JP7048100B2 - 製袋充填機の縦シール装置 - Google Patents

Description

本発明は、製袋充填機においてフィルムの重合部に連続的にシールを施す縦シール装置に関するものである。

横形製袋充填機は、原反ロールから引き出した帯状のフィルムを連続して搬送しつつ、その搬送方向に沿うフィルムの端縁部を重ね合わせて筒状に成形すると共に、縦シール装置によりフィルムの重合部を加熱して縦シールを施している。縦シール装置は、加熱された一対のシールローラでフィルムの重合部を挟持して加熱することで、該フィルムを溶着シールしている。このように、シールローラの加熱によりフィルムをシールする縦シール装置では、包装運転を休止する際や物品の供給が一時的に遅れたりするなどにより、フィルムの搬送を一時的に停止させる時などには、フィルムを所定のシール圧力で挟持している一対のシールローラを互いに離間させてフィルムの挟持を解除するようにシリンダにて開閉作動する装置が提案されている(例えば、特許文献１)。

特開２００５－４７５９６号公報

ここで、フィルムに適正な縦シールを施すために調節可能な条件として、「シール温度」、「シール時間」、「シール圧力」の３種類があるが、横形製袋充填機においてシールローラにより搬送中のフィルムを加熱シールする場合の「シール時間」は、包装能力によって定まることから、包装運転に際して適正な縦シールを施すために調節可能な条件としては、「シール温度」と「シール圧力」となる。

従来、縦シールを適正に施すために、バネ等によりシールローラを付勢して「シール圧力」を一定に維持したもとで、フィルムの材質や包装速度などの各種包装条件が変わる場合には、「シール温度」を調節することで対応していた。しかしながら、「シール温度」の変更は、フィルムの溶融、しわの発生などのシール不良を招き易く、包装機メーカーのサービス員や、その他の熟練者でも、シール不良が発生した際のシール状態の改善時における適正な「シール温度」への調節は、容易なことではなかった。

なお、前記特許文献１のシリンダは、シールローラを開閉作動するだけであって、該シリンダによって閉成されたシールローラによるシール圧力に関し、包装条件が変わった場合の対処は何ら考慮されていない。また、シールローラの開閉用の駆動手段としてシリンダを用いる構成では、高速運転時の開閉作動に遅れが生じてシール不良を招くばかりでなく、シールローラのシール圧力を高い精度で設定できない難点がある。また、フィルム搬送時に一定のシール圧力を安定して付与することができず、シール品質が低下する問題も指摘される。

本発明は、シール圧力を簡単に設定できて、良好に縦シールを施すことが可能な製袋充填機の縦シール装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明の製袋充填機の縦シール装置は、
筒状フィルム(12a)の合掌状に重ね合わせた重合部(12b)に、フィルム搬送方向に連続的に縦シールを施す縦シール装置であって、
前記筒状フィルム(12a)の重合部(12b)を挟持して回転する一対のシールローラ(24,24)と、
該シールローラ(24,24)を、前記重合部(12b)を挟持する挟持位置と相互に離間した開放位置の間で近接離間移動するサーボモータ(36)と、
前記シールローラ(24,24)で前記重合部(12b)を挟持する際のシール圧力の調節に際し、シール圧力値として標準値が予め初期登録された圧力区分を、シール圧力値が段階的に異なる選択可能な複数の圧力区分(54,56,58)のうちで最も低い圧力区分(54)として定め、前記複数の圧力区分(54,56,58)のうちのいずれか１つの圧力区分(54,56,58)を包装品種毎に登録し、その登録した圧力区分(54,56,58)に対応するシール圧力値となるよう、前記サーボモータ(36)の出力トルクを制御する制御手段(44)を備えたことを特徴とする。
請求項１に係る発明によれば、シールローラの近接離間移動をサーボモータにより行うよう構成したので、高速運転時の応答性に優れると共に移動精度を高くすることができ、加えてシールローラにより筒状フィルムの重合部を挟持するシール圧力を精度よく一定値にすることができ、良好な縦シールを施すことができる。また、シール圧力は、シール圧力値が登録された複数の圧力区分から選択するだけで変更することができるので、包装条件が変わった時などに、シール圧力を直接数値入力することなく圧力区分を選択するだけで、シール調節を行うことができる。また、一般的包装条件に対応する標準値がシール圧力値として予め初期登録された圧力区分を、選択可能な複数の圧力区分のうちで最も低い圧力区分として定めたので、シール不良の調節作業において、溶着不足を改善する側への選択肢しか与えられておらず、誤った調節作業がなされることがない。更に、シール条件を決定する３要素のうち、シール圧力の強さの段階的選択による調節項目を設けたので、シール不良に対応してシール温度などの変更を行うことなく、熟練者でなくても簡単にシール条件の改善処理を行うことができる。

