被包装物を袋に上下方向に重ねた状態で充填できるようにすることをさらに他の目的とする。

本発明に係る被包装物の充填方法は、開口部を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋の前記開口部から袋内にトレイを挿入し、トレイの載置部に収容された被包装物を前記袋に充填する被包装物の充填方法であって、前記トレイは主フレームと左右のサイドフレームからなり、前記主フレームと左右のサイドフレームに囲まれた領域が前記載置部であり、前記トレイの主フレームが水平状態のとき、前記載置部に被包装物を載せる被包装物供給工程と、前記載置部に載せた前記被包装物を前記トレイに付属して設置された保持部材で押さえ、前記被包装物を前記保持部材と前記主フレームの間に挟んで前記載置部に保持する被包装物保持工程と、前記トレイが前記袋の幅方向に平行で水平な軸を中心として旋回して前記主フレームの先端が下向きとなり、前記主フレームが鉛直となるトレイ旋回工程と、前記トレイが下降し、所定の深さまで袋内に挿入されるトレイ下降工程と、前記被包装物の保持が解除される被包装物保持解除工程と、前記トレイが前記被包装物を前記袋内に置き残して上昇し、袋外に退避するトレイ上昇行程からなる。

上記充填方法は、例えば次のような実施の形態を有する。
（１）前記トレイ下降工程において、前記主フレームの先端が前記袋の上縁に達したとき前記主フレームが前記袋の厚み方向の中心部に位置しており、さらに前記トレイが下降して前記サイドフレームの先端部が前記袋内に進入する過程で、前記サイドフレームの先端部及び前記主フレームが前記袋の開口部を前記トレイの輪郭に沿って広げながら袋内に進入する。なお、前記中心部には、厳密な中心だけでなくその近傍が含まれる。
（２）前記トレイ上昇行程の開始までに、上方から前記トレイの載置部内に押さえ部材が挿入され、前記トレイ上昇行程において前記被包装物が前記トレイと共に連れ上がりすることを防止する。
（３）前記被包装物供給工程において、前記載置部に複数個の被包装物を前後方向に並べた状態で載せ、前記複数個の被包装物を前記袋に上下方向に重ねた状態で充填する。

本発明に係る被包装物の充填装置は、開口部を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋の前記開口部から袋内にトレイを挿入し、トレイの載置部に収容された被包装物を前記袋に充填する被包装物の充填装置であって、前記トレイは、主フレームと、前記主フレームの両側縁部から垂直に立ち上がる互いに平行な左右のサイドフレームからなり、前記主フレームと左右のサイドフレームに囲まれた領域が前記載置部であり、前記主フレームは先端部の幅が狭くなるように形成され前記サイドフレームの先端より前方に突出し、前記サイドフレームは先端部が前方側に向けて高さが低くなるように形成され、前記トレイに付属して設置され、保持位置と退避位置の間で移動し、前記保持位置にきたとき、前記載置部に載せられた被包装物を前記主フレームとの間で挟み、これにより前記被包装物を前記載置部に保持し、前記退避位置にきたとき前記被包装物の保持を解除する保持部材と、前記トレイを前記袋の幅方向に平行で水平な軸を中心として旋回させ、前記トレイの姿勢を前記主フレームが水平になる水平状態又は前記主フレームが鉛直となる鉛直状態とするトレイ旋回機構と、前記トレイを前記袋の厚み方向に移動させるトレイ移動機構と、前記トレイを鉛直に昇降させるトレイ昇降機構を備える。

上記充填装置は、例えば次のような実施の形態を有する。
（１）さらに、鉛直に昇降し、下降したとき前記袋に挿入されたトレイの載置部に挿入される押さえ部材と、前記押さえ部材を昇降させる押さえ部材昇降機構を備える。
（２）前記トレイ昇降機構が駆動源として第１サーボモータを、前記トレイ移動機構が駆動源として第２サーボモータを、前記トレイ旋回機構が駆動源として第３サーボモータを、前記押さえ部材昇降機構が駆動源として第４サーボモータを備える。前記第１，第２，第３，第４サーボモータはそれぞれ互いに独立した駆動源である。
（３）前記トレイが前記トレイ旋回機構に設置され、前記第３サーボモータの作動により旋回し、前記トレイ旋回機構が前記トレイ移動機構に設置され、前記第２サーボモータの作動により移動し、前記トレイ移動機構が前記トレイ昇降機構に設置され、前記第１サーボモータの作動により昇降する。

