JP7141697B2 - 包装機における包装材ロールホルダ - Google Patents

Description

この発明は、フィルム等の包装材を成形・シールするなどして包装袋を形成し、当該包装袋に製品を包装する包装機において、包装材が巻き取られて成る包装材ロールから包装材を巻き戻しながら繰り出し可能に保持する包装材ロールホルダに関する。

従来、製袋充填包装機等の包装機においては、製品を包装する包装袋の素材としての紙や合成樹脂フィルム、金属箔やその他ラミネートフィルム等のウェブ状の包装材は、中空巻芯に巻き取られて成る包装材ロールから巻き戻して繰り出されることにより、包装に供される。包装材ロールを包装機に装填するため、包装機の所定位置、例えば包装機の後方の機枠内に、包装材ロールホルダが配設されている。包装材ロールホルダは、機枠に片持ち状に且つ回転可能に設けられたホルダシャフトを備えている。包装材ロールは、片持ち状のホルダシャフトに対してその先端側からホルダシャフトに嵌挿することで、ホルダシャフトに装填される。

包装材は包装材ロールから巻き戻される態様で連続的に繰り出され、繰り出された包装材に成形、ヒートシール等を施すことで包装袋が形成され、この包装袋の中に製品を充填し、袋口に必要な封鎖をすることによって、製品が包装された袋包装体が製造される。包装材ロールから繰り出される包装材が使い尽されると、作業者は、使い終わったロールの中空巻芯を包装材ロールホルダから脱着し、その後、新たな包装材ロールを包装材ロールホルダに装填して、包装機の運転再開に備える。

包装材ロールホルダヘの包装材ロールの装填及び取外しを容易に行ない、しかも包装材ロールのセット中心をホルダシャフトの軸方向の一定位置に設定可能とする包装材ロールのロールホルダヘの装填する手段の一つとして、膨張可能なチューブを用いるエアチャック式の包装材ロールホルダがある。エアチャック式の包装材ロールホルダは、図８に示すように、包装材ロールを保持するホルダシャフトのシャフト周面上で、周方向に隔置した複数の周方向位置にシャフト軸方向に延びるように形成された溝と、その各溝にその外側面がシャフト周面上に露出する態様で嵌め込まれたゴムチューブを備えている。図８（ａ）はエアチャック式の包装材ロールホルダの斜視図であり、図８（ｂ）はこの包装材ロールホルダを回転軸線の位置で１２０°の角度で交差するように折れ曲り二つの溝８８を通る面（図８（ｃ）にＤ－Ｄで示す面）で切断した断面図であり、図８（ｃ）はこの包装材ロールホルダの横断面図である。

図８に示す包装材ロールホルダ８０は、基端側の軸部分８２において、包装機のフレームに対して軸受８３，８３を介して回転可能に片持ち支持されているホルダ軸部８１を備えている。ホルダ軸部８１は回転中心軸線Ｌｃが振れ回らないように安定して保持されており、軸受８３，８３による支持状態では、図示しないフレームに対して軸方向に移動不能である。ホルダ軸部８１の内部には、基端側から内部に延びる直線状のエア供給路８４が形成されている。エア供給路８４の通路中心線は、ホルダ軸部８１の回転中心軸線Ｌｃと一致する態様で延びているので、ホルダ軸部８１が回転しても、エア供給路８４の位置は不変である。ホルダ軸部８１の基端側端部においては、フレームに設けられたエア供給管８５が、エア供給路８４に対してロータリーエア継手８６を介して接続されている。ロータリーエア継手８６を用いることで、固定側のエア供給管８５から、回転するホルダ軸部８１のエア供給路８４に対して、エア漏れすることなく圧縮エアが供給される。

ホルダ軸部８１の周面８７には、母線方向に延びる複数（図示の例では３本）の溝８８が形成されており、各溝８８内にゴムチューブ９０が収容されている。包装材ロールをホルダ軸部８１の周面８７に保持するには、包装材ロールをホルダ軸部８１の周方向に均等に保持するのが好ましいので、ゴムチューブ９０が、図示の例では周方向に１２０度毎に均等に隔置して形成された三つの溝８８内にそれぞれ配置されている。ホルダ軸部８１内において、エア供給路８４を三本の各ゴムチューブ９０に接続するため、エア供給路８４の先端側には、ゴムチューブ９０の本数に合わせて放射状に（好ましくはゴムチューブ９０と同様に周方向に１２０度毎に隔置された状態）分岐して各溝８８に接続する分岐路８９が形成されている。各分岐路８９は、エア供給路８４の先端側の端部からホルダ軸部８１の径方向に延びて各溝８８の根元端側において適宜の接続具を介してゴムチューブ９０に接続されている。

外部の圧力空気源（図示せず）から、エア供給管８５、ロータリーエア継手８６、ホルダ軸部８１のエア供給路８４及び３本の分岐路８９を通じて各ゴムチューブ９０に圧縮空気が供給・注入される。圧縮空気が注入された各ゴムチューブ９０は、膨張して対応する溝８８からホルダ軸部８１の周面８７よりも径方向外側に膨出する。膨出したゴムチューブ９０が包装材ロールの中空巻芯に対して内周面側から押し当たることにより、包装材ロールはホルダ軸部８１上に確実に保持される。サーボモータ９１の出力軸に取り付けられた駆動側スプロケット９２から軸部分８２に取り付けられている従動側スプロケット９３にチェーン（又はタイミングベルト）９４を介して駆動力が伝達され、ホルダ軸部８１が回転駆動される。ホルダ軸部８１を回転させることで、ホルダ軸部８１に保持されている包装材ロールから包装材を繰り出すことができる。ゴムチューブ９０から圧縮空気を抜いてゴムチューブ９０を溝８８内に収縮後退させると、ホルダ軸部８１による包装材ロールの保持が解消され、包装材ロールをホルダ軸部８１から外すことができる。

