JP6826270B2 - 折畳み箱詰め装置およびそれを用いた折畳み箱詰め方法 - Google Patents
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Description
(i)連続包装体の折り重なりが進むと、それらの重量により包装体が扁平化し見掛けの厚みが減少すると同時に、連続包装体の折り重なりにより隙間が圧縮され、「パウチ標準厚みt×集積段数m」で決まる計算上の高さに比べて徐々に低くなっていく。
逆に、積層上面は徐々に圧縮され計算上の高さより低くなるため、その先端から折り返し位置までの寸法は徐々に増える。
ア)折畳み位置がずれて、シールピッチの中間部分の中身格納部を折畳み、さらにこの上に連続包装体を積み重ねていくと、その重量による圧力で、シールが破れ破袋する可能性がある。
イ)内容物格納部を折り返した際、この部分を平坦化するための押えユニットで押し付けると、内容物の内圧が高まり、弱シール部が破壊される欠陥も発生する。
前記リフト部の上昇ピッチを、前記ピッチ測定ユニットによって計測された総箱詰め数に応じて数段階に区分して設定可能な制御手段にて設定できるようにすることを特徴とする折畳み箱詰め方法である。
なお、H=(1〜1.8)×P×cos(θ/2)とする理由は、スイングアーム先端から突き出る連続包装体の長さを「連続包装体のピッチ×1〜1.8倍」の範囲に制御することがピッチシール部での折畳みに好適であることを見出したことによるものであり、この範囲を逸脱するとピッチシール部での折り返しが難しくなる。
図1〜図3は本実施形態に係る折畳み箱詰め装置の説明図である。
従来、連続包装体の折畳み箱詰め装置において作業する際に、当該連続包装体の折り位置のズレを発生させないようにするため、箱詰め数の増加に伴い積層高さが減少することにより生じる、スイングアーム先端からの連続包装体の突出量が長くなることを、作業者が時々目視監視していた。
図5は、横シール部における折り返し条件の説明図である。
連続包装体の横シール位置で折り返しが可能な場合:
Hmin+αm≦Hmax ・・・(6)
Hmin+αm>Hmax ・・・(7)
αm≦0.8×P×cos(θ/2) ・・・(8-1)
αm>0.8×P×cos(θ/2) ・・・(8-2)
αml=0.8×P×cos(θ/2) ・・・(8-3)
これらの式より、関係式(2)で示した折り位置を連続包装体の横シール位置に保つための条件式は、圧縮量αmが以下の範囲であることと等価である。
図6に示すように、箱詰めが完了した際、反転位置にあるスイングアーム先端と積層上面までの高さHkを測定する。積層された連続包装体の総圧縮量αkは、以下の式で求めることができる。
αk=t×z−κ×t×z
∴αk=Hk−Hmin ・・・(10)
この圧縮量αkについて、前記関係式(8-3)で求めることができる圧縮量のクリティカル条件αmlとの大小を比較し、総箱詰め数の区分が必要か否か、また区分する場合の区分数を求める。
リフトの上昇ピッチをパウチの標準厚さtで上昇させても、箱詰めが完了した時に、Hk≦Hmaxであるため、区分しなくても折り位置は横シール位置になる。
なお、αk=αmlの場合、Hk=αml+Hmin=1.8×P×cos(θ/2)=Hmaxとなる。
所定の総箱詰め数の箱詰めが完了するまでに、Hk>Hmaxとなり、折り位置が横シール位置からずれてしまう。したがって、箱詰め途中でリフトの上昇ピッチを減少させる必要がある。なお、リフト上昇ピッチの修正回数は、
C=(αk‐αml)/αml ・・・(11)
なる判定式を用い、その数値により以下のように区分する。
1未満 ・・・2区分(総箱詰め数を2等分する)
2未満 ・・・3区分(総箱詰め数を3等分する)
3未満 ・・・4区分(総箱詰め数を4等分する)
4未満 ・・・5区分(総箱詰め数を5等分する)
各区分の上昇ピッチを決めるために、固定の基準ピッチtにて総箱詰め数に到達するまで箱詰めを実施し、各区分の圧縮量を測定しなければならない。