請求項２に係る発明では、前記圧力区分(54,56,58)として、前記標準値が登録された第１の圧力区分(54)と、該第１の圧力区分(54)よりシール圧力値を高い値で登録した第２の圧力区分(56)、および該第２の圧力区分(56)よりシール圧力値を高い値で登録した第３の圧力区分(58)とを含んで、シール圧力値を段階的に高める値が登録された３以上、５以内の区分数としたことを特徴とする。
請求項２の発明によれば、選択可能な圧力区分の数を限定したので、圧力区分を選択する際に操作者が手間取ることなく、迅速に改善されたシール状態を得るよう選択操作することができる。

請求項３に係る発明では、前記各圧力区分(54,56,58)のシール圧力値を登録、変更可能に構成したことを特徴とする。
請求項３の発明によれば、フィルムの性状や包装機固有の特性など、その他の包装条件に合わせて、段階的なシール圧力値を適正にすることができる。

請求項４に係る発明では、前記複数の圧力区分(54,56,58)について、シール圧力の強弱を判別可能な数値を含んで表示手段(48)に並べて表示するよう構成したことを特徴とする。
請求項４の発明によれば、複数の圧力区分について、シール圧力の強弱を判別可能な数値を並べで表示することで、現在のシール圧力の程度をひと目で把握し易くなる。

請求項５に係る発明では、前記シール圧力値は、前記サーボモータ(36)の出力トルク値を表す数値により表示手段(48)に表示するよう構成したことを特徴とする。
請求項５の発明によれば、サーボモータの出力トルク値を表す数値を表示することで、変更後のシール状態の変化状況を直感的に把握することができる。

請求項６に係る発明では、前記出力トルク値は、前記サーボモータ(36)の出力トルク制限値であり、
前記制御手段(44)は、前記重合部(12b)を前記一対のシールローラ(24,24)により挟持した際の所定のシール圧力が、前記サーボモータ(36)の出力トルク制限値を超えないようにトルクカットする制御を行うことを特徴とする。
請求項６の発明によれば、サーボモータをトルク制限することで、適正なシール圧力を安定的に与えることができる。

本発明によれば、包装条件が変わった場合などの際には、シール不良を招き易いシール温度の調節に代えてシール圧力を変更して対応し得るので、良好に縦シールを施すことができる。また、シール圧力の変更は、圧力区分を複数から選択するだけであるので、熟練者でなくとも簡単に適正なシール圧力に変更できる。

横形製袋充填機の概略構成図である。 縦シール装置を、フィルム搬送方向下流側から見た概略斜視図である。 縦シール装置を、フィルム搬送方向上流側から見た概略斜視図である。 タッチパネルに表示されるシール圧力値登録画面の表示例を示す説明図である。 タッチパネルに表示されるシール圧選択画面の表示例を示す説明図である。

次に、本発明に係る製袋充填機の縦シール装置の好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。実施例では縦シール装置が採用される包装機として横形製袋充填機を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、縦形製袋充填機にも応用し得るものである。

