JP6987375B2 - 縦型製袋充填包装機 - Google Patents

Description

この発明は、駆動源の出力で開閉駆動される縦ヒートシールブロックによって包装材の重ね合わされた両側縁部分を挟み込むことで、当該両側縁部分に縦シールを施す縦シール装置を備えており、長手方向に走行する包装材に製品を収容して包装する縦型製袋充填包装機に関する。

従来、製袋包装機としては、例えば特許文献１に開示されていて、図４に概略斜視図に一例として示すような縦型製袋充填包装機が多用されている。図４に示す縦型製袋充填包装機５０においては、帯状包装材６０は、フォーマ５１によって側端縁部分ｆｅ，ｆｅが合掌状に重ね合わされるように略筒状に成形され、長手（上下又は縦）方向に走行される中で、両側縁部分ｆｅ，ｆｅに縦シール装置５２によって縦シールＳｃが施されることで筒状包装材６１に成形される。包装物である製品Ｓは、充填用筒体５３を通して筒状包装材６１の内部に投入される。横シール・カット装置５４が筒状包装材６１を外側から挟み込むことで筒状包装材６１に横シールを施すことによって、先行して形成され且つ内部に製品Ｓが包装された袋包装体６３が製造されるとともに、次に製品Ｓが投入される袋６２の底側の横シールが形成される。充填用筒体５３の外周の左右両側には、筒状包装材６１を挟んで送る包装材送りベルト機構５５( 片側のみ図示する) が配設されている。図示の都合上、袋包装体６３について、底側の横シールについてのみ符号Ｓｅで示している。

横シール・カット装置５４は、充填用筒体５３の下端の更に下方において筒状包装材６１を挟んで配置されており、互いに接近・離反する作動をするシール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂを備えている。シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂは、接近時に筒状包装材６１を外側から横断する方向に挟んで、袋６２のための底側の横シールを形成する上側の横シーラ部と、袋包装体６３の天側の横シールを形成する下側の横シーラ部とを構成している。筒状包装材６１の内部に製品Ｓを投入し、横シール・カット装置５４によって横断方向に横シールＳｅを施すことで袋包装体６３が製造される。

横シール・カット装置５４は、更に筒状包装材６１を突き切る形態で切断するカッタ刃５６を備えている。カッタ刃５６は、一方のシール・カット・ブロック５４ａに上下の両横シーラ部間に取り付けられており、他方のシール・カット・ブロック５４ｂには、カッタ刃５６が入り込み可能な溝５７が形成されている。両シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂが接近するとき、上下の横シール・カット装置５４が包装材を挟み込むことで筒状包装材６１を溶着して横シールＳｅを形成すると同時に、カッタ刃５６が進出方向に駆動されて筒状包装材６１を突き切って切断する。なお、充填用筒体５３の下端には、筒状包装材６１を直径方向両外側に緊張させる一対の緊張ガイド５９，５９が斜め下方に延びるように設けられている。

縦型製袋充填包装機５０において、縦シール装置５２は、包装材の両側縁部分ｆｅ，ｆｅの延びる方向に沿う方向に細長く延びている一対の開閉可能な縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂを備えており、縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂは、閉じ動作をするときに重合わせ状態にある両側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込んで縦シールＳｃを施し、開き動作をするときには、当該開き動作によって縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂ間に生じた隙間を通して両側縁部分ｆｅ，ｆｅが通過するのを許容する。

図５には、縦型製袋充填包装機５０の縦シール装置５２が示されている。図５（ａ）は縦シール装置５２の正面図であり、図５（ｂ）はその平面図である。縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂには、それらを支持するための左右のベース７１ａ，７１ｂが取り付けられている。縦シール装置５２は、縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂの開閉駆動方式として、駆動源の一例であるサーボモータ７２と、包装機フレームに取り付けられていてサーボモータ７２を支持するとともに縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂの開閉方向の移動を案内する支持案内部７３と、サーボモータ７２の回転出力によって駆動されるボールネジ機構７４とを備えている。支持案内部７３は、図５に示すように、充填用筒体５３の正面側を覆う配置となって、オペレータによる縦シール装置５２の目視が必ずしも良好でない。ボールネジ機構７４は、縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂに対して軸線が交差する方向に延びており且つネジの形成方向が互いに異なっている左右のネジ部分７５ａ，７５ｂを有するボールネジ７５と、左右のベース７１ａ，７１ｂにそれぞれ埋設されており且つ対応する左右のネジ部分７５ａ，７５ｂと螺合する二つのナット７６ａ，７６ｂを備えている。支持案内部７３は、ボールネジ７５に対して上下に離れた位置で平行に延びているとともにベース７１ａ，７１ｂを貫通してこれらをガイドする二本のサポートシャフト７７，７７を備えている。

サーボモータ７２が駆動されると、ボールネジ機構７４においてボールネジ７５が回転し、ネジ部分７５ａ，７５ｂとナット７６ａ，７６ｂのネジ係合により、ナット７６ａ，７６ｂが埋設固定されているベース７１ａ，７１ｂが互いに反対方向に移動する。サーボモータ７２の回転方向に応じて、ベース７１ａ，７１ｂの移動によって、これらベース７１ａ，７１ｂにそれぞれ取り付けられている縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂがサポートシャフト７７，７７のガイド機能によってその姿勢を保ったまま、互いに接近又は離間するように開閉駆動される。

