JP6970423B2 - 超音波シール装置を備えた包装機 - Google Patents

Description

この発明は、超音波ホーンとこれに対向配置されたアンビルとを有しており、前記超音波ホーンと前記アンビルとの間に重ね合わせ状態で送り込まれる包装材に加圧状態で超音波を印加することにより、前記包装材に超音波シールを施す超音波シール装置を備えた包装機に関する。

従来、包装物を収容する包装材のシールとして、包装材の重なり部分にスポット状のシールをするスポットシール手段がある。スポットシール手段と包装材が相対的に移動をすることで、包装材に線状のシールを施すことができる。

スポットシール手段としては、高周波電気等の電気的な手段もあるが、包装材が熱可塑性樹脂である場合には、熱可塑性樹脂材に微細な超音波振動と圧力を加えることで熱可塑性樹脂材を瞬時に溶融して接合する超音波溶着によるシール手段がある。超音波溶着（シール）装置は、電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換し、当該振動と同時に圧力をかけることにより２つの熱可塑性樹脂材の接合面に強力な摩擦熱を発生させ、樹脂を溶融し結合させるものである。超音波シール装置は、シール時に超音波を発振する超音波ホーンと、熱可塑性樹脂材を挟み込んで超音波ホーンに対して圧力を以て強く押し当てられるアンビルを備えている。

本出願人は、共同出願人の一人として、スポットシール手段を備えており、当該スポットシール手段を超音波シール装置とした製袋充填包装機を提案している（特許文献１）。超音波シール装置を備えた製袋充填包装機の一例を図５及び図６に示す。図５は超音波シール装置を備えた製袋充填包装機の一例を示す斜視図であり、図６は図５に示す製袋充填包装機に用いられる縦シール手段の横断面図である。

図５、図６に示す超音波シール装置を備えた製袋充填包装機５０は、基本的には従来良く知られた縦型製袋充填包装機のように、帯状包装材Ｆｗがロール状に巻き取られて成る巻取りロールＦｒから帯状包装材Ｆｗを繰り出して、一部を貯留するとともに適当な張力を与える繰出し機構５１、帯状包装材Ｆｗに対して印刷を行う印刷装置等の付属装置５２、連続して繰り出された帯状包装材Ｆｗを略筒状包装材に曲成するフォーマ５３、縦シールを施して形成された筒状包装材Ｆｔに横断方向にシールを施す横シーラ５５，５５を備える横シール手段５４、及びフォーマ５３内に隙間を置いて嵌入されている金属製（ステンレス製）の充填筒５６を備えている。

フォーマ５３は、帯状包装材Ｆｗを略円筒状に曲成し、正面下端において、略円筒状に曲成された包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅを重ね合わせる作用を奏する。包装材の重ね合わされた両側縁部分ｆｅ，ｆｅがフォーマ５３の表側に飛び出た状態で縦方向に通過する。縦シール手段は、フォーマ５３の直下に配置されており、当該両側縁部分ｆｅ，ｆｅに対してスポット状に溶着を施すスポットシール手段６０である。スポットシール手段６０は、製袋充填包装機５０において、略円筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗの両側縁部分ｆｅ，ｆｅを幅方向中央にてシールするセンターシール装置として適用されている。

スポットシール手段６０は超音波溶着手段であって、超音波ホーン６１、アンビル６２、及び超音波発生部６３を備えている。スポットシール手段６０は、機械フレーム（図示せず）に取り付けられた取付けアーム６４にヒンジ６６で回動可能に設けられた回動アーム６５の内側に収容状態に設けられている。スポットシール手段６０を稼働させるには、回動アーム６５を図の装填位置に置く。装填位置から回動して退避させることで、包装機１のセッティングやメンテナンスを行うことができる。取付けアーム６４は、回動アーム６５及びヒンジ６６を支持体６６ａとともに、フォーマ５３に対して進退させることができるようにネジ機構６７を備えており、フォーマ５３のサイズ等に応じて、包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅに対するスポットシール手段６０の位置を調整することができる。

スポットシール手段６０の超音波ホーン６１とアンビル６２とは、帯状包装材Ｆｗの搬送方向と交差する横方向に並べて配置されている。超音波ホーン６１は、金属製の略棒軸状体であり、その基端側にある超音波発生部６３からアンビル６２に向かって突出している。アンビル６２は、金属製の円柱体であり、周面が超音波ホーン６１の先端部に対向している。超音波ホーン６１とアンビル６２は、特にアンビル６２を、例えばエア圧作動のアクチュエータとスライダを備えるガイド構造によって超音波ホーン６１に向かう方向に移動可能とすることで、相対的に接近・離反移動可能に構成されており、両者が接近移動した際、アンビル６２と超音波ホーン６１との間で帯状包装材Ｆｗの両側縁部分ｆｅ，ｆｅを所定の圧力で挟み付ける。アンビル６２を移動させる力を変えることで、超音波シール時の圧力を変えることができる。超音波発生部６３によって発振された超音波振動は、アンビル６２との間で挟んでいる略円筒包装材に曲成された包装材の両側縁同士ｆｅ，ｆｅに作用し、両側縁同士ｆｅ，ｆｅを擦り合わせて超音波溶着する。スポットシール手段６０が採用されることで従来のバー状の縦ヒートシーラの場合と比較して高さ寸法を抑えることができる。