図１に示す如く、実施例に係る横形製袋充填機は、原反ロール１０から引き出した帯状フィルム１２を、その長手方向両端縁部を合掌状に重ね合わせて筒状フィルム１２ａとして成形する製袋手段１４と、筒状フィルム１２ａに向けて物品１６を所定間隔毎に供給する供給コンベヤ１８と、前記合掌状に重ね合わせた筒状フィルム１２ａの重合部１２ｂを一対の送りローラ２０,２０で挟持して筒状フィルム１２ａを搬送するフィルム搬送手段と、送りローラ２０,２０の下流において前記重合部１２ｂを一対のシールローラ２４,２４で挟持して縦シールを施す縦シール装置と、前記筒状フィルム中に所定間隔毎に供給された物品１６の前後位置で筒状フィルム１２ａを挟み、筒状フィルム１２ａの搬送方向と交差する方向(幅方向)に横シール・切断を施す横シール装置２２と、の夫々を備える。

縦シール装置は、図２、図３に示す如く、前記筒状フィルム１２ａの重合部１２ｂを挟む両側に配設された一対のシールローラ２４,２４を備え、加熱された一対のシールローラ２４,２４によりフィルム搬送方向に延在する重合部１２ｂを加圧することにより縦シールが施される。縦シール装置には、支持部材２６に配設された上下方向に延在する支軸２７回りに水平回動自在に支持された一対のローラホルダ２８,２８を備え、各ローラホルダ２８における支軸２７の一側に離間して該支軸２７と平行に支持されたローラ軸(図示せず)にシールローラ２４が回転自在に支持される。各ローラホルダ２８の回動支点と同軸上に駆動歯車３０が回転自在に支持されて両駆動歯車３０,３０が噛合すると共に、各駆動歯車３０は、対応するローラ軸に配設した従動歯車(図示せず)と噛合している。また、支持部材２６に、一方の駆動歯車３０に連繋したサーボモータ３２が配設されており、該サーボモータ３２により、一対のシールローラ２４,２４を相互に反対方向に回転駆動する。

図３に示す如く、前記一対のローラホルダ２８,２８は、両ローラホルダ２８,２８を相互に反対方向に回動するようにリンク機構３４により連繋されている。また、前記支持部材２６に配設した正逆回転可能な駆動手段としての開閉用のサーボモータ３６が、クランク機構３８を介して一方のローラホルダ２８に連繋され、サーボモータ３６を正転、逆転することで、両ローラホルダ２８,２８がリンク機構３４によって相互に近接離間する。これにより一対のシールローラ２４,２４を、前記筒状フィルム１２ａの重合部１２ｂを所定のシール圧力で挟持可能な挟持位置と相互に離間した開放位置との間で開閉動するよう構成される。

図１に示す如く、横形製袋充填機の制御手段４４には、サーボドライバ４６を介して前記サーボモータ３６が接続される。また、制御手段４４に、包装機の動作パラメータを設定、変更および表示する入力・表示手段であるタッチパネル４８が接続され、該タッチパネル４８で入力された各種データを制御手段４４で記憶するよう構成される。なお、サーボモータ３６に付設されたエンコーダ５０からのパルスがサーボドライバ４６に入力される。そして、制御手段４４は、エンコーダ５０からのパルスに基づいて、サーボモータ３６を駆動制御する。また制御手段４４は、筒状フィルム１２ａの搬送を停止する時には、前記シールローラ２４,２４を開放位置に向けて移動するようサーボモータ３６を駆動制御し、筒状フィルム１２ａの搬送開始に伴い、開放位置のシールローラ２４,２４を挟持位置に向けて移動するようサーボモータ３６を駆動制御する。また、シールローラ２４,２４により筒状フィルム１２ａの重合部１２ｂに縦シールを施している包装運転中は、シールローラ２４,２４により筒状フィルム１２ａの重合部１２ｂを所定圧で挟持する挟持位置まで移動した際のサーボモータ３６の出力トルクが、トルク制限値(出力トルク制限値)を超えることなく該トルク制限値となるよう駆動制御される(トルク制限される)。すなわち、制御手段４４により、一対のシールローラ２４,２４を挟持位置まで移動した際のサーボモータ３６の出力トルクがカットされる。