横シール・カット装置５４の場合には、シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂは製品Ｓを包装した袋包装体６３が通過可能とする程度にまで互いに対して開く必要があるが、縦シール装置５２の場合には、横シール・カット装置５４とは異なり、非シール時に縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂが開いて形成される隙間Ｇは図５（ｂ）に示すように重ねられた両側縁部分ｆｅ，ｆｅが通過可能になる程度の僅かな隙間で充分である。横シール・カット装置５４の開閉ストロークは、通常、最大１６０ｍｍであるのに対して、両縦ヒートシールブロック７０ａ，７０ｂの開閉ストロークは、例えば直押し式のエアーシリンダ駆動式とした場合であっても、１０ｍｍ前後にすぎず、非常に短いものである。したがって、ボールネジ機構７４のボールネジ７５自体の回転角が少なく、縦シール時にはボールネジ７５の特定の一カ所に負荷がかかる傾向となるために、ボールネジ機構７４の耐久性が低い。ボールネジ機構７４は、給油などのメンテナンスを頻繁且つ適切に行わないと、破損を生じる可能性が高くなる。両ヒータブロックをボールねじによって包装材の側縁部分を合掌状に挟むように駆動し、押し付け力を均一・安定化した縦ヒートシールユニットとしては、その一例として、特許文献２に示したものがある。

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縦型製袋充填包装機における横シール装置ではあるが、その一例として、横シール用の二つのシールブロックが互いに接近して包装材を挟み込む直前に大きなシール圧力を与えるトグル作用を利用したものが提案されている（特許文献３参照）。開閉駆動用サーボモータのモータ軸の回転方向に応じて、連結ロッドやそのガイドを介して前側横シーラ取付けブロック及び後側横シーラ取付けブロックが互いに接近・離間する方向に駆動され、前側シールブロックと後側シールブロックは互いにヒータ面が向い合っていて、互いの接近時に前側シールブロックと後側シールブロックとが筒状包装材を挟み込んで、エンドシール部を施す。モータ軸に取り付けられたリンク機構の動作が両シールブロックに伝達されるが、リンク機構が両シールブロックの接近・離間方向に延びる直線状に揃う直前に、両シールブロックが包装材を挟み込むようにタイミングを設定することで、両シールブロックは包装材を強く挟み込んで大きなシール圧力を与えることができる。

特開２０１０−０２３８５５号公報 特開２０１０−２７５００４号公報 特開２０１４−１２９１３２号公報

そこで、駆動源からの駆動力によって包装材に対して繰り返してシール動作をする縦シール装置を備えている縦型製袋充填包装機であって、駆動源からの出力回転を縦ヒートシールブロックの開閉動作に変換するに際して、前記縦シール装置が繰り返して受けるシール圧力の反力に耐えることができる耐久性に富むものとするとともに、構造が簡素で且つ充填筒やその周囲に曲成された包装材への包装機正面側からのアクセスを容易にする点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、上記課題を解決することであり、駆動源からの出力回転を縦ヒートシールブロックの開閉動作に変換するに際して、構成が簡素であり、耐久性に富む縦シール装置を備えるとともに、構造が簡素で且つ充填筒やその周囲に曲成された包装材への包装機正面側からのアクセスを容易にしてメンテナンス作業性を向上させることができる縦型製袋充填包装機を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による縦型製袋充填包装機は、
駆動源の出力で開閉駆動される二つの縦ヒートシールブロックの間に包装材の重ね合わされた両側縁部分を挟み込むことで当該両側縁部分に縦シールを施す縦シール装置と、製品を投入するために縦に配置されている充填筒とを備えており、前記充填筒の周面に湾曲状に曲成された前記包装材が長手方向に且つ前記充填筒に沿って上下方向に送られ、前記縦シール装置に備わる前記二つの縦ヒートシールブロックが前記充填筒の包装機正面側において前記湾曲状に曲成された包装材の前記重ね合わされた両側縁部分を開閉方向である左右方向に挟み込んで前記両側縁部分に前記縦シールを施すことで前記包装材が筒状包装材に形成され、前記筒状包装材から袋を製造しつつ前記充填筒を通して投入された前記製品を当該袋内に包装した袋包装体を製造する縦型製袋充填包装機であって、
前記縦シール装置は、前記駆動源の出力回転軸に出力された往復回転をカム動作によって前記二つの縦ヒートシールブロックの開閉動作に変換する偏心カム機構を備えており、 前記偏心カム機構は、前記カム動作をするため、前記出力回転軸に対して位相が互いに１８０度異なる偏心位置に配置された二つの円形カム体と、当該二つの円形カム体のそれぞれに対して軸受を介して個別に回動可能に連結されており且つ対応する前記縦ヒートシールブロックに個別に連係されている二つの駆動レバーとを備えており、
前記二つの円形カム体を前記出力回転軸回りに往復偏心回転させるため、前記駆動源の前記出力回転軸がする前記往復回転は、前記二つの円形カム体が仮に前記二つの縦ヒートシールブロックの開閉方向に並んだとする配置のときに占める死点を越えることがない１８０度未満であって且つ当該１８０度の過半に亙る往復回転であり、
前記出力回転軸が当該往復回転をするときに前記偏心カム機構によって前記二つの縦ヒートシールブロックがする前記開閉動作の開閉ストローク量は、前記重ね合わされた両側縁部分を挟み込む閉じ位置と当該閉じ位置から前記重ね合わされた両側縁部分が前記長手方向に通過するのを許容する程度に僅かに開いた開き位置との間の隙間距離に定められており、
前記包装機正面側から見て前記充填筒の前記包装機正面側の前方で且つ一側方には、前記縦型製袋充填包装機の機枠フレームが配置されており、
前記充填筒の前記包装機正面前方において前記左右方向に延びるロッドが前記機枠フレームにおいて前記左右方向に前記スライド可能にガイドされており、
前記ロッドは、前記二つの縦ヒートシールブロックの前記開閉動作のために、一方の前記駆動レバーに連係された一方の前記縦ヒートシールブロックを前記左右方向に案内するとともに、一端側で他方の前記駆動レバーに連係され且つ他端側で他方の前記縦ヒートシールブロックに連係されており、
前記駆動源と前記偏心カム機構は、前記機枠フレームの近傍に配置されている
ことを特徴としている。