紙送り手段は、筒状包装材Ｆｔをその外側から吸引しながら紙送りする吸引紙送り手段７０である。吸引紙送り手段７０は、具体的には、筒状包装材Ｆｔの直径方向両側に対向して配置されている紙送りベルト７１，７１を備えている。各紙送りベルト７１には、その幅方向中央の位置において長手方向に列状に並ぶ複数の吸引孔７２が形成されている。各紙送りベルト７１は、モータ駆動される送り用駆動プーリ７３、送り用従動プーリ７４、及びガイドプーリ７５に巻き掛けられている。図示しない吸引手段が吸引孔７２を通して空気を吸引する。送り用駆動プーリ７３からの駆動力によって、紙送りベルト７１は、充填筒５６との間に挟む筒状包装材Ｆｔをその外側から接触・吸引しつつ下方へと紙送りする。略筒状に曲成された包装材が紙送りによってスポットシール手段６０に対して相対的に送り込まれることで、両側縁部分ｆｅ，ｆｅにはスポットシール手段６０によって線状に連続した縦シールが施され、包装材は筒状包装材Ｆｔに成形される。縦シールが施された筒状包装材Ｆｔに充填筒５６を通して包装物を投入し、更に横シール手段５４で横シールを施すことで、包装物が封入された袋包装体Ｂｐが製造される。袋包装体Ｂｐは、その形態から、縦シールが施された部分を背貼りシール部分とするピロー袋による袋包装体と称される。

包装機用の超音波シール装置として、超音波ホーンとアンビルとを、いずれも、回転する円盤状の構造からなるロータリー式の超音波シール装置としたものが提案されている（特許文献２）。この超音波シール装置は、帯状フィルムを筒状フィルムに成形しつつ、搬送供給されてくる包装物を当該筒状フィルムに送り込み、当該包装物のフィルム送り方向前後でトップシール（エンドシール）を施すことで、袋包装体を連続して製造する横型の製袋充填包装機において、帯状フィルムから筒状に重ね合わされた両側端縁部をシールするセンターシール装置として適用されている。

このセンターシール装置は、帯状包装材の搬送方向と交差する横方向に並べて配置する超音波ホーンユニットとアンビルユニットを備えている。超音波ホーンユニットは、円盤状の超音波ホーンと、超音波ホーンの下方に配置され当該超音波ホーンを超音波振動させるための超音波発生用コンバータや増幅用ブースタ等の駆動源を備える。駆動源は、超音波ホーンとともに機械フレームに回転可能に軸受支持されている。超音波ホーンは、駆動源の動力を受けて径が拡縮する振動をする。

アンビルユニットは、側周面に円周方向に連続して突出する突条が形成されている円盤状のアンビルを備えている。超音波ホーンとアンビルは、相対的に接近・離反移動するように構成されており、両者が接近移動した際、円盤状アンビルの突条と超音波ホーンの側面との間で帯状包装材の両側端縁部を所定の圧力で挟持する。アンビルは移動軸受け部材に軸受け支持され、移動軸受け部材は更にスライダに連結されている。スライダは、帯状包装材の搬送方向と交差する横方向に延びるように配置したガイドレールに沿って往復直線移動するようにガイドされている。このガイド構造により、移動軸受け部材ひいてはアンビルが、当該横方向に、即ち、超音波ホーンに向けて接近・離反移動する。

アンビルは、エア圧で作動するアクチュエータによって往復移動される。アクチュエータは二段階で作動されるデュアル行程シリンダとすることで、往復移動の迅速性と、超音波シールをするのに適切なシール圧の制御とを可能にしている。

超音波ホーンとアンビルを有する超音波シール装置を備えた包装機においては、波打った状態のシワが発生した包装材に無理に超音波シールを施そうとする事態に陥ることがある。図７は、円盤状超音波ホーン８２と円盤状アンビル８３とを有する超音波シール装置８１を備えた包装機８０において、帯状包装材ＦｗのシワＷｒが重なり波打った状態となった両側縁部分ｆｅ，ｆｅが、超音波シール装置８１に送り込まれようとする状況を示している。帯状包装材Ｆｗが、充填筒５６の上部に配設されているフォーマ５３の先端部５３ａ，５３ａを通過して略筒状に曲成される際に、包装材の特に両側縁部分ｆｅ，ｆｅを含む領域（シール予定領域Ｒｓ）が弛みや伸びに起因して綺麗に合わされず、波打ったシワＷｒを生じる場合がある。

また、包装材が厚さの薄いフィルムである場合に、円盤状のホーンと円盤状のアンビルの径に微妙な差があるときには、周速度の差が僅かであっても、フィルムの送込みの上流側でシワが発生しやすい。更に、フィルムの製造段階で幅方向片側が他側よりも伸びていて長さが異なることで、両側縁部分を合わせたときにシワが発生しやすいことがある。このように、シワＷｒを生じた部分がそのまま解消されることなく超音波シール装置８１に送り込まれて超音波シールが施されると、波打ったシワＷｒは平らに伸ばしきれず、結局、筒状包装材ＦｔのセンターシールＳｃにはシールが不十分で密封できないシール不良Ｓｉが残る原因となる。

特開２０１３−１６６５８０号公報 特開２０１７−０７１４３３号公報

そこで、超音波シール装置を備えた包装機においては、超音波シール装置に送り込まれる包装材のシール予定領域に弛みや伸び等に起因してシワが発生するような場合であっても、包装材のシール予定領域を含む上流側と下流側に亙る領域を包装材の送り方向に引き伸ばして張りのある状態とし、シワを解消して超音波シールを施す点で、解決すべき課題がある。