一例として3区分のモデル図7を用いて、各区分の上昇ピッチの決め方を説明する。
αm:z/3段積みの圧縮量
α1:第二区分のz/3段が積み込まれたときの、第一区分の圧縮量
α2:第二区分の上にさらに第三区分のz/3段が積み込まれたときの、第一区分の圧縮量
図7の各区分は以下の関係式が成り立つ。ただし、アームの上昇量L1、L2、L3を求める場合、各区分でのz/3段の折畳み箱詰めが終了したとき、スイングアーム先端と積層上面までの高さは常に初期高さHになっているとする。
なお、関係式中のH0は、パウチ厚みtの連続包装体をz/3段積みしたときの計算高さである(H0=z×t/3)。
圧縮量:A1=αm=Hk1−H ・・・(12-1)
圧縮後の積層高さ:H1=H0−A1=H0−αm ・・・(12-2)
アームの上昇量:L1=H1 ・・・(12-3)
圧縮量:A2=2αm+α1=Hk2−H ・・・(13-1)
圧縮後の積層高さ:H2=2H0−A2
=2H0−(2αm+α1) ・・・(13-2)
アームの上昇量:L2=H2‐H1 ・・・(13-3)
圧縮量:A3=3αm+2α1+α2=Hk3−H ・・・(14-1)
圧縮後の積層高さ:H3=3H0−A3
=3H0−(3αm+2α1+α2) ・・・(14-2)
アームの上昇量:L3=H3−H2 ・・・(14-3)
第一区分で測定したHk1を用いて、式(12-1)にてαmを求めることができる。
第二区分で測定したHk2を用いて、式(13-1)にてα1を求めることができる。
第三区分で測定したHk3を用いて、式(14-1)にてα2を求めることができる。
L1=H0−αm ・・・(15-1)
L2=H0−(αm+α1) ・・・(15-2)
L3=H0−(αm+α1+α2) ・・・(15-3)
ただし、H0=z×t/3
P1=t−3/z(αm) ・・・(16-1)
P2=t−3/z(αm+α1) ・・・(16-2)
P3=t−3/z(αm+α1+α2) ・・・(16-3)
これらの式の、t、z、αm、α1、α2は全て既知であるため、上昇ピッチP1、P2、P3の数値を求めることが可能である。
(第一区分)A1=αm
(第二区分)A2=2×αm+α1
(第三区分)A3=3×αm+2×α1+α2
このようなケースでも、以上で記した各区分を等分とした場合の各種関係式より、それぞれの圧縮率と上昇ピッチを求める。この上昇ピッチと各区分の等分化した箱詰め数を基準として、各区分の箱詰め数を増減すると同時に、上昇ピッチもTry&Tryで修正し(上昇させる毎に演算し修正して)最適値を決める。
以上より、各区分ごとの上限箱詰め数とスイングアームの上昇ピッチを以下のように定め、これをリフトピッチ設定画面より入力する。
区分1 〜N/3(z/3)以下 P1=t−3×αm/z
区分2 〜2N/3(2z/3)以下 P2=t−3×(αm+α1)/z
区分3 2/3N(2z/3)を超える P3=t−3×(αm+α1+α2)/z
総箱詰め数 N=z段
実施形態では、図1〜図3に示すようにスイングアーム(スイングアーム部14)の中間点(垂直になる位置)において、スイングアームの揺動中心位置から折畳み箱詰めされた連続包装体の積層上面までの距離を、前記測定可能な高さ検出センサ32(例えば超音波センサや光学式センサ又は接触式になるが押えの位置検出)を用いることで測定する。
Jmin=(P+R)×cos(θ/2) ・・・(16)
Jmax=(1.8×P+R)×cos(θ/2) ・・・(17)
ただし、P:パウチのピッチ、R:スイングアームの旋回中心から先端までの長さ、θ:スイングアームの振り角である。
(P+R)×cos(θ/2)≦J≦(1.8×P+R)×cos(θ/2)・・・(18)
平均値HmeanとJ0を比較して、次の層のスイングアームの上昇ピッチLを、初期設定リフトピッチLpを基準として以下の条件で求める。
条件1 Hmean‐J0>0
積層上面は、積み重なった連続包装体の重量により圧縮され積重ね高さが減少した結果、スイングアームの先端と積層上面までの距離が増加した。
条件2 Hmean‐J0=0
スイングアームの先端と積層上面までの距離が同じである。