この縦型製袋充填包装機によれば、駆動源の出力回転軸が往復回転をすると、偏心カム機構において、二つの円形カム体が出力回転軸の回りに振れ回り回転をし、各円形カム体と駆動レバーとがカム動作をし、駆動レバーはこのカム動作によって揺動回転、即ち、往復する回動動作をする。したがって、駆動源の出力回転は、偏心カム機構によって、両縦ヒートシールブロックの開閉動作に変換される。偏心カム機構において、円形カム体と駆動レバーとは、出力回転軸が回転する際に軸受を介して回動可能に連結されているので、縦ヒートシールブロックの開閉行程が小さくても、互いの接触力を滑らかに支持し、接触面圧を下げることができる。偏心カム機構の両円形カム体は互いに対して１８０度の位相差があるので、出力回転軸の回転は、偏心カム機構がするカム動作により両駆動レバーが互いに接近・離間する動作に変換され、更に両縦ヒートシールブロックの同期した開閉動作に変換される。即ち、駆動源の出力回転軸がする往復回転は１８０度未満の往復回転であり、且つ仮に二つの縦ヒートシールブロックの開閉方向に並んだとする配置のときに占める死点を越えることのない１８０度の過半に亙る角度範囲内で回動するので、二つの円形カム体の出力回転軸回りの偏心回転は同期した往復偏心回転となる。駆動源の出力回転軸がこうした回転量で回転することに応じて両縦ヒートシールブロックが開閉動作をするときの開閉ストローク量は、両縦ヒートシールブロックの開閉ストローク量が重ね合わされた両側縁部分を挟み込む閉じ位置と当該閉じ位置から前記重ね合わされた両側縁部分が前記長手方向に通過するのを許容する程度の僅かに開いた開き位置との間の隙間距離となるように定められる。したがって、両円形カム体は、出力回転軸のこうした往復回転に応じて、出力回転軸の回りで死点を越えることのない角度範囲内で振れ回って同期した往復偏心回転をし、両縦ヒートシールブロックにストローク量が僅かな安定した開閉動作をさせることができる。
また、この縦型製袋充填包装機によれば、縦に配置された充填筒を備え、充填筒の包装機正面側において包装材の重ね合わされた両側縁部分を同じく充填筒の包装機正面側において左右方向に開閉動作をする二つの縦ヒートシールブロックによって挟み込んで縦シールを施すことで包装材を筒状包装材に形成し製品が包装された袋包装体が製造される。縦型製袋充填包装機の機枠フレームが包装機正面側から見て充填筒の包装機正面側の前方且つ一側方に配置され、駆動源と偏心カム機構が機枠フレームの近傍に配置され、充填筒の包装機正面前方において左右方向に延びるロッドが当該機枠フレームにスライド可能にガイドされ、偏心カム機構の二つの駆動レバーが縦ヒートシールブロック又はロッドに個別に連係されていることで、機枠フレーム、駆動源及び偏心カム機構が充填筒の正面を遮ることがなく、構造が簡素で且つ充填筒やその周囲に曲成された包装材への包装機正面側からのアクセスが容易になる。

この縦型製袋充填包装機において、前記偏心カム機構に備わる前記各駆動レバーは、当該駆動レバーに対応する前記円形カム体が前記軸受を介して回動可能に嵌入しているリング部と、当該リング部から延びていて前記円形カム体に対応する前記縦ヒートシールブロックに連係されているレバー部とを備えているとすることができる。
円形カム体は駆動レバーのリング部に対して嵌入して配置関係にあるので、円形カム体と駆動レバーのリング部とは面積が広い軸受面で滑らかに相対回転を許容する軸受となり、その結果、縦ヒートシールブロックの開閉ストロークが小さくても広い軸受面でシール圧の反力を受け、偏心カム機構における円形カム体と駆動レバーのリング部との接触面圧を下げることができる。駆動レバーは、そのレバー部において、縦ヒートシールブロックに対して直接又は間接的に連係させることができる。

この縦型製袋充填包装機において、前記偏心カム機構に備わる前記軸受は、前記円形カム体に形成されている円周外面と前記駆動レバーの前記リング部に形成されている円周内面とが円筒状のすべり面を構成しているすべり軸受であるとすることができる。
円形カム体の円周外面と駆動レバーのリング部の円周内面とが互いに接触しながらすべることができる接触面積の広いすべり面を構成しているので、円形カム体と駆動レバーのリング部とはすべり軸受によって互いに滑らかに相対すべりをすることができ、その結果、縦ヒートシールブロックの開閉ストロークが小さくても、偏心カム機構における円形カム体とリング部の接触面圧を下げることができる。