この発明の目的は、超音波シール装置に送り込まれる包装材のシール予定領域に弛みや伸び等に起因してシワが発生するような場合であっても、包装材のシール予定領域を含む上流側と下流側に亙る領域を包装材の送り方向に引き伸ばして張りのある状態とし、シワを解消した上で超音波シールを施すことで、シール不良の発生を極力防止した超音波シール装置を備えた包装機を得ることである。

この発明による超音波シール装置を備えた包装機は、超音波ホーンとこれに対向配置されたアンビルとを有しており、前記超音波ホーンと前記アンビルとの間に重ね合わせ状態で相対的に移動する包装材に超音波シールを施す超音波シール装置と、前記超音波シール装置に前記包装材が相対的に送り込まれる上流側及び相対的に送り出される下流側に前記包装材を挟む態様で配設されているシワ抑え手段とを備えており、前記両シワ抑え手段は、前記包装材に対してすべりに起因して前記超音波シール装置と前記包装材の相対的な送り方向に作用する摩擦力を与えることで、前記両シワ抑え部材手段間に延びる前記包装材を前記包装材の相対的な送り方向に沿って緊張状態とし、当該緊張状態にある前記包装材に前記超音波シール装置によって前記超音波シールを施すことから成っている。

この超音波シール装置を備えた包装機によれば、重ね合わせ状態にある包装材が超音波シール装置の超音波ホーンとこれに対向配置されたアンビルとの間に相対的に送り込まれ、超音波ホーンとアンビルによって包装材を加圧状態にして超音波を印加することにより、包装材に超音波シールが施される。超音波シール装置について包装材が相対的に送り込まれる上流側及び相対的に送り出される下流側には、包装材を挟む態様でシワ抑え手段が設けられている。超音波シール装置に対して包装材が相対的に移動しているとき、シワ抑え手段と当該シワ抑え手段が接触する包装材との間にはすべりが生じており、このすべりに起因する摩擦力によって、超音波シール装置に送り込まれる上流側に配設されているシワ抑え手段から、シール予定領域を含み、超音波シール装置から送り出される下流側に配設されているシワ抑え手段に至るまでに延びる包装材が、当該包装材の相対的な送り方向に沿って緊張状態となる。その結果、超音波シールが施される際に包装材に仮にシワになるような弛みや伸び等が生じたとしても、このような緊張状態によって弛みや伸び等は平坦化されてシワの発生が抑えられた状態となり、包装材のシール予定領域にはシワの発生の抑制状態で超音波シールが施される。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記包装材を紙送りする紙送り手段を更に備えており、前記超音波シール装置は固定配置されていて、前記超音波シール装置に対する前記包装材の相対的な移動を前記紙送り手段によって与える、とすることができる。超音波シール装置は、包装材の流れに対しては固定位置に配置されている。したがって、超音波シール装置に対する包装材の相対的な移動は、すべて紙送り手段によって与えられる。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記紙送り手段によって前記包装材が前記超音波シール装置に送り込まれる上流側に配設されている前記シワ抑え手段は、前記包装材の移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が前記紙送り手段による前記包装材の紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御されるシワ抑えローラである、とすることができる。
超音波シール装置に包装材が送り込まれる上流側に配設されているシワ抑え手段は、包装材の移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が紙送り手段による包装材の紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御されるシワ抑えローラであるので、摩擦抵抗材又はシワ抑えローラの下流側に送り出される包装材は、摩擦抵抗材による摩擦抵抗力、又はより速い紙送り速度とシワ抑えローラの遅い周速度との速度差に応じた摩擦力によって緊張状態となり、超音波シール装置に送り込まれる上流側の包装材に仮に生じていたとしてもそのようなシワは解消され、シワの発生が抑制された状態となる。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記紙送り手段によって前記包装材が前記超音波シール装置から送り出される下流側に配設されている前記シワ抑え手段は、周速度が前記紙送り手段による前記包装材の紙送り速度よりも速くする態様で回転制御されるシワ抑えローラである、とすることができる。
超音波シール装置に包装材が送り出される下流側に配設されているシワ抑えローラの周速度を紙送り手段による包装材の紙送り速度よりも速くすることで、シワ抑えローラの上流側の包装材は、紙送り速度よりも速いシワ抑えローラの周速度との速度差に応じた摩擦力によって緊張状態となり、超音波シール装置に送り込まれる上流側の包装材に仮に生じていたとしてもそのようなシワは解消され、シワの発生が抑制された状態となる。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記紙送り手段によって前記包装材が前記超音波シール装置に送り込まれる上流側に配設されている前記シワ抑え手段は、前記包装材の移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が前記紙送り手段による前記包装材の紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御される上流側シワ抑えローラであり、前記紙送り手段によって前記包装材が前記超音波シール装置から送り出される下流側に配設されている前記シワ抑え手段は、周速度が前記紙送り手段による前記包装材の紙送り速度よりも速くする態様で回転制御される下流側シワ抑えローラである、とすることができる。
シワ抑え手段は、紙送り手段によって包装材が超音波シール装置に送り込まれる上流側と紙送り手段によって包装材が超音波シール装置から送り出される下流側との双方に設けることができ、上流側では摩擦抵抗材又は上流側シワ抑えローラとし、下流側では、下流側シワ抑えローラとすることで、超音波シール装置に送り込まれる包装材に対するシワ抑えを強力に作用させることができる。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記包装機は、繰り出された帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマ、及び略筒状包装材から形成された筒状包装材に横シールを施す横シール手段を備える製袋充填包装機であり、前記紙送り手段は、少なくとも前記筒状包装材をその長手方向に送る送り手段であり、前記超音波シール装置は、前記略筒状包装材の両側縁部分にシールを施して前記筒状包装材に形成する縦シール手段として適用されている、とすることができる。
製袋充填包装機は、帯状包装材をフォーマによって略筒状包装材に曲成し、更に縦シール手段によって筒状包装材に成形し、筒状包装材に包装すべき製品を送り込み、更に横シール手段によって筒状包装材に横シールを施して、袋包装体を連続して且つ高速で製造することができる包装機であり、この発明の超音波シール装置は、こうした製袋充填包装機の縦シール手段として適用され、製袋充填包装機の利点を享受しながら、シワの発生が抑制された袋包装体を製造することができる。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記超音波シール装置は、停止している前記包装材に対して駆動手段によって移動可能とされており、前記超音波シール装置に対する前記包装材の相対的な移動を前記駆動手段によって与える、とすることができる。 シールをすべき包装材は、例えば、固定把持された袋であるように、送り手段によって送られておらず、固定配置とされる。反対に、超音波シール装置は駆動手段によって移動される。したがって、超音波シール装置に対する包装材の相対的な移動は、すべて超音波シール装置を移動させる駆動手段によって与えられる。