本発明によれば、これまで横型包装機（水平状態に保持された袋へ被包装物を充填する包装機）にしか適用されなかったトレイによる被包装物の充填方式を、縦型包装機（袋口を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋へ被包装物を充填する包装機）に対し適用することができる。
縦型包装機にトレイによる充填方式を適用することにより、縦型包装機でも袋にタイトな状態で被包装物を充填し、あるいは荷くずれしやすい複数の被包装物を、袋内に上下方向に重ねた状態で（荷くずれを生じさせることなく）充填することができるようになる。

また、鉛直状態に旋回させたトレイを袋の厚み方向に移動可能としたことにより、トレイの主フレームを袋内のほぼ中心（開口幅が最も大きい箇所）に位置させ、あるいは、トレイを下降させながらトレイを袋の厚み方向に移動させ、これにより袋の開口部を前記トレイの輪郭に沿って広げながら袋内に進入させることができ、袋に対しトレイから無理な力が掛からず、袋の損傷を防止することができる。

本発明に係る充填装置の斜視図である。図１に示す充填装置におけるトレイ及びその近傍の部材の前方側斜視図（ａ）及び後方側斜視図（ｂ）である。図１に示す充填装置におけるトレイの平面図（ａ）、側面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。図１に示す充填装置におけるトレイの作動を順に示す側面図である。図１に示す充填装置におけるトレイの作動を順に示す側面図である。図１に示す充填装置におけるトレイの作動を順に示す側面図である。図１に示す充填装置におけるトレイの作動を順に示す側面図である。図１に示す充填装置におけるトレイの作動を順に示す側面図である。図１に示す充填装置におけるトレイの作動を順に示す側面図である。図１に示す充填装置におけるトレイの作動を順に示す側面図である。トレイの下降に伴って変化する袋の上縁の開口形状と、前記袋の上縁を含む面におけるトレイの断面形状を示すもので、（ａ）は図７におけるＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は図８におけるＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は図９におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

以下、図１〜１１を参照して、本発明に係る被包装物の充填方法及び充填装置の好ましい実施形態について、具体的に説明する。
図１に示すように、本発明に係る充填装置は、被包装物を載せるトレイ１と、被包装物をトレイ１に保持する保持部材２と、保持部材２を作動させる保持部材作動機構３と、トレイを昇降させる昇降機構４と、トレイ１を水平方向に移動させる移動機構５と、トレイ１を水平な軸を中心に旋回させる旋回機構６と、袋内に入った被包装物を上から押さえる押さえ部材７と、押さえ部材７を昇降させる昇降機構８を備える。この充填装置は、縦型包装機（袋口を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋へ被包装物を充填及びシール等の包装処理を行う包装機）に適用される。図４等に、縦型包装機の一部であるグリッパー９が示されている。

図２，３に示すように、トレイ１は、水平状態のとき底面部を構成する平板状の主フレーム１１と、主フレーム１１の両側縁部から垂直に立ち上がる平板状の左右のサイドフレーム１２，１２からなり、主フレーム１１とサイドフレーム１２，１２により被包装物が収容される載置部が構成される。主フレーム１１は、先端部１１ａを除く部分（基部１１ｂ）では前後方向（図３（ａ）において左側が前、右側が後）に同一幅を有し、左右の側縁部１１ｃ，１１ｃが互いに平行である。先端部１１ａは先になるほど幅が狭くなるように側縁部１１ｃ，１１ｃが内向きに傾斜し、平面視（図３（ａ）参照）で台形状に形成されている。サイドフレーム１２は、先端部１２ａを除く部分（基部１２ｂ）では前後方向（図３（ｂ）において左側が前、右側が後）に同一高さを有する。前記先端部１２ａでは、先になるほど高さが低くなるように上縁部１２ｃが下方（主フレーム１１側）に傾斜し、側面視（図３（ｂ）参照）で略三角形をなしている。主フレーム１１の先端部１１ａは、サイドフレーム１２の先端から突出している。また、左右のサイドフレーム１２，１２は同一形状で互いに平行である。
トレイ１は、図１に示す鉛直状態（主フレーム１１が鉛直）と、図２，３に示す水平状態（主フレーム１１が水平）の間で旋回し、トレイ１が水平状態のとき被包装物が前記載置部に収容される（主フレーム１１の上に載せられる）。