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この縦型製袋充填包装機において、前記縦シール装置に備わる前記二つの縦ヒートシールブロックは、前記二つの円形カム体が前記死点に近接する前記往復偏心回転の限界に到達するに従って開閉方向の移動量が次第に減少し、前記カム動作に起因したトグル作用に基づいて前記包装材の重ね合わされた前記両側縁部分を強い圧接力で挟み込むとすることができる。
両円形カム体が、両縦ヒートシールブロックの開閉方向に並んだ仮想上の配置となるとすると、当該配置位置がカム動作の死点となるのであるが、実際には、出力回転軸が１８０度未満の往復回転をしても、二つの円形カム体は死点に到達することのない角度範囲内で往復偏心回転をし、偏心カム機構は往復カム動作をする。しかしながら、偏心カム機構がこの往復カム動作のカム動作限界に到達するに従って、縦ヒートシールブロックの開閉方向の移動量が次第に小さくなり、偏心カム機構にはカム動作に基づいて倍力機構の作用として次第に強くなるトグル作用を生じさせようとする。両縦ヒートシールブロックは、偏心カム機構のそのときのトグル作用によって重ね合わされた両側縁部分を強い圧接力で圧接するので、包装材の両側端縁部分に対して強いシール圧力で縦シールを施すことができる。

この縦型製袋充填包装機において、前記偏心カム機構の前記一方の駆動レバーは前記一方の縦ヒートシールブロックに対して直接に回動可能に連係されており、前記他方の駆動レバーは前記他方の縦ヒートシールブロックに取り付けられた前記ロッドに対して回動可能に連係されており、前記出力回転軸の回転軸線と、前記二つの駆動レバーがそれぞれ対応する前記縦ヒートシールブロックに対して回動可能に連係される連係軸線とは、前記二つの縦ヒートシールブロックの前記開閉方向に延びる一つの水平面上に並んで配置されているとすることができる。
偏心カム機構の二つの駆動レバーについて、直接連係される一方の縦ヒートシールブロックとロッドを介して間接的に連係される一方の縦ヒートシールブロックとに対する連係を回動可能な連係構造とし、更に出力回転軸の回転軸線と二つの連係軸線とを一平面上に並んだ配置とすることで、駆動レバーの配置・構造が簡素となり、偏心カム機構全体の構造も簡素化することができる。

この発明による縦型製袋充填包装機は、上記のように構成されているので、基本的なシール動作として、駆動源の出力回転軸の往復回転は、偏心カム機構がするカム動作、即ち、具体的には両円形カム体と両駆動レバーの往復カム動作によって、両縦ヒートシールブロックの滑らかで且つ安定した開閉動作に変換される。したがって、この縦型製袋充填包装機によれば、偏心カム機構においては、駆動源の出力回転軸の回転量が１８０度未満であるが当該１８０度の過半の回転量に亙る広い範囲を確保することができ、円形カム体と駆動レバーとは、出力回転軸が回転する際に軸受けを介して互いの接触面は広く確保されている。その一方で、偏心カム機構による往復カム動作によって両縦ヒートシールブロックが開閉する開閉ストローク量は、包装材の重ね合わされた両側縁部分が包装材の長手方向に通過することが許容される程度の充分で且つ僅かな隙間距離とすることができる。その結果、偏心カム機構における軸受の接触面圧を下げることができ、偏心カム機構、延いては縦シール装置の耐久性を向上することができる。
また、この縦型製袋充填包装機によれば、その機枠フレームが包装機正面側から見て充填筒の包装機正面側の前方且つ一側方に配置され、駆動源と偏心カム機構が機枠フレームの近傍に配置され、充填筒の包装機正面前方において左右方向に延びるロッドが当該機枠フレームにスライド可能にガイドされ、偏心カム機構の二つの駆動レバーが縦ヒートシールブロック又はロッドに個別に連係されていることで、機枠フレーム、駆動源及び偏心カム機構が充填筒の正面を遮ることがなく、それによって充填筒や縦シール装置回りの構造が簡素になり、充填筒やその周囲に曲成された包装材及び縦シール装置に対する包装機正面側からのアクセスが容易になり、包装機正面側からの充填筒や縦シール装置のメンテナンス作業性を向上させることができる。

図１は、この発明による縦型製袋充填包装機の一実施例を示す図である。 図２は、図１に示す縦型製袋充填包装機の縦シール装置に用いられる偏心カム機構の拡大図である。 図３は、図２に示す偏心カム機構の斜視図である。 図４は、縦型製袋充填包装機の一例を示す斜視図である。 図５は、図４に示す縦型製袋充填包装機に用いられる縦シール装置の一例を示す図である。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による縦型製袋充填包装機の実施例について説明する。図１は、この発明による縦型製袋充填包装機の一実施例を示す図面であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。また、図２は、この縦型製袋充填包装機の縦シール装置に用いられる偏心カム機構を拡大して分解又は組立て状態で示す図である。

図１に示す縦型製袋充填包装機については、図４に示した先行技術について既に説明したように、縦方向、即ち、長手方向に走行する帯状包装材６０を筒状包装材６１に成形しつつ製品Ｓを収容した袋包装体６３を製造する縦型製袋充填包装機５０であってよく、それゆえ、先行技術に用いられている構成要素と同等の働きをする構成要素について同じ符号を付すことで、縦型製袋充填包装機の基本的構成についての再度の説明を省略する。