この駆動手段によって移動される超音波シール装置を備えた包装機において、前記駆動手段によって前記包装材が前記超音波シール装置に相対的に送り込まれる上流側に配設されている前記シワ抑え手段は、前記包装材の相対的な移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が前記駆動手段による前記包装材の相対的な紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御されるシワ抑えローラである、とすることができる。
超音波シール装置に包装材が相対的に送り込まれる上流側に配設されているシワ抑え手段は、包装材の相対的な移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が紙送り手段による包装材の紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御されるシワ抑えローラとすることができるので、摩擦抵抗材又はシワ抑えローラの下流側に送り出される包装材は、摩擦抵抗材による摩擦抵抗力、又はより速い紙送り速度とシワ抑えローラの遅い周速度との速度差に応じた摩擦力によって、超音波シール装置が移動される方向に緊張状態となり、超音波シール装置に相対的に送り込まれる上流側の包装材に仮に生じていたとしてもそのようなシワは解消され、シワの発生が抑制された状態となる。

この駆動手段によって移動される超音波シール装置を備えた包装機において、前記駆動手段によって前記包装材が前記超音波シール装置から相対的送り出される下流側に配設されている前記シワ抑え手段は、周速度が前記駆動手段による前記包装材の相対的な紙送り速度よりも速くする態様で回転制御される前記シワ抑えローラである、とすることができる。
超音波シール装置に包装材が相対的に送り出される下流側に配設されているシワ抑えローラの周速度を駆動手段による超音波シール装置の移動速度よりも速くすることで、シワ抑えローラの上流側の包装材は、超音波シール装置の移動速よりも速いシワ抑えローラの周速度との速度差に応じた摩擦力によって緊張状態となり、超音波シール装置に相対的に送り込まれる上流側の包装材に仮に生じていたとしてもそのようなシワは解消され、シワの発生が抑制された状態となる。

この駆動手段によって移動される超音波シール装置を備えた包装機において、前記駆動手段によって前記包装材が前記超音波シール装置に相対的に送り込まれる上流側に配設されている前記シワ抑え手段は、前記包装材の相対的な移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が前記駆動手段による前記包装材の相対的な紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御される上流側シワ抑えローラであり、前記駆動手段によって前記包装材が前記超音波シール装置から相対的に送り出される下流側に配設されている前記シワ抑え手段は、周速度が前記駆動手段による前記包装材の相対的な紙送り速度よりも速くする態様で回転制御される下流側シワ抑えローラである、とすることができる。
包装材が超音波シール装置に相対的に送り込まれる上流側、及び超音波シール装置から相対的に送りだされる下流側の双方にシワ抑え手段を設けているので、シワ抑えを強力に作用させることができる。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記超音波シール装置は、前記超音波ホーンが周面を超音波シール面とする円盤状超音波ホーンであり、且つ前記アンビルが前記超音波シール面との間に接合すべき包装材を挟み込み可能なアンビル面を周面に持つ円盤状アンビルであるロータリー式の超音波シール装置である、とすることができる。
円盤状超音波ホーンと円盤状アンビルとは回転しながら接触するので、包装材との摩擦抵抗を少なくして包装材に超音波シールを施すことができるとともに、それぞれの周面が逐次接触位置を変えながら包装材に挟み込み、常時同じ面で以て超音波シールをしているのではないので、円盤状超音波ホーンと円盤状アンビルの超音波に起因した劣化を大きく低減することができる。

この超音波シール装置を備えた包装機において、前記超音波シール装置は、前記超音波ホーンが先端面を超音波シール面とする棒状超音波ホーンであり、且つ前記アンビルが前記超音波シール面との間に接合すべき包装材を挟み込み可能なアンビル端面を持つ固定アンビルであるとした固定式の超音波シール装置である、とすることができる。
固定式の超音波シール装置は、回転部分がなく構造が簡単であるので、包装機の製造コストを安価に抑えることができる。