保持部材２は、前記載置部において主フレーム１１と平行に配置され、前記主フレーム１１に対し垂直に移動可能とされた平板状の部材であり、図３（ｂ）に明確に示されているように、前端がサイドフレーム１２の上縁部１２ｃの高さが小さくなり始める箇所に位置している。
保持部材作動機構３は、トレイ１の主フレーム１１及びサイドフレーム１２，１２の周囲を囲むように配置され、一端（図２（ａ）参照）が保持部材２に固定された枠状部材１３と、サイドフレーム１２，１２に設置され、枠状部材１３の昇降（主フレーム１１に対し垂直方向の移動）をガイドするガイド部材１４，１４と、主フレーム１１の裏面に固定された軸状部材１５と、軸状部材１５に固定された固定部材１６と、固定部材１６に板状のブラケット１７を介して固定されたエアシリンダ１８を含み、エアシリンダ１８のピストンロッド１８ａの先端が枠状部材１３（主フレーム１１の外側に位置する部分）に固定されている。エアシリンダ１８が作動することにより、枠状部材１３を介して、保持部材２が前記保持位置（図５参照）と退避位置（図４参照）の間で昇降する。

昇降機構４は、図示しない架台上に設置されたスタンド１９と、スタンド１９に設置された第１サーボモータ２１と、スタンド１９の側面に沿って昇降可能に設置されたスライドプレート２２と、スタンド１９内に配置され、第１サーボモータ２１とスライドプレート２２を連結する伝動機構２３を含む。伝動機構２３は、スタンド１９内に鉛直に配置されたボールねじ軸２４と、ボールねじ軸２４に螺合するボールねじナット２５を含み、取付部材２６を介して、ボールねじナット２５にスライドプレート２２が固定されている。第１サーボモータ２１が作動することにより、ボールねじ軸２４が回転し、ボールねじナット２５、取付部材２６及びスライドプレート２２が鉛直方向に昇降する。なお、スタンド１９の側面に鉛直方向に溝２７が形成され、取付部材２６が溝２７を通ってスタンド１９外に突出し、溝２７に沿って昇降する。

移動機構５は昇降機構４に設置され、昇降機構４の第１サーボモータ２１が作動するのに伴い、移動機構５自体が昇降し、それに伴いトレイ１が昇降する。
移動機構５は、スライドプレート２２に固定されたＬ字型プレート２８と、Ｌ字型プレート２８の水平部２８ａ上に固定されたガイドレール２９と、前記水平部２８ａ上に設置され、ガイドレール２９に沿って水平面内で移動可能なスライドプレート３１と、前記水平部２８ａ上に設置された第２サーボモータ３２と、スライドプレート３１と第２サーボモータ３２を連結する伝動機構３３からなる。ガイドレール２９のガイド方向（スライドプレート３１の移動方向）は、前記縦型包装機のグリッパー９，９に把持された袋の厚み方向（垂直状態となったトレイ１の主プレート１１に対し垂直方向）に設定されている。前記伝動機構３３は、第２サーボモータ３２の回転軸３４に固定されたプーリ３５と、Ｌ字型プレート２８上に回転自在に設置されたプーリ３６と、両プーリ３５，３６に掛け渡されたベルト３７と、プーリ３６に固定されたねじ軸３８を含む。ねじ軸３８はスライドプレート３１に形成されたねじ穴に螺合している。第２サーボモータ３２が作動することにより、プーリ３５，３６が回転し、ねじ軸３８が回転して、スライドプレート３１が水平面内で前記方向に移動する。