図１に示す縦シール装置１においては、基本的な構造として、開閉駆動される左右の縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが対応する左右のベース１１ａ，１１ｂに取り付けられており、縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが包装材の重ね合わされた両側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込むことで当該両側縁部分ｆｅ，ｆｅに縦シールが施される。機枠フレームとして設けられているロッド支持ブロック１６には、縦方向に一定の距離をおいて横方向に延びる一対のロッド１７，１７がスライド自在に貫通している。ロッド支持ブロック１６は、図１及び図４を参照すれば、包装機正面側から見て、縦型製袋充填包装機５０の充填用筒体（充填筒）５３の前方で且つ一側方に配置されている。ロッド１７，１７の両一端（図で左端）は共通する連結部材１８に取り付けられており、両他端（図で右端）は右ヒートシールブロック１０ｂ用の右ベース１１ｂ（連結部材を兼ねる）に取り付けられている。ロッド１７，１７は左ヒートシールブロック１０ａ用の左ベース１１ａを貫通していて、左ヒートシールブロック１０ａが横方向である左右方向にスライドするのを案内している。

縦シール装置１を駆動するための駆動源としてのサーボモータ１２は、ロッド支持ブロック１６と同様に機枠フレームとして設けられているベッド１９に取り付けられており、回転出力軸１３に回転駆動力を出力する。サーボモータ１２が出力回転軸１３に出力する回転は、１８０度未満の往復回転である。サーボモータ１２の回転出力軸１３は、ロッド１７，１７が延びる左右横方向にも縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂの長手方向（縦方向）にも直交する方向に延びる態様で配置されている。サーボモータ１２の回転出力軸１３には、サーボモータ１２の出力回転軸１３に出力された往復回転をカム動作によって縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂの開閉動作に変換する偏心カム機構２０が設けられている。回転出力軸１３から偏心カム機構２０を介して左ヒートシールブロック１０ａ用の左ベース１１ａに至る経路と右ヒートシールブロック１０ｂ用の右ベース１１ａに至る経路とが、回転出力軸１３から左右の縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂとの間をそれぞれ繋いで開閉駆動力を伝達する開閉駆動経路となっている。

当該開閉駆動経路に介在されている偏心カム機構２０のカム動作によって、そのカム出力は、一方では左ヒートシールブロック１０ａ用の左ベース１１ａに直接に伝えられ、他方では、連結部材１８からロッド１７，１７を介して右ヒートシールブロック１０ｂ用の右ベース１１ａに伝えられ、出力回転軸１３の往復回転に伴って左右の縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂを開閉駆動する。

偏心カム機構２０は、カム動作をするため、図２に示すように、また図３に斜視図として示すように、直棒状の回転出力軸１３において、その真っ直ぐな１本の軸線１４が延びる方向に所定の間隔を置いて設けられている大きさが同じの一対のカム体２１ａ，２１ｂを備えている。カム体２１ａ，２１ｂは、回転出力軸１３が貫通・結合状態で取り付けられる取付け部２２ａ，２２ｂと、取付け部２２ａ，２２ｂに一体構成とされており所定の肉厚を有するとともに周面はカム面となっており、回転出力軸１３に対して偏心した偏心円板部２３ａ，２３ｂとを備えている。偏心円板部２３ａ，２３ｂの周面は円筒周面となっており、その母線方向は回転出力軸１３の軸線１４の延びる方向と平行である。したがって、カム体２１ａ，２１ｂは周面が円筒となった円形カム体である。

偏心円板部２３ａ，２３ｂの中心線（円筒周面に対応する円の中心線）は、回転出力軸１３の軸線１４に対して偏心した位置にある。偏心円板部２３ａ，２３ｂの板厚は、回転出力軸１３が回転するときに、後述の駆動レバー２４ａ，２４ｂによって安定して軸支持されるように、周面が充分な広さとなる板厚とされている。回転出力軸１３は、カム体２１ａ，２１ｂの内部に納まるように貫通・結合されており、したがって、軸線１４に直交する面での断面でみて偏心円板部２３ａ，２３ｂの大きさは回転出力軸１３と比較して充分大きい。二つのカム体２１ａ，２１ｂの回転出力軸１３に対する偏心の態様は、軸線１４の回りに互いに位相を異ならせて配置されていることによるものであり、好ましくは互いに位相が１８０度異なる対称位置とされている。

偏心カム機構２０はまた、カム体２１ａ，２１ｂに相対回転を許容する軸受を介して連結されており且つ対応する縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂに連結されている二つの駆動レバー２４ａ，２４ｂを備えている。偏心カム機構２０のカム体２１ａと左ベース１１ａとは左駆動レバー２４ａで連結されており、偏心カム機構２０のカム体２１ｂと連結部材１８とは右駆動レバー２４ｂで連結されている。左右の駆動レバー２４ａ，２４ｂは同じ構造を有しており、偏心カム機構２０の偏心円板部２３ａ，２３ｂが嵌入するリング部２５ａ，２５ｂと、リング部２５ａ，２５ｂに一体に形成されており且つリング部２５ａ，２５の径方向外側に延びていて縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂに直接的に又は間接的に連結されているレバー部２６ａ，２６ｂを備えている。駆動レバー２４ａ，２４ｂは、カム体２１ａ，２１ｂに対してレバー部２６ａ，２６ｂが互いに反対方向に延びるように組み合わされる。