この発明による超音波シール装置を備えた包装機は、上記のように構成されているので、超音波シール装置に対する包装材の相対的な移動速度は紙送り手段又は駆動手段によって定められ、シワ抑え手段と当該シワ抑え手段が接触する包装材との間に生じるすべりに起因する摩擦力によって、超音波シール装置に相対的に送り込まれる上流側に配設されているシワ抑え手段から、シール予定領域を含み、超音波シール装置から送り出される下流側に配設されているシワ抑え手段に至るまでに延びる包装材が緊張状態となる。その結果、超音波シールが施される際に、包装材に弛みや伸びに起因してシワが発生するような場合であっても、こうした包装材の緊張状態によってシワの発生が抑えられた状態となり、包装材はそうしたシワ発生抑制状態で超音波シールをすることができる。このように、包装材のシール予定領域を含む上流側と下流側に亙る領域を包装材の送り方向に引き伸ばして張りのある状態とし、シワを解消した上で包装材に超音波シールを施すことで、袋包装体としてシール不良の発生を極力防止した超音波シール装置を備えた包装機を得ることができる。

図１は、この発明による超音波シールユニットを備えた包装機の実施例１の要部正面図である。 図２は、この発明による超音波シールユニットを備えた包装機の実施例２の要部正面図である。 図３は、この発明による超音波シールユニットを備えた包装機の実施例３の要部正面図である。 図４は、この発明による超音波シールユニットを備えた包装機の実施例４の要部正面図である。 図５は、超音波シール装置を備えた包装機の一例を示す斜視図である。 図６は、図５に示す包装機に用いられる縦シール手段の横断面図である。 図７は、従来の超音波シールユニットを備えた包装機の概要を示す正面図である。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による超音波シール装置を備えた包装機の実施例を説明する。図１はこの発明による超音波シール装置を備えた包装機の実施例（実施例１）を示す正面図であり、（ａ）はシワ抑え手段がローラで構成さている場合の実施例であり、（ｂ）はシワ抑え手段が摩擦抵抗材からなるブレーキで構成されている場合の実施例である。

図１（ａ）に示す超音波シール装置を備えた包装機の実施例は、縦シール手段以外の基本的な包装機としては、図５或いは図７に示したような従来周知の縦型製袋充填包装機である。したがって、縦シール手段以外の縦型製袋充填包装機そのものについては、繰り出された帯状包装材Ｆｗを略筒状包装材に曲成するフォーマ５３、略筒状包装材から形成された筒状包装材Ｆｔに横シールを施す横シール手段５４、及びフォーマ５３内に隙間を置いて嵌入されている充填筒５６を備えているものであってよく、それ以外の詳細な構造については、ここでの再度の説明を省略する。

図１（ａ）に示す縦型製袋充填包装機１０において、例えば包装材ロールから繰り出された帯状包装材Ｆｗは、フォーマ５３よって帯状包装材Ｆｔの両側縁部分ｆｅ，ｆｅが互いに合掌状に重ね合わされ、充填筒５６取り囲むように略筒状包装材に曲成される。包装材の側縁部分ｆｅ，ｆｅがフォーマ５３の先端部５３ａ，５３ａを通過する際に、弛みや伸び等に起因してシワＷｒが生じやすい。図１では図示していないが、吸引ベルト手段のような包装材を紙送りする紙送り手段（図５に示す吸引紙送り手段７０と同等のもの）が例えば充填筒５６の両側方に設けられており、充填筒５６と協働して筒状包装材Ｆｔを強制的に引き下げることで包装材（少なくとも筒状包装材Ｆｔ。それ以外にも補助的に略筒状包装材や帯状包装材Ｆｗを紙送りする手段を備えていてもよい）が紙送りされる。

充填筒５６の前方で、且つフォーマ５３の設置位置よりも下方には、ロータリー式の超音波シール装置１１が製袋充填包装機１０の縦シール手段として配設されている。超音波シール装置１１は、縦型製袋充填包装機１０において、包装材の紙送り方向には移動せず、固定的に配置されている。ロータリー式の超音波シール装置１１は、円盤状の超音波ホーン１２とこれに対向配置された円盤状のアンビル１３とを有しており、略筒状包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅは、上記の紙送り手段による紙送りによって、超音波ホーン１２の超音波シール面である周面１４と、アンビル１３のシール受け面である周面１５との間に重ね合わせ状態で送り込まれる。両側縁部分ｆｅ，ｆｅは、超音波ホーン１２はアンビル１３との間に挟み込まれて加圧状態とされ、超音波ホーン１２が発する超音波が印加されることにより、摩擦熱によって超音波シールが施される。このシールによって、略筒状包装材は筒状包装材Ｆｔに成形される。

フォーマ５３の設置位置よりも下方で且つ超音波シール装置１１の設置位置よりも上方、即ち、超音波シール装置１１から見るときに包装材が超音波シール装置１１に入り込む側である上流側には、シワ抑えローラユニット１６が設けられている。シワ抑えローラユニット１６は、一対のシワ抑えローラ１７，１７を備えており、ローラの周面間で略筒状包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込んでいる。

シワ抑えローラユニット１６を構成する一対のシワ抑えローラ１７，１７は、図示しないが、サーボモータのような制御性の優れた適宜の駆動モータと適宜の動力伝動機構とによってそれぞれが互いに反対方向に同期した速度で回転される。ロータリー式の超音波シール装置１１の超音波ホーン１２とアンビル１３の周速度は、設定としては、包装材の紙送り速度Ｖｆと同じ速度とされている。なお、製造過程では、超音波ホーン１２とアンビル１３の径には微妙な誤差が生じるのは回避し難く、包装材が厚さの薄いフィルムである場合には、周速度の僅かな差で包装材にシワが発生しやすいことは、既に言及したとおりである。また、シワ抑えローラ１７，１７の周速度Ｖｒ１は、当該紙送り速度Ｖｆと同速度、又は当該紙送り速度Ｖｆよりも遅い速度に設定されている。