条件3 Hmean‐J0<0
スイングアーム先端と積層上面の間隔が接近した。
γ=J0‐Hmeanを計算し、次の層の上昇ピッチはL=Lp+γとする。
12 ピッチ測定ユニット
14 スイングアーム部
16 定量送りユニット
18 リフト部
20 コントロールボックス
24 繰り入れユニット
26 ガイドリール部
28 箱
32 高さ検出センサ
34 押えユニット
Claims (6)
- 連続包装体のピッチを測定すると同時に個数を確認するピッチ測定ユニットと、揺動運動するスイングアーム部と、前記連続包装体をスイングアーム部に送り込む定量送りユニットと、ジグザク折りが平面的に隙間なく並んだ際にスイングアーム部を設定したストロークだけ上昇させることができるリフト部と、リフト部の上昇ピッチの制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記リフト部の上昇ピッチを、前記ピッチ測定ユニットによって計測された総箱詰め数に応じて数段階に区分し、前記区分ごとの前記リフト部の上昇ピッチを設定可能にし、
前記連続包装体の一袋のピッチPと前記連続包装体のスイングアーム部先端からの突き出し長さLがP≦L≦1.8×Pの関係を満たし、
箱詰めされた連続包装体の積層上面からスイングアーム部先端までの高さHが、以下の関係式〔数1〕を満たすように、スイングアーム部を制御することを特徴とする折畳み箱詰め装置。
〔数1〕
P×cos(θ/2)≦H≦1.8×P×cos(θ/2)
ただし、P:連続包装体の一袋のピッチ、θ:スイングアーム部の振り角 - 請求項1に記載の折畳み箱詰め装置であって、前記区分ごとの前記リフト部の上昇ピッチを操作画面を用いて設定可能にしたことを特徴とする折畳み箱詰め装置。
- 請求項1に記載の折畳み箱詰め装置であって、箱詰めされた前記連続包装体の積層上面までの距離の測定手段が組み込まれ、
前記リフト部の制御手段は、前記区分ごとの前記リフト部の上昇ピッチの基準値Lpが設定可能にされ、測定された前記連続包装体のジグザグ折り畳み1層毎に前記積層上面までの距離の測定結果と初期値の大小を比較し、それらの差によりリフト部の上昇ピッチの基準値Lpを増減することで、スイングアーム部の先端と積層上面までの距離を一定化するようにしたことを特徴とする折畳み箱詰め装置。 - 請求項1、2及び3のうちのいずれか一項に記載の折り畳み箱詰め装置であって、
前記揺動運動に同期してスイングアーム部の揺動平面と直角方向に間欠移動する台車と、さらに前記連続包装体の折り返し部分を押し付け平坦化する押えユニットとを備えた折畳み機構を組込んだことを特徴とする折畳み箱詰め装置。 - 請求項1記載の折畳み箱詰め装置を用いて、ピッチ測定ユニットにて連続包装体のピッチを測定すると同時に個数を確認し、定量送りユニットにて揺動運動するスイングアーム部に前記連続包装体を送り込み、ジグザク折りが平面的に隙間なく並んだ際にスイングアーム部を設定したストロークだけリフト部にて上昇させる制御を制御手段にて行い、
前記リフト部の上昇ピッチを、前記ピッチ測定ユニットによって計測された総箱詰め数の圧縮量と上限圧縮量との大小を比較により箱詰を数段階に区分する区分数を決め、各区分の平均圧縮量にてその区分の上昇ピッチを算出し、前記リフト部の上昇ピッチを制御手段にて設定し、
前記連続包装体の一袋のピッチPと前記連続包装体のスイングアーム部先端からの突き出し長さLがP≦L≦1.8×Pの関係を満たし、
箱詰めされた連続包装体の積層上面からスイングアーム部先端までの高さHが、以下の関係式〔数1〕を満たすように、スイングアーム部を制御することを特徴とする折畳み箱詰め方法。
〔数1〕
P×cos(θ/2)≦H≦1.8×P×cos(θ/2)
ただし、P:連続包装体の一袋のピッチ、θ:スイングアーム部の振り角 - 請求項5に記載の折り畳み箱詰め方法を用いて易開封性連続包装体を折り畳み箱詰めする方法。
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