リング部２５ａ，２５ｂには、嵌入する偏心円板部２３ａ，２３ｂを受け入れるために、精密に加工された円筒内面が形成されており、偏心円板部２３ａ，２３ｂに形成されている円周外面も同じく精密に加工されている。この場合、カム体２１ａ，２１ｂと駆動レバー２４ａ，２４ｂとの相対回転を許容する軸受は、当該円筒内面と円周外面を潤滑油等の薄い膜を介して相対的にすべり可能なすべり面とするすべり軸受である。レバー部２６ａ，２６ｂは、その先端部分において、連結部材１８と左ベース１１ａとに対して連結支点としての連結ピン２７ａ，２７ｂによって回動可能に連結されている。

偏心カム機構２０においては、出力回転軸１３の軸線１４と、両駆動レバー２４ａ，２４ｂが両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂに直接又は間接的に連係される両連結ピン２７ａ，２７ｂのピン軸線とが、縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが延びる長手方向（縦方向）と直交する一つの水平面上に並んで配置されている。偏心カム機構２０においての出力回転軸１３や駆動レバー２４ａ，２４ｂのこうした配置により、偏心カム機構２０を簡素なレイアウトと構造に組み立てることができるとともに、偏心カム機構２０のカム動作がバランスの良い動作になる。

縦シール装置１において、回転出力軸１３の軸線１４の位置は不変であり、連結ピン２７ａ，２７ｂの位置はロッド支持ブロック１６によるロッド１７，１７のスライド案内作用により、水平方向（両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂの開閉方向）には移動するが縦方向には移動しない。サーボモータ１２が駆動されると、回転出力軸１３が回転駆動され、偏心カム機構２０のカム体２１ａ，２１ｂが出力回転軸１３と一体となって回転し、その軸線１４の回りに振れ回り回転をする。偏心円板部２３ａ，２３ｂが嵌入するリング部２５ａ，２５を有する駆動レバーレバー２４ａ，２４ｂがその振れ回り回転に追従して、連結ピン２７ａ，２７ｂの回りに揺動する動作をする。左駆動レバー２４ａが左ベース１１ａを引いて、左ベース１１ａが左ヒートシールブロック１０ａを包装材の端縁部分ｆｅ，ｆｅから遠ざける動きをするときには、右駆動レバー２４ｂが連結部材１８及びロッド１７，１７を介して右ベース１１ｂを押し、右ベース１１ｂが右ヒートシールブロック１０ｂを包装材の端縁部分ｆｅ，ｆｅから離れさせる。これにより、両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂは開動作をし、回転出力軸１３が図２（ｃ１）に示すような開方向への回転限界にまで回転すると、両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂは端縁部分ｆｅ，ｆｅから最も離れた開位置を占める。このときの回転出力軸１３が回転した開き角度位置θｏが、図２（ｂ１）に示す死点となる基準位置θｓからの角度として示されている。

両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが図２（ｃ１）に示す開位置を占めた状態から回転出力軸１３が反対方向に回転駆動されると、偏心カム機構２０のカム体２１ａ，２１ｂの偏心回転（開状態に向うときと逆方向の偏心回転）によって、左右の駆動レバー２４ａ，２４ｂが連結ピン２７ａ，２７ｂの回りに揺動しつつ互いに離れる方向に動作する。左ベース１１ａがロッド１７，１７に案内されつつ左ヒートシールブロック１０ａを包装材の端縁部分ｆｅ，ｆｅに向って移動させ、右駆動レバー２４ｂが連結部材１８及びロッド１７，１７を介して右ベース１１ｂを引き寄せ、包装材の端縁部分ｆｅ，ｆｅに向って方向に移動させる。このように、サーボモータ１２の出力回転軸１３の往復回転は、偏心カム機構２０によって、開閉駆動経路を経て、両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂの開閉動作に変換される。

回転出力軸１３が引き続いて回転駆動されると、偏心カム機構２０のカム体２１ａ，２１ｂの引き続く偏心回転によって、図２（ｃ２）に示すように左右の駆動レバー２４ａ，２４ｂの動作を介して左右の両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂは包装材の端縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込み、端縁部分ｆｅ，ｆｅを加圧・加熱して縦ヒートシールを開始する。偏心カム機構２０の両カム体２１ａ，２１ｂの位相は互いに対して１８０度異なっていることにより、出力回転軸１３の往復回転は、偏心カム機構２０がする往復カム動作によって両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂの同期した開閉動作に変換される。

両カム体２１ａ，２１ｂの位相差１８０度の対称構造と出力回転軸１３の往復回転角度の設定によって、偏心カム機構２０は、その死点を越えることのない角度範囲で、往復カム動作をする。即ち、両カム体２１ａ，２１ｂは、出力回転軸１３が仮に１８０度以上に回転をする（両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが互いに衝突する可能性は無視する）としたとき、両カム体２１ａ，２１ｂがカム動作の死点を越えて回転することになるが、出力回転軸１３は、実際には、図２（ｂ２）に示すような回転位置（死点位置θｄ）を越えて回転をすることはない。死点位置θｄに至るよりも前の図２（ｃ２）に示す閉じ角度位置θｃ（一例として死点の２０度程度手前の位置；図ではθｄとの差が誇張して描かれている。）が出力回転軸１３の回転限界であり、両カム体２１ａ，２１ｂにとっては偏心回転限界とされている。これにより、両カム体２１ａ，２１ｂは、仮に死点を通過するとしたときに生じるシール圧力の不安定な挙動を未然に回避することができるとともに、出力回転軸１３の回りで同期した振れ回り往復回転をし、両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂに安定した開閉動作をさせることができる。縦ヒートシールの時間やシール圧力は、サーボモータ１２のトルク制御等によって、精密にコントロールすることができる。なお、サーボモータ１２の制御については、出力回転軸１３が仮に連続回転をするとしたときに、両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが最も包装材から遠ざかる基準位置θｓ（図２（ｂ１））を越えるような回転をすることもないように設定されている。