シワ抑えローラユニット１６は、包装材の紙送り速度との間に速度差がある場合には、その速度差の分だけ包装材に対してブレーキ作用を奏している。即ち、包装材の紙送り速度Ｖｆとシワ抑えローラ１７，１７の周速度Ｖｒ１との間に速度差がある（周速度Ｖｒ１の方が紙送り速度Ｖｆよりも遅い）ときには、包装材の紙送りは全体として速度が維持されているので、シワ抑えローラ１７，１７と包装材の側縁部分ｆｅ，ｆｅとの間にはその速度差に応じたすべりが生じることになり、包装材の側縁部分ｆｅ，ｆｅにはそのすべりに起因して包装材の送りに対して抵抗する方向に作用する摩擦力が生じている。したがって、シワ抑えローラユニット１６と超音波シール装置１１との間に存在する包装材の側縁部分ｆｅ，ｆｅ（シール予定領域Ｒｓ）には、摩擦力がもたらす張力によって、弛みや伸び等を平坦化させる緊張状態が作り出されている。その結果、フォーマ５３の先端部５３ａ，５３ａを通過した包装材にシワＷｒが生じたとしても、シワＷｒの進みはシワ抑えローラユニット１６までに止めることができる。シワ抑えローラユニット１６を通過したシール予定領域Ｒｓの包装材の側縁部分ｆｅ，ｆｅは、シワの発生が抑えられた緊張状態で超音波シール装置１１に送り込まれる。側縁部分ｆｅ，ｆｅには超音波シールが正しく充分に行われるので、シワＷｒに起因したシール不良を生じることがない。

シワ抑えローラ１７，１７の周速度Ｖｒ１が包装材の紙送り速度Ｖｆと同じ速度であって速度差がなくても、包装材のシール予定領域Ｒｓには、シワ抑えローラ１７，１７の均し作用が生じる。したがって、上記速度差がなくてもシワＷｒの発生が充分に抑えられ、シール予定領域Ｒｓには遜色のない超音波シールが施される。

図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す実施例１において、シワ抑え手段として、シワ抑えローラに代えて摩擦抵抗材を用いた変形例を示す部分図である。シワ抑えローラ１７，１７から成るシワ抑えローラユニット１６に代えて、一対の摩擦抵抗材１９，１９から成る摩擦抵抗材ユニット１８が包装材の側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込む態様で配置されている。摩擦抵抗材１９，１９は、シワ抑えローラ１７，１７のブレーキ作用に着目して周速度を０としたものに相当している。摩擦抵抗材１９をフェルトのような低摩擦の繊維材から構成することで、包装材には強すぎることのない安定した走行抵抗を与えることができ、包装材の送りを滑らかに維持することができる。

この発明による超音波シール装置を備えた包装機の別の実施例（実施例２）が図２に示されている。本例の場合、製袋充填包装機２０は、シワ抑えローラユニットの配設位置を除いて図１に示す実施例１と同じ構造を備えているので、共通する構成要素等については同じ符号を付すことで再度の説明を省略する。実施例２では、シワ抑えローラユニット２６は、超音波シール装置１１から包装材が送り出される下流側に設けられている。

シワ抑えローラユニット２６は、間に包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込む一対のシワ抑えローラ２７，２７を備えており、シワ抑えローラユニット１６の場合と同様に、図示しないが、両シワ抑えローラ２７，２７を回転させるサーボモータのような制御性の優れた駆動モータを備えている。両シワ抑えローラ２７，２７は、適宜の動力伝動機構によって互いに逆方向に且つ同じ速さの周速度で回転される。

実施例２の場合、シワ抑えローラ２７，２７の周速度Ｖｒ２は、包装材の紙送り速度Ｖｆよりも速い速度に設定されている。このように速度を設定することで、包装材の送りよりも速く回転しようとするシワ抑えローラ２７，２７が包装材に対してすべることに基づいて摩擦力が作用し、シワ抑えローラ２７，２７の上流側の包装材には緊張状態がもたらされる。即ち、超音波シール装置１１の特性上、包装材を挟んでいるシール中においても、包装材は超音波ホーン１２とアンビル１３の間を滑ることができるので、超音波シール装置１１の下流側に配置されているシワ抑えローラ２７，２７によってもたらされる緊張状態は、超音波シール装置１１の上流側の包装材の部分（フォーマ５３の先端部５３ａ，５３ａまでのシール予定領域Ｒｓ）にも及び、包装材のシール予定領域Ｒｓに緊張状態を作り出すことができる。

図３はこの発明による超音波シール装置を備えた包装機の実施例（実施例３）を示す正面図である。実施例３は、図１（ａ）に示すシワ抑えローラユニット１６と、図２に示すシワ抑えローラユニット２６を同時に備えた実施例である。超音波シール装置に対する包装材の送り込み側と送り出し側との両方にシワ抑えローラユニット１６，２６を設けているので、超音波シール装置１１に相対的に送り込まれる上流側に配設されているシワ抑えローラユニット１６から、シール予定領域Ｒｓを含み、超音波シール装置１１から相対的に送り出される下流側に配設されているシワ抑えローラユニット２６に至るまでに延びる包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅが緊張状態となり、緊張状態下にある包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅに対して超音波シールが施され、包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅに対するシワ抑え作用を高めることができる。