旋回機構６は移動機構５に設置され、移動機構５の第２サーボモータ３２が作動するのに伴い、旋回機構６自体が水平面内で移動し、それに伴いトレイ１が水平面内で前記方向に移動する。
旋回機構６は、スライドプレート３１上に固定されたブロック３９と、ブロック３９上に固定されたＬ字型プレート４１と、Ｌ字型プレート４１の鉛直部４１ａに設置された第３サーボモータ４２と、第３サーボモータ４２の回転軸４３と、回転軸４３に固定されたＬ字型の一対のブラケット４４，４４からなる。ブラケット４４，４４は回転軸４３に対し垂直で、一端がトレイ１のサイドフレーム１２，１２の後端（図１においては上端）に固定され、他端は回転軸４３に固定されている。回転軸４３の軸Ｏ（回転中心）は水平で、前記縦型包装機のグリッパー９，９に把持された袋の幅方向に平行方向（トレイ１の主プレート１１に対し平行方向）に設定されている。第３サーボモータ４２が作動することにより、回転軸４３が回転し、ブラケット４４，４４が軸Ｏを中心として回転し、トレイ１が水平状態と鉛直状態の間で旋回する。

昇降機構８は、スタンド１９と同じ架台上に設置されたスタンド４５と、スタンド４５に設置された第４サーボモータ４６と、スタンド４５内に配置され、第４サーボモータ４６と押さえ部材７を連結する伝動機構４７を含む。伝動機構４７は、スタンド４５内に鉛直に配置されたボールねじ軸４８と、ボールねじ軸４８に螺合するボールねじナット４９を含み、取付部材５１を介して、ボールねじナット４９に押さえ部材７が固定されている。第４サーボモータ４６が作動することにより、ボールねじ軸４８が回転し、ボールねじナット４９、取付部材５１及び押さえ部材７が鉛直方向に昇降する。なお、スタンド４５の側面に鉛直方向に溝５２が形成され、取付部材５１が溝５２を通ってスタンド４５外に突出し、溝５２に沿って昇降する。

前記充填装置は、前記縦型包装機の一部として、一対のグリッパー９，９により両側縁部を把持され、袋口を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋へ被包装物を充填するために用いられる。前記縦型包装機は、例えば周知の間欠回転型のロータリー式包装機である。

次に図４〜１１を参照して、本発明に係る充填装置の作動を工程順に説明する。
（１）被包装物供給工程
図４に示すように、トレイ１（主フレーム１１）が水平状態とされ、保持部材２が上方の退避位置に位置している。この状態のとき、トレイ１の後方から、複数個の被包装物５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）がトレイ１の前後方向に並んだ状態で、トレイ１の前記載置部（主フレーム１１とサイドフレーム１２，１２により囲まれる部分）に装入され、同載置部（主フレーム１１）上に収容される（載せられる）。
なお、トレイ１の下方位置に、一対のグリッパー９，９（一方のグリッパー９のみ示されている）が停止している。グリッパー９，９には、袋５４が両側縁部を把持され、開口部を上に向けて吊り下げ状態に保持されている。また、トレイ１の上方位置に、棒状の押さえ部材７が配置されている。この押さえ部材７は上昇したとき図４の位置にあり、下降したとき袋５４内に挿入される（図１０参照）。

（２）被包装物保持工程
図５に示すように、エアシリンダ１８が作動してピストンロッド１８ａが収縮し、保持部材２が下降し前記保持位置にきて、被包装物５３が主フレーム１１と保持部材２の間で挟まれ、被包装物５３が前記載置部に保持される。