偏心カム機構２０は、出力回転軸１３の１８０度未満の往復回転に応じて、カム動作において死点を越えることのない角度範囲内で往復カム動作をする。偏心カム機構２０において、出力回転軸１３の回転が閉じ角度位置θｃに近づく（両カム体２１ａ，２１ｂがその往復カム動作のカム動作限界に近づく）に従って、回転出力軸１３が同じ調子で回転していても、駆動レバー２４ａ，２４ｂを介して両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂの互いに閉じる方向の移動量が次第に減少する。出力回転軸１３の回転が閉じ角度位置θｃに到達して両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが包装材の重ね合わされた両側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込む際には、両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂは、倍力機構の作用として働く偏心カム機構２０のそのときのトグル作用によって、大きなシール圧接力で両側縁部分ｆｅ，ｆｅに圧接し、両側端縁部分ｆｅ，ｆｅに対して強いシール圧力で縦シールを施すことができる。偏心カム機構２０の往復カム動作において、回転出力軸１３の回転量は１８０度未満で且つ当該１８０度の過半を占める有意な大きさの角度範囲であっても、往復カム動作による両縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂが開閉するときの開閉ストローク量としては、縦型製袋充填包装機の横ヒートシールブロック（図４に示す横シール・カット・ブロック５４ａ，５４ｂ）の開閉距離と比べて格段に小さな距離を実現することができる。開閉ストローク量は、具体的には、円形カム体の回転出力軸からの偏心量、駆動レバーの長さ及び回転出力軸の回転範囲に基づいて、設定可能である。

偏心カム機構２０において、偏心円板部２３ａ，２３ｂと出力回転軸１３とは偏心円板部２３ａ，２３ｂの内部を出力回転軸１３が貫通・結合しているという相互の形状配置関係にあるので、偏心円板部２３ａ，２３ｂの円周外面は出力回転軸１３と比べて広い面積となり、カム体２１ａ，２１ｂの偏心円板部２３ａ，２３ｂの円周外面と駆動レバー２４ａ，２４ｂのリング部２５ａ，２５ｂとの円周内面は、面積が広く互いに接触しながら滑らかに相対すべりを許容するすべり面となる。すべり軸受の軸受面として広いすべり面が確保されるので、端縁部分ｆｅ，ｆｅの挟込み力が大きくなるにもかかわらず軸受の面圧は低くなり、軸受への負荷が軽減され、縦シールのための繰り返し動作回数が多くなっても偏心カム機構２０の耐久性を高めることができる。その結果、縦ヒートシールブロック１０ａ，１０ｂの開閉ストロークが小さくても、偏心カム機構２０における偏心円板部２３ａ，２３ｂとリング部２５ａ，２５ｂの接触面圧を下げることができる。

以上、この発明の実施例について説明したが、カム体２１ａ，２１ｂについては、インゴットからの削出しのように、鍛造や鋳造からの切削加工によって、取付け部２２ａ，２２ｂと偏心円板部２３ａ，２３ｂを一体構造に形成することができる。また、別体に形成しておいて、溶接や固着によって一体構造としてもよい。連結ピン２７ａ，２７ｂについても、駆動レバー２４ａ，２４ｂとの間にすべり軸受を構成して滑らかなすべりと耐久性を向上させることが好ましい。また、すべり軸受として、内外のすべり面は、偏心円板部２３ａ，２３ｂとリング部２５ａ，２５ｂとにそれぞれ圧入される軸受輪によって備えることができる。回転軸受は、すべり軸受として説明したが、転がり軸受であってもよい。

１ 縦シール装置 １０ａ，１０ｂ 左右のヒートシールブロック
１１ａ，１１ｂ 左右のベース １２ サーボモータ
１３ 回転出力軸 １４ 軸線
１５ ベッド １６ ロッド支持ブロック
１７，１７ ロッド １８ 連結部材
２０ 偏心カム機構 ２１ａ，２１ｂ カム体
２２ａ，２２ｂ 取付け部 ２３ａ，２３ｂ 偏心円板部
２４ａ，２４ｂ 左右の駆動レバー ２５ａ，２５ｂ リング部
２６ａ，２６ｂ レバー部 ２７ａ，２７ｂ 連結ピン
５０ 縦型製袋充填包装機 ５１ フォーマ
５２，５２ａ 縦シール装置 ５３ 充填用筒体
５４ 横シール・カット装置 ５４ａ，５４ｂ シール・カット・ブロック
５５ 包装材送りベルト機構 ５６ カッタ刃
５７ 溝 ５９，５９ 緊張ガイド
６０ 帯状包装材 ６１ 筒状包装材
６２ 袋 ６３ 袋包装体
７０ａ，７０ｂ 縦ヒートシールブロック ７１ａ，７１ｂ 左右のベース
７２ サーボモータ ７３ 支持案内部
７４ ボールネジ機構 ７５ ボールネジ
７５ａ，７５ｂ ネジ部分 ７６ａ，７６ｂ ナット
７７，７７ サポートシャフト
８２ サーボモータ ８４ リンク機構
８５ 中央レバー ８５ａ，８５ｂ 左右の駆動レバー
８６ ロッド支持ブロック ８７，８７ ロッド
８８ 連結部材
ｆｅ，ｆｅ 両側縁部分 Ｓ 製品
Ｓｃ 縦シール Ｓｅ 横シール Ｇ 隙間
θｓ 基準位置 θｏ 開き角度位置
θｃ 閉じ角度位置 θｄ 死点位置