図４はこの発明による超音波シール装置を備えた包装機の実施例４の概要を模式的に示す図である。実施例４は、包装材を固定とし、超音波シール装置を駆動手段によって移動させる型式の実施例である。実施例４では、例えば、把持部材３３，３３によって位置が固定された状態で保持されている包装袋を包装材とし、移動される超音波シール装置によって包装袋の表裏の包装フィルムが重なった開口部に、超音波シールが線状に施される。図４に示す袋包装機３０ａ、３０ｂ、３０ｃにおいて、超音波シール装置及びシワ抑えローラについては、実施例１に用いた構成要素と同等のものには、同じ符号を付すことで、再度の説明を省略する。

図４（ａ）に示す袋包装機３０ａにおいては、超音波シール装置１１に対する包装材（包装袋Ｂ）の相対的な送り込み側にシワ抑えローラユニット１６が配設されている。超音波シール装置１１とシワ抑えローラユニット１６とは移動フレーム３１に相対位置を保って装着されている。移動フレーム３１は、適宜の駆動手段３２によって、包装袋Ｂのシールすべき開口部分が延びる方向（紙面の左右方向であるＸ方向）に往復駆動可能である。駆動手段３２は、例えば、サーボモータとその回転を直線運動に変換する変換機構とで構成する、或いは流体作動式のピストン・シリンダ装置で構成することができる。このように、超音波シール装置１１とシワ抑えローラユニット１６とが、全体として移動フレーム３１上にユニット化されており、駆動手段３２によって移動される。

超音波シール装置１１の円盤状の超音波ホーン１２と円盤状のアンビル１３とは、超音波シール装置１１とシワ抑えローラユニット１６とが駆動手段３２によって移動されるときに、包装袋Ｂ上をすべることなく転がるように周速度が設定されている。また、シワ抑えローラユニット１６のシワ抑えローラ１７，１７の周速度Ｖｒ１は、駆動手段３２による移動速度Ｖｄよりも遅くなるように設定されている。シワ発生の抑え作用は基本的に実施例１と同様である。即ち、シワ抑えローラ１７，１７は包装袋Ｂ上を移動速度Ｖｄよりも遅い速度で転がることになり、包装袋Ｂに対しては、相対的な速度差に基づくすべりに起因した摩擦力がブレーキとしての作用を及ぼす。したがって、超音波シール装置１１からするとシワ抑えローラユニット１６からの相対的に送り込み側となる上流側の包装材（シール予定領域Ｒｓ）は緊張状態となり、シワＷｒの発生が抑えられる。シワ抑えローラユニット１６に代えて、図１（ｂ）に示したような摩擦抵抗材ユニット１８を用いることもできる。

図４（ｂ）に示す袋包装機３０ｂにおいては、超音波シール装置１１に対する包装材（包装袋Ｂ）の相対的な送り出し側となる下流側にシワ抑えローラユニット２６が配設されている。袋包装機３０ｂの場合、シワ抑えローラ２７，２７の周速度Ｖｒ２は、駆動手段３２による移動速度Ｖｄよりも速い速度に設定されている。このように速度を設定することで、駆動手段３２による移動よりも速く回転しようとするシワ抑えローラ２７，２７が包装袋Ｂ包装材に対してすべることに基づいて摩擦力が作用し、シワ抑えローラ２７，２７の上流側の包装材には超音波シール装置１１を越えた上流側のシール予定領域Ｒｓを含めて緊張状態がもたらされ、シワＷｒの発生が抑えられる。

図４（ｃ）に示す袋包装機３０ｃは、超音波シール装置１１に対する包装材（包装袋Ｂ）の相対的な送り込み側である上流側に、図４（ａ）で示したシワ抑えローラユニット１６を、そして相対的な送り出し側となる下流側に、図４（ｂ）で示したシワ抑えローラユニット２６を、それぞれ同時に備えた実施例である。超音波シール装置１１に対する包装袋Ｂの相対的な送り込み側と送り出し側との両方にシワ抑えローラユニット１６，２６を設けているので、超音波シール装置１１に相対的に送り込まれる上流側に配設されているシワ抑えローラユニット１６から、シール予定領域Ｒｓを含み、超音波シール装置１１から相対的に送り出される下流側に配設されているシワ抑えローラユニット２６に至るまでに延びる包装袋Ｂのシールすべき開口部分が緊張状態となり、緊張状態下にある包装袋Ｂのシールすべき開口部分に対して超音波シールが施され、包装袋Ｂの開口部分に対するシワ抑え作用を高めることができる。

上記したように、包装材の相対的な送り速度とシワ抑え手段の速度との間に速度差を設け、速度差に起因する摩擦力によって包装材のシール予定領域に緊張状態を作り出すことで、包装材が弛みや伸びに起因してシワが発生しようとしても、この緊張状態によってシワの発生が抑えられ、包装材をシワのない状態で超音波シール装置に送り込むことができる。したがって、超音波シールが正しく充分に行われるので、包装材にはシワに起因したシール不良を生じることがない。

上記の各実施例では、包装機が、包装材を送り包装機側の構成要素については移動しない型式のもの、又は超音波シール装置を移動させて包装材については送りをしない型式のものとして説明したが、包装材を送り、同時に超音波シール装置を移動させる型式の包装機であっても、本発明は適用可能である。また、特に実施例１〜３では縦型の製袋充填包装機について本発明を適用した例を示したが、横型の製袋充填包装機にも本発明は適用可能であることは勿論である。更に、各実施例において、超音波シール装置については、円盤状超音波ホーンや円盤状アンビルを備えたロータリー式の超音波シール装置を示したが、円盤状でなくても、図５、図６に示すような棒状の超音波ホーンや固定のアンビルを備えた超音波シール装置にも適用可能であることは明らかである。