（３）トレイ旋回工程及びトレイ移動工程（１回目）
第３サーボモータ４２が作動して回転軸４３が９０度回転し、図６に示すように、トレイ１（主フレーム１１）が軸Ｏを中心に旋回して鉛直状態とされ、トレイ１の先端が下向きとなる。被包装物５３はトレイ１から落下することなく、トレイ１の載置部に上下方向に並んだ状態で保持されている。
また、図６に示すように、第２サーボモータ３２が作動して、トレイ１が水平面内で袋５４の厚み方向（図６において左右方向）に移動し、これによりトレイ１の先端（主フレーム１１の先端）の位置が開口した袋５４の厚み方向の中心部に合わせられる。図６に、トレイ１の移動前（第２サーボモータ３２の作動前）の回転軸４３の位置が２点鎖線で示され、トレイ１の移動後（第２サーボモータ３２の作動終了時点）の回転軸４３の位置が破線で示されている。このトレイ移動工程（中心合わせ）は、後述するトレイ下降工程において主フレーム１１の先端が袋５４の上縁５４ａの高さに達するまでに行われればよい。また、トレイ旋回工程のみでトレイ１の先端（主フレーム１１の先端）が袋５４の厚み方向のほぼ中心に位置するのであれば、このトレイ移動工程（１回目）自体が不要である。

（４）トレイ下降工程
第１サーボモータ２１が作動してスライドプレート２２が下降し、これに伴い、図７に示すようにトレイ１が下降し、その先端部（主フレーム１１の先端部１１ａ）が袋５４の開口部から袋内に挿入される。この時点における袋５４の開口部の一般的な開口形状が、図１１（ａ）に示されている。トレイ１の先端部（主フレーム１１の先端部１１ａ）は先になるほど幅Ｄが狭く、前記トレイ移動工程においてトレイ１の先端部の位置が袋５４の厚み方向の中心部に合わせられ、かつ袋５４の開口部の横幅Ｗは袋５４の厚み方向の中心部に近いほど大きいことから、トレイ１の先端部１１ａは支障なく袋５４の開口部から袋内に進入することができる。
なお、このトレイ下降工程において、第４サーボモータ４６も作動を開始し、押さえ部材７が下降を始める。

（５）トレイ下降工程及びトレイ移動工程（２回目）
図８に示すように、トレイ１がさらに下降してサイドフレーム１２の先端部１２ａが袋５４内に進入する過程で、第２サーボモータ３２が作動して、トレイ１が袋５４の厚み方向に移動する。その移動距離は、袋５４の上縁５４ａの高さにおけるトレイ１の高さ（主フレーム１１の底面からサイドフレーム１２の上縁部１２ｃまでの高さ）をＨとしたとき、前記高さＨのほぼ半分の距離（Ｈ／２）になるように設定することが好ましい。なお、トレイ１の高さＨはトレイ１が下降するのに伴って増大する。トレイ１の移動距離を上記のように設定することにより、図８及び図１１（ｂ）に示すように、袋５４の上縁５４ａの高さにおける前記トレイ１の高さＨの１／２高さの位置を、常に袋５４の厚み方向の中心部に位置させることができる。
このようなトレイ移動工程を設けることにより、トレイ１が袋５４に進入していく過程で、袋５４の開口部（特に袋の幅方向端部付近）は、トレイ１（特にサイドフレーム１２の先端部１２ａの傾斜した上縁部１２ｃ，１２ｃ及び主フレーム１１の基部１１ｂの両側縁部１１ｃ、１１ｃ）により、袋幅方向及び袋の厚み方向にほぼ均等に押し広げられる。図８に、トレイ１の移動前（第２サーボモータ３２の作動前）の回転軸４３の位置が２点鎖線で示され、図８に示す時点での回転軸４３の位置が破線で示されている。

サイドフレーム１２の先端部１２ａが袋５４内に進入し切ったところでトレイ移動工程が終わり、トレイ下降工程は引き続き行われるが、図９に示すように、トレイ１が袋５４内に所定深さまで挿入された時点でトレイ下降工程も終了する。このとき、袋５４の開口部は、図１１（ｃ）に示すように、トレイ１（特にサイドフレーム１２の基部１２ｂの上縁部１２ｃ，１２ｃ及び主フレーム１１の基部１１ｂの両側縁部１１ｃ、１１ｃ）により、トレイ１の最大幅Ｗ_０及び最大高さＨ_０まで押し広げられている。図９に、図８の時点での回転軸４３の位置が２点鎖線で示され、図９に示す時点での回転軸４３の位置が破線で示されている。
この例では、トレイ下降工程の終了時点で、押さえ部材７がトレイ１の前記載置部（主フレーム１１とサイドフレーム１２，１２に囲まれた部分）内に少し進入している。