Claims (5)

1. 駆動源の出力で開閉駆動される二つの縦ヒートシールブロックの間に包装材の重ね合わされた両側縁部分を挟み込むことで当該両側縁部分に縦シールを施す縦シール装置と、製品を投入するために縦に配置されている充填筒とを備えており、前記充填筒の周面に湾曲状に曲成された前記包装材が長手方向に且つ前記充填筒に沿って上下方向に送られ、前記縦シール装置に備わる前記二つの縦ヒートシールブロックが前記充填筒の包装機正面側において前記湾曲状に曲成された包装材の前記重ね合わされた両側縁部分を開閉方向である左右方向に挟み込んで前記両側縁部分に前記縦シールを施すことで前記包装材が筒状包装材に形成され、前記筒状包装材から袋を製造しつつ前記充填筒を通して投入された前記製品を当該袋内に包装した袋包装体を製造する縦型製袋充填包装機であって、
   前記縦シール装置は、前記駆動源の出力回転軸に出力された往復回転をカム動作によって前記二つの縦ヒートシールブロックの開閉動作に変換する偏心カム機構を備えており、 前記偏心カム機構は、前記カム動作をするため、前記出力回転軸に対して位相が互いに１８０度異なる偏心位置に配置された二つの円形カム体と、当該二つの円形カム体のそれぞれに対して軸受を介して個別に回動可能に連結されており且つ対応する前記縦ヒートシールブロックに個別に連係されている二つの駆動レバーとを備えており、
   前記二つの円形カム体を前記出力回転軸回りに往復偏心回転させるため、前記駆動源の前記出力回転軸がする前記往復回転は、前記二つの円形カム体が仮に前記二つの縦ヒートシールブロックの開閉方向に並んだとする配置のときに占める死点を越えることがない１８０度未満であって且つ当該１８０度の過半に亙る往復回転であり、
   前記出力回転軸が当該往復回転をするときに前記偏心カム機構によって前記二つの縦ヒートシールブロックがする前記開閉動作の開閉ストローク量は、前記重ね合わされた両側縁部分を挟み込む閉じ位置と当該閉じ位置から前記重ね合わされた両側縁部分が前記長手方向に通過するのを許容する程度に僅かに開いた開き位置との間の隙間距離に定められており、
   前記包装機正面側から見て前記充填筒の前記包装機正面側の前方で且つ一側方には、前記縦型製袋充填包装機の機枠フレームが配置されており、
   前記充填筒の前記包装機正面前方において前記左右方向に延びるロッドが前記機枠フレームにおいて前記左右方向に前記スライド可能にガイドされており、
   前記ロッドは、前記二つの縦ヒートシールブロックの前記開閉動作のために、一方の前記駆動レバーに連係された一方の前記縦ヒートシールブロックを前記左右方向に案内するとともに、一端側で他方の前記駆動レバーに連係され且つ他端側で他方の前記縦ヒートシールブロックに連係されており、
   前記駆動源と前記偏心カム機構は、前記機枠フレームの近傍に配置されている
   ことを特徴とする縦型製袋充填包装機。
2. 前記偏心カム機構に備わる前記各駆動レバーは、当該駆動レバーに対応する前記円形カム体が前記軸受を介して回動可能に嵌入しているリング部と、当該リング部から延びていて前記円形カム体に対応する前記縦ヒートシールブロックに連係されているレバー部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の縦型製袋充填包装機。
3. 前記偏心カム機構に備わる前記軸受は、前記円形カム体に形成されている円周外面と前記駆動レバーの前記リング部に形成されている円周内面とが円筒状のすべり面を構成しているすべり軸受であることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型製袋充填包装機。
4. 前記縦シール装置に備わる前記二つの縦ヒートシールブロックは、前記二つの円形カム体が前記死点に近接する前記往復偏心回転の限界に到達するに従って開閉方向の移動量が次第に減少し、前記カム動作に起因したトグル作用に基づいて前記包装材の重ね合わされた前記両側縁部分を強い圧接力で挟み込むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の縦型製袋充填包装機。
5. 前記偏心カム機構の前記一方の駆動レバーは前記一方の縦ヒートシールブロックに対して直接に回動可能に連係されており、前記他方の駆動レバーは前記他方の縦ヒートシールブロックに取り付けられた前記ロッドに対して回動可能に連係されており、
   前記出力回転軸の回転軸線と、前記二つの駆動レバーがそれぞれ対応する前記縦ヒートシールブロックに対して回動可能に連係される連係軸線とは、前記二つの縦ヒートシールブロックの前記開閉方向に延びる一つの水平面上に並んで配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の縦型製袋充填包装機。

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