前記サーボモータ３６の出力トルクの値を制限する制限値を変化させることで、シールローラ２４,２４によるシール圧力が所定値となるように管理することができる。本例では、前記サーボモータ３６の出力トルク値を以下のように登録した値によって、段階的に変更することで、このシール圧力の強弱設定がなされる。図４は、前記タッチパネル４８の操作画面に関して、シールローラ２４,２４によるシール圧力値を入力・設定するシール圧力値登録画面５２を示す。該シール圧力値登録画面５２には、圧力区分名と、各圧力区分に対応するシール圧力に関する登録値が横並びで表示され、各圧力区分は３段階に区別されて上下に一覧表示される。ここでは、表示画面の上段から順に、第１の圧力区分５４を「縦シール圧力(普通)」として表示し、第２の圧力区分５６を「縦シール圧力(やや強い)」として表示し、第３の圧力区分５８を「縦シール圧力(強い)」として表示することで、シール圧力の強弱が「普通」、「やや強い」、「強い」として区別された表示によりなされる。また、各圧力区分５４,５６,５８に対応するシール圧力の強弱を表す値として、前記サーボモータ３６の出力トルク値(トルク制限値)が採用される。このように前記各圧力区分５４,５６,５８において、前記シール圧力の違いは文字表示に加えて前記シール圧力の程度を数値により表すことで各圧力区分間の違いの程度を直ちに判別することができる。前記各圧力区分５４,５６,５８において前記シール圧力の程度をトルク制限値により表し、数値表示部５４ａ,５６ａ,５８ａに数値データが表示される。前記トルク制限値は、サーボモータ３６の定格トルクを１００％とした場合の出力割合(％)で登録して制御手段４４に記憶するようにしており、本例では、第１の圧力区分５４(普通)が３５％、第２の圧力区分５６(やや強い)が４０％、第３の圧力区分５８(強い)が４５％のトルク制限値として初期登録されている場合を示す。

このようなシール圧力値は、包装品種毎に前記段階的に区別された複数の圧力区分のうちのいずれか１つを選択して、登録、記憶することができる。なお、選択可能な複数の圧力区分のうちの最も低い圧力区分には、一般的包装条件に対応するシール圧力値(包装機においてデフォルトとして登録、記憶される値であって、通常の包装において各種フィルムに縦シールを施し得る平均的な値)が、「縦シール圧力(普通)」として表示される標準値として予め初期登録される。すなわち、標準値がシール圧力値として予め初期登録された圧力区分を、選択可能な複数の圧力区分のうちで最も低い圧力区分として定めている。また、実施例では、圧力区分として、該標準値を最低として、該標準値より高くて段階的にシール圧力値が高い値で登録された３種類の圧力区分５４,５６,５８が設けられる。

また、シール圧力値登録画面５２において各圧力区分５４,５６,５８に初期登録されているトルク制限値を変更し得るよう構成される。図４に示す如く、トルク制限値の登録に際し、シール圧力値登録画面５２において圧力区分名の表示欄をタッチ操作することで、選択した圧力区分名および現在のトルク制限値に対応した数値入力ウィンドウ６６が表示され、該ウィンドウ６６における数値ボタン表示などのタッチ操作により所定のトルク制限値に対応する数値を入力して登録、記憶することができる。

図５は、各圧力区分５４,５６,５８のうちのいずれか１つを選択操作するためのシール圧選択画面５３を示す。シール圧選択画面５３では、最上段の表示欄に、前記複数の圧力区分５４,５６,５８のうち、現在選択されている圧力区分を表示する選択圧表示欄６０が設けられており、実施例では「縦シール圧選択」の項目名で表示される。シール圧選択画面５３において、前記選択圧表示欄６０をタッチ操作することで、種別選択ウィンドウ６２が別表示される。該種別選択ウィンドウ６２には、選択可能な圧力区分として「普通」、「やや強い」、「強い」として上下方向に並ぶ表示欄に一覧表示される。また、現在選択中の圧力区分の表示欄は、他の表示欄とは異なる背景色などにより識別可能に表示される。そして、種別選択ウィンドウ６２において、表示された圧力区分５４,５６,５８のうちの何れかの項目欄にタッチ操作することで選択された圧力区分が指定されたことが識別可能に変色表示されると共に、シール圧選択画面５３における前記選択圧表示欄６０における表示が、選択された圧力区分に対応する表示に切り替わる。そして、シール圧選択画面５３における画面下部に表示された決定ボタン６４をタッチ操作することで、選択した圧力区分５４,５６,５８が登録される。