（６）被包装物保持解除工程
トレイ下降工程の終了後、図１０に示すように、エアシリンダ１８が作動してピストンロッド１８ａが伸張し、保持部材２が退避位置にきて、保持部材２による被包装物５３の保持が解除され、被包装物５３（５３ａ，５３ｂ，５３ｃ）が袋５４内に落下し、上下方向に重なった状態で袋５４内に充填される。
一方、押さえ部材７は、下降を続けてトレイ１の載置部内に深く挿入され、被包装物保持解除工程が終了後、袋５４内の被包装物５３の直上位置に達し、そこで第４サーボモータ４６が停止し、押さえ部材７の下降も停止する。なお、このときの押さえ部材７の下端は、前記載置部内に保持された被包装物５３（図９参照）の上端より下に位置しており、これにより保持解除後に被包装物５３が何らかの理由で落下しなかった（前記載置部内に引っ掛かった）場合でも、当該被包装物５３を下方に押し出すことができる。

（７）トレイ上昇行程
第１サーボモータ２１が逆に作動して、スライドプレート２２が上昇し、これに伴いトレイ１が被包装物５３を袋５４内に置き残して上昇する。被包装物５３の直上に押さえ部材７が位置しているため、被包装物５３がトレイ１と連れ上がりすることが防止され、被包装物５３は袋５４内に置き残される。トレイ１が上昇開始した後の適宜のタイミング（例えばトレイ１が袋５４から抜け出した時点）で第４サーボモータ４６が逆に作動して押さえ部材７が上昇し、元の位置（図４参照）に復帰する。また、トレイ１についても、第１サーボモータ２１、第２サーボモータ３２及び第３サーボモータ４２の作動により、元の位置に復帰し、かつエアシリンダー１８の作動により水平状態となる（図４参照）。
なお、一連の充填工程が終了した後、グリッパー９，９が次の停止位置に移動し、被包装物５３が充填された袋５４に対して次の包装処理（例えば開口部のシール）が施される。

なお、本発明に係る充填装置は、上記の実施形態に限らず、例えば下記のような変更も可能である。
（１）上記の例では、トレイ１の主フレーム１１の先端を袋の厚み方向の中心部に位置させるため、トレイ移動工程（１回目）が行われたが、トレイ旋回工程後の時点ですでに主フレーム１１の先端が袋の厚み方向の中心部に位置しているのであれば、トレイ移動工程（１回目）は省くことができる。
（２）上記の例では、トレイ下降工程が行われている間にトレイ移動工程（２回目）が行われ、このときのトレイ１の移動距離は、トレイ１の下降に伴って大きくなるように（前記移動距離がＨ／２を保つように）設定されていたが、このように厳密に調整された移動形態は必須ではない。ただし、トレイ移動工程が終了した時点で、前記移動距離がＨ_０／２となっていることが好ましい。また、上記の例のようにトレイが袋の最大開口寸法に近いサイズではなく、比較的小さいサイズであれば、このトレイ移動工程（２回目）を省くこともできる。
（３）上記の例では、トレイ上昇行程において、袋押さえ部材３７を被包装物３５の上に配置し、被包装物３５の連れ上がりを防いでいたが、被包装物３５のサイズが比較的小さいなど、連れ上がりが防止できることが確実であれば、袋押さえ部材３７自体を省くことができる。

１トレイ
２保持部材
３保持部材作動機構
４昇降機構
５移動機構
６旋回機構
７押さえ部材
８押さえ部材昇降機構
１１トレイの主フレーム
１２トレイのサイドフレーム
１８エアシリンダ
２１第１サーボモータ
３２第２サーボモータ
４２第３サーボモータ
４３回転軸
４６第４サーボモータ
５４袋
Ｏ回転軸４３の軸（回転中心）