１０，２０ 縦型製袋充填包装機 １１ 超音波シール装置
１２ 超音波ホーン １３ アンビル
１４ 周面（超音波シール面） １５ 周面（シール受け面）１５
１６ シワ抑えローラユニット １７，１７ シワ抑えローラ
１８ 摩擦抵抗材ユニット １９，１９ 摩擦抵抗材
２６ シワ抑えローラユニット ２７，２７ シワ抑えローラ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 袋包装機 ３１ 移動フレーム
３２ 駆動手段 ３３，３３ 把持部材
５０ 製袋充填包装機 ５１ 繰出し機構
５２ 付属装置 ５３ フォーマ ５３ａ，５３ａ 先端部
５４ 横シール手段 ５５，５５ 横シーラ
５６ 充填筒
６０ スポットシール手段 ６１ 超音波ホーン
６２ アンビル ６３ 超音波発生部
６４ 取付けアーム ６５ 回動アーム
６６ ヒンジ ６６ａ 支持体
６７ ネジ機構
７０ 吸引紙送り手段 ７１，７１ 紙送りベルト
７２ 吸引孔 ７３ 送り用駆動プーリ
７４ 送り用従動プーリ ７５ ガイドプーリ
８０ 包装機 ８１ 超音波シール装置
８２ 円盤状超音波ホーン ８３ 円盤状アンビル
Ｆｒ 巻取りロール Ｆｗ 帯状包装材
ｆｅ，ｆｅ 両側縁部分 Ｆｔ 筒状包装材
Ｒｓ シール予定領域 Ｓｃ センターシール（縦シール）
Ｗｒ シワ Ｓｉ シール不良
Ｖｆ 包装材送り速度 Ｖｒ１，Ｖｒ２ シワ抑えローラの周速度
Ｂ 袋 Ｂｐ 袋包装体

Claims (10)

1. 超音波ホーンとこれに対向配置されたアンビルとを有しており、前記超音波ホーンと前記アンビルとの間に重ね合わせ状態で相対的に移動する包装材に超音波シールを施す超音波シール装置と、
   前記超音波シール装置に前記包装材が相対的に送り込まれる上流側及び相対的に送り出される下流側に前記包装材を挟む態様で配設されているシワ抑え部材手段を備えており、 前記両シワ抑え手段は、前記包装材に対してすべりに起因して前記超音波シール装置と前記包装材の相対的な送り方向に作用する摩擦力を与えることで、前記両シワ抑え部材手段間に延びる前記包装材を前記包装材の相対的な送り方向に沿って緊張状態とし、当該緊張状態にある前記包装材に前記超音波シール装置によって前記超音波シールを施すこと
   からなる超音波シール装置を備えた包装機。
2. 前記包装材を紙送りする紙送り手段を更に備えており、
   前記超音波シール装置は固定配置されていて、前記超音波シール装置に対する前記包装材の相対的な移動は前記紙送り手段によって与えられていること
   から成る請求項１に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
3. 前記紙送り手段によって前記包装材が前記超音波シール装置に送り込まれる上流側に配設されている前記シワ抑え手段は、前記包装材の移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が前記紙送り手段による前記包装材の紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御されるシワ抑えローラであること
   から成る請求項２に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
4. 前記紙送り手段によって前記包装材が前記超音波シール装置から送り出される下流側に配設されている前記シワ抑え手段は、周速度が前記紙送り手段による前記包装材の紙送り速度よりも速くする態様で回転制御されるシワ抑えローラであること
   から成る請求項２に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
5. 前記包装機は、繰り出された帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマ、及び略筒状包装材から形成された筒状包装材に横シールを施す横シール手段を備える製袋充填包装機であり、
   前記紙送り手段は、少なくとも前記筒状包装材をその長手方向に送る送り手段であり、 前記超音波シール装置は、前記略筒状包装材の両側縁部分にシールを施して前記筒状包装材に形成する縦シール手段として適用されている
   ことから成る請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
6. 前記超音波シール装置は、停止している前記包装材に対して駆動手段によって移動可能とされており、
   前記超音波シール装置に対する前記包装材の相対的な移動は前記駆動手段によって与えられていること
   から成る請求項１に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
7. 前記駆動手段によって前記包装材が前記超音波シール装置に相対的に送り込まれる上流側に配設されている前記シワ抑え手段は、前記包装材の相対的な移動にブレーキを与える摩擦抵抗材、若しくは周速度が前記駆動手段による前記包装材の相対的な紙送り速度よりも遅くなる態様で回転制御されるシワ抑えローラであること
   から成る請求項６に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
8. 前記駆動手段によって前記包装材が前記超音波シール装置から相対的送り出される下流側に配設されている前記シワ抑え手段は、周速度が前記駆動手段による前記包装材の相対的な紙送り速度よりも速くする態様で回転制御される前記シワ抑えローラであること
   から成る請求項６に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
9. 前記超音波シール装置は、前記超音波ホーンが周面を超音波シール面とする円盤状超音波ホーンであり、且つ前記アンビルが前記超音波シール面との間に接合すべき包装材を挟み込み可能なアンビル面を周面に持つ円盤状アンビルであるロータリー式の超音波シール装置であること
   から成る請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
10. 前記超音波シール装置は、前記超音波ホーンが先端面を超音波シール面とする棒状超音波ホーンであり、且つ前記アンビルが前記超音波シール面との間に接合すべき包装材を挟み込み可能なアンビル端面を持つ固定アンビルであるとした固定式の超音波シール装置であること
    から成る請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波シール装置を備えた包装機。

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