次に、実施例に係る製袋充填機の縦シール装置の作用について説明する。

包装運転中において、前記制御手段４４は、前記サーボモータ３６の出力トルクが、前記タッチパネル４８を用いて選択された圧力区分５４,５６,５８に登録されているトルク制限値を超えることなく該トルク制限値となるようサーボモータ３６を駆動制御する。サーボモータ３６をトルク制限することで、シールローラ２４,２４により筒状フィルム１２ａの重合部１２ｂを挟持するシール圧力を精度よく一定値にすることができ、重合部１２ｂに良好な縦シールを施すことができる。また、サーボモータ３６は応答性に優れるので、筒状フィルム１２ａの搬送を停止した後に搬送開始する際には瞬時にシールローラ２４,２４を挟持位置に向けて閉作動することができ、フィルムの搬送開始直後の未シール部の発生などのシール不良を防止することができる。

横形製袋充填機においてデフォルトとしての第１の圧力区分５４に登録されているトルク制限値(標準値)で前記サーボモータ３６がトクル制限されている運転状況において、縦シール部の溶着不足によるシール不良が発生した場合は、前記タッチパネル４８においてシール圧選択画面５３を表示し、前記種別選択ウィンドウ６２に表示された第２の圧力区分５６または第３の圧力区分５８の何れかを選択することで、以後は選択された圧力区分５６,５８に対応して登録されているトルク制限値に基づいてサーボモータ３６が駆動制御される。すなわち、第２の圧力区分５６および第３の圧力区分５８にて登録可能なトルク制限値は、何れも第１の圧力区分５４に登録されている標準値より高いシール圧力に対応しているので、操作者は溶着不足を改善するシール圧力に誤ることなく変更することができる。また、選択可能な圧力区分５６,５８の数を限定しているので、操作者が選択に手間取ることなく、迅速に改善されたシール状態を得るよう選択操作することができる。また、シール不良の発生時において、適正な縦シール状態を得るために、温度調節操作によるシール状態の改善が極めて難しい、シール温度調節操作を行うことなく、シール圧力の変更のみに操作を集約したので、シール不良が発生した時の調節作業の難易度を下げると共に作業時間の短縮を図ることができる。更に、予めトルク制限値が登録された各圧力区分５４,５６,５８を選択するだけであるので、選択したトルク制限値によってシール条件が悪化した場合であっても、直ちに元の状態に簡単に復帰することができる。

実施例の縦シール装置では、各圧力区分５４,５６,５８に登録されるトルク制限値を、前記タッチパネル４８により変更可能に構成したので、フィルムの性状や包装機固有の特性など、その他の包装条件に合わせて、段階的なトルク制限値を適正にすることができる。また、タッチパネル４８に、複数の圧力区分５４,５６,５８の圧力区分名を並べて表示すると共に、各圧力区分名毎に対応してトルク制限値を判別可能に数値表示するようにしたので、現在のシール圧力の程度を一目で把握し易く、また変更後のシール状態の変化状況を直感的に把握することができる。
また、縦シール装置において、シール条件を決定する３要素で調節可能な条件である、シール温度調節とシール圧力調節のうち、シール圧力の変更のみを調節対象としたので、不慣れな作業者が誤って調節した結果のシール状態においても、シール不良の発生率を低下することができる。更に、シール圧力の強さの段階的選択による調節項目としての段階的区分数を、「普通」、「やや強い」、「強い」の３区分としたので、操作経験が比較的浅い操作者であっても、操作に手間取ることなくシール圧力の調節を行うことができる。