Claims

開口部を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋の前記開口部から袋内にトレイを挿入し、トレイの載置部に収容された被包装物を前記袋に充填する被包装物の充填方法であって、前記トレイは主フレームと左右のサイドフレームからなり、前記主フレームと左右のサイドフレームに囲まれた領域が前記載置部であり、前記トレイの主フレームが水平状態のとき、前記載置部に被包装物を載せる被包装物供給工程と、前記載置部に載せた前記被包装物を前記トレイに付属して設置された保持部材で押さえ、前記被包装物を前記保持部材と前記主フレームの間に挟んで前記載置部に保持する被包装物保持工程と、前記トレイが前記袋の幅方向に平行で水平な軸を中心として旋回して前記主フレームの先端が下向きとなり、前記主フレームが鉛直となるトレイ旋回工程と、前記トレイが下降し、所定の深さまで袋内に挿入されるトレイ下降工程と、前記被包装物の保持が解除される被包装物保持解除工程と、前記トレイが前記被包装物を前記袋内に置き残して上昇し、袋外に退避するトレイ上昇行程からなることを特徴とする被包装物の充填方法。
前記トレイ下降工程において、前記主フレームの先端が前記袋の上縁に達したとき前記主フレームが前記袋の厚み方向の中心部に位置しており、さらに前記トレイが下降して前記サイドフレームの先端部が前記袋内に進入する過程で、前記サイドフレームの先端部及び前記主フレームが前記袋の開口部を前記トレイの輪郭に沿って広げながら袋内に進入することを特徴とする請求項１に記載された被包装物の充填方法。
前記トレイ上昇行程の開始までに、上方から前記トレイの載置部内に押さえ部材が挿入され、前記トレイ上昇行程において前記被包装物が前記トレイと共に連れ上がりすることを防止することを特徴とする請求項１又は２に記載された被包装物の充填方法。
前記被包装物供給工程において、前記載置部に複数個の被包装物を前後方向に並べた状態で載せ、前記複数個の被包装物を前記袋に上下方向に重ねた状態で充填することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された被包装物の充填方法。
開口部を上に向けて吊り下げ状態に保持された袋の前記開口部から袋内にトレイを挿入し、トレイの載置部に収容された被包装物を前記袋に充填する被包装物の充填装置において、前記トレイは、主フレームと、前記主フレームの両側縁部から垂直に立ち上がる互いに平行な左右のサイドフレームからなり、前記主フレームと左右のサイドフレームに囲まれた領域が前記載置部であり、前記主フレームは先端部の幅が狭くなるように形成され前記サイドフレームの先端より前方に突出し、前記サイドフレームは先端部が前方側に向けて高さが低くなるように形成され、前記トレイに付属して設置され、保持位置と退避位置の間で移動し、前記保持位置にきたとき、前記載置部に載せられた被包装物を前記主フレームとの間で挟み、これにより前記被包装物を前記載置部に保持し、前記退避位置にきたとき前記被包装物の保持を解除する保持部材と、前記トレイを水平で前記袋の幅方向に平行な軸を中心として旋回させ、前記トレイの姿勢を前記主フレームが水平になる水平状態又は前記主フレームが鉛直となる鉛直状態とするトレイ旋回機構と、前記トレイを前記袋の厚み方向に移動させるトレイ移動機構と、前記トレイを鉛直に昇降させるトレイ昇降機構を備えることを特徴とする被包装物の充填装置。
さらに、鉛直に昇降し、下降したとき前記袋に挿入された前記トレイの載置部内に挿入される押さえ部材と、前記押さえ部材を昇降させる押さえ部材昇降機構を備えることを特徴とする請求項５に記載された被包装物の充填装置。
前記トレイ昇降機構が駆動源として第１サーボモータを、前記トレイ移動機構が駆動源として第２サーボモータを、前記トレイ旋回機構が駆動源として第３サーボモータを、前記押さえ部材昇降機構が駆動源として第４サーボモータを備え、前記第１，第２，第３，第４サーボモータがそれぞれ互いに独立した駆動源であることを特徴とする請求項６に記載された被包装物の充填装置。
前記トレイが前記トレイ旋回機構に設置され、前記第３サーボモータの作動により旋回し、前記トレイ旋回機構が前記トレイ移動機構に設置され、前記第２サーボモータの作動により移動し、前記トレイ移動機構が前記トレイ昇降機構に設置され、前記第１サーボモータの作動により昇降することを特徴とする請求項７に記載された被包装物の充填装置。