(変更例)
本発明は実施例などの構成に限定されるものではなく、例えば、以下のようにも変更実施可能である。また、以下の変更例に限らず、実施例などに記載した構成については、本発明の主旨の範囲内において種々の実施形態を採用し得る。
(1) 圧力区分で登録されるシール圧力値は、サーボモータの定格トルクに対する割合(％)とするのに代えて、トルク制限値のトルク値や、シール圧力について強弱が判別できる適宜の数値や文字列、あるいはグラフ表示などにより比較表示するようにしてもよい。
(2) 選択可能な圧力区分数は、３区分に限定されるものではなく、２区分以上であればよいが、３区分以上５区分以内が最も好ましい。
(3) 実施例では、サーボモータの出力トルクを制限することでシール圧力を一定に保つようにしたが、出力トルクを監視して該出力トルクを一定に維持するようにしたり、あるいはシール圧力を監視して出力トルクを制御することでシール圧力を一定に保つシール圧制御形態を採用してもよい。
(4) 一対のシールローラの開閉動作は、リンク機構やクランク機構に限らず公知の各種の作動機構を採用することができる。
(5) 一対のシールローラを相互に近接離間移動する構成に代えて、一方のシールローラを、他方のシールローラに対して近接離間移動する構成を採用することができる。
(6) 入力・表示手段は、タッチパネルに代えて、キーボードやボタンや切替スイッチなどの入力・設定手段と、表示パネルなどの表示手段とが独立した構成であってもよい。
(7) 実施例で挙げた圧力区分名や各種画面の名称は、説明のための一例であり、実施例に限定されるものではない。

１２ａ 筒状フィルム、１２ｂ 重合部、２４ シールローラ、３６ サーボモータ
４４ 制御手段、４８ タッチパネル(表示手段)、５４ 第１の圧力区分
５６ 第２の圧力区分、５８ 第３の圧力区分

Claims (6)

1. 筒状フィルムの合掌状に重ね合わせた重合部に、フィルム搬送方向に連続的に縦シールを施す縦シール装置であって、
   前記筒状フィルムの重合部を挟持して回転する一対のシールローラと、
   該シールローラを、前記重合部を挟持する挟持位置と相互に離間した開放位置の間で近接離間移動するサーボモータと、
   前記シールローラで前記重合部を挟持する際のシール圧力の調節に際し、シール圧力値として標準値が予め初期登録された圧力区分を、シール圧力値が段階的に異なる選択可能な複数の圧力区分のうちで最も低い圧力区分として定め、前記複数の圧力区分のうちのいずれか１つの圧力区分を包装品種毎に登録し、その登録した圧力区分に対応するシール圧力値となるよう、前記サーボモータの出力トルクを制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とする製袋充填機の縦シール装置。
2. 前記圧力区分として、前記標準値が登録された第１の圧力区分と、該第１の圧力区分よりシール圧力値を高い値で登録した第２の圧力区分、および該第２の圧力区分よりシール圧力値を高い値で登録した第３の圧力区分とを含んで、シール圧力値を段階的に高める値が登録された３以上、５以内の区分数としたことを特徴とする請求項１記載の製袋充填機の縦シール装置。
3. 前記各圧力区分のシール圧力値を登録、変更可能に構成したことを特徴とする請求項１または２記載の製袋充填機の縦シール装置。
4. 前記複数の圧力区分について、シール圧力の強弱を判別可能な数値を含んで表示手段に並べて表示するよう構成したことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の製袋充填機の縦シール装置。
5. 前記シール圧力値は、前記サーボモータの出力トルク値を表す数値により表示手段に表示するよう構成したことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の製袋充填機の縦シール装置。
6. 前記出力トルク値は、前記サーボモータの出力トルク制限値であり、
   前記制御手段は、前記重合部を前記一対のシールローラにより挟持した際の所定のシール圧力が、前記サーボモータの出力トルク制限値を超えないようにトルクカットする制御を行うことを特徴とする請求項５記載の製袋充填機の縦シール装置。

Images