こうしたエアチャック式の包装材ロールホルダにおいては、包装材ロールの仕様、特に帯状包装材の帯幅が変更された場合に、包装材ロールのロール幅方向で見た装填位置を、サイズ調整された包装機の幅方向中心と合わせる必要がある。一般には、目視で中心を判断しながら位置合わせが行われるが、目視や位置決め操作を誤ると、包装材ロールがそのロール幅方向で包装機の幅方向中心とずれた位置にセットしてしまう、或いはセットに時間がかかるという不具合がある。

エアチャック式の包装材ロールホルダでは、包装材ロールのロール幅方向で見たセット中心をホルダシャフトの軸方向の一定位置に設定する自動位置合わせを実現する手段として、図９に示すように、縦型製袋充填包装機５０の後方に設けられたホルダフレーム９６に片持ち状に支持された保持シャフト９５の根元にまで包装材ロールＦｒを差し込んでセットし、包装材ロールＦｒを保持シャフト９５ごとその軸方向に移動させる構造のものがある。しかしながら、新品の包装材ロールＦｒは相当の重量があり、それを保持する保持シャフト９５も頑丈な構造に作られているので、包装材ロールＦｒがセットされた状態にある保持シャフト９５とホルダフレーム９６を移動させるためには、その合計重量に耐えるための頑丈なガイドと出力の大きなモータが必要となる。また、包装材ロールＦｒの幅が小さいものの中心合わせに対応する場合には、包装材ロールＦｒの幅が大きい場合を示した図９（ａ）に比べて、図９（ｂ）に示すように保持シャフト９５とホルダフレーム９６の移動量が大きくなるので、保持シャフト９５の先端９５ａの位置が包装機５０のような包装機の機枠９７の幅から出っ張ることになり、包装機５０の周囲における作業員の移動等に差し障りとなる等、安全上の問題が生じる可能性がある。

一方、本出願人は、包装材ロールのホルダシャフト上での保持位置をロール幅方向に変更可能とした包装材ロール保持装置を提案している（特許文献１参照）（図１０）。この包装材ロール保持装置１００においては、複数本（例えば９０度毎に４本）の縦溝１０２が母線方向に延びるように形成された中空保持管１０１と、中空保持管１０１の各縦溝１０２に出没可能に設けられた係止爪１０３と、各係止爪１０３をそれぞれの縦溝１０２に沿って移動させために回転操作される操作手段としての操作ハンドル１０４を備えている。回転可能に片持ち支持された中空保持管１０１の内部の中空部には雄ねじが配設されている。雄ねじの先端は操作ハンドル１０４に連結されているので、操作ハンドル１０４を回転操作することで雄ねじを回転させることができる。雄ねじを一方向に回転させるときには、係止爪１０３は起き上がって縦溝１０２から先端が飛び出た状態となる。雄ねじは長手方向中間位置を境にして、ねじの刻設方向が逆に形成されている二つのねじ部を備えている。雄ねじのねじ作用によって二つの係止爪は互いに接近又は離間する方向に移動する。互いに接近する係止爪によって包装材ロールの中空巻芯Ｆｒｃを挟み込むことで、包装材ロールＦｒをそのロール幅方向のセンタ位置が定位置になるように固定し保持することができる。雄ねじを逆方向に回転させると、係止爪１０３は互いに離間する方向に移動するので包装材ロールＦｒの中空巻芯Ｆｒｃの固定・保持は解除される。雄ねじを更に逆回転させると、係止爪１０３は縦溝１０２内に倒れ込むことになり、包装材ロールＦｒを中空保持管１０１の先端側から取り外すことができる。

このように、互いに接近する係止爪によって包装材ロールの中空巻芯を軸（長手）方向に挟み込むことで包装機に対して中心位置を合わせた状態で固定し保持すること、及びエアチャックを拡張させて中空巻芯を内側から固定することは、それぞれ個別に知られている。しかし、両方の機能を備えた包装材ロールの保持装置は知られていない。どちらの構造もねじ軸やエア供給路をロールホルダの内部を利用して配置させる構造となる必要があるために、両方を備えるとなると構造的な複雑さを招き兼ねないということが、改良・改善が想起されてこなかった遠因となっているものと考えられる。

包装材ロールをそのロール幅方向のセンタ位置を包装機のセンタ位置に合わせるように支持する従来装置の一つとして、包装材ロールを複数の載置ローラ上に載置させておき、操作部の操作によって包装材ロールの両側方からそれぞれ、移動板と当該移動板に保持された保持ローラとを備えた移動機構を、リンク板を備えた連結機構の引き寄せ作用によって相互に近接させ、保持ローラが包装材ロールの側面に当接するその当接位置にて、ロック機構によって包装材ロールをセンタ位置にロックするものが提案されている（特許文献２）。簡単な操作でかつ迅速に包装材ロールのセンタ位置合わせをしつつ包装機に装填することを図っている。

包装材ロールの芯材の中心孔に挿通されて当該包装材ロールを片持ち状に軸支する支持軸を備えるロール保持部そのものを、ロール移動装置によって自動的にロール軸方向に移動させることで、包装材ロールの位置決め作業の自動化を図ったものが提案されている（特許文献３）。包装材ロールは、その軸方向後端面を支持軸の軸方向のほぼ中間部に設けられたロールストッパに当接させた状態で、支持軸の前部に内蔵されたエアチャックを拡張させて芯材の内面に圧着させることで、支持軸によって軸支されている。

同種の包装材ロールについて、効率よく自動交換を行うことが可能な包装材ロールの自動交換システムが提案されている（特許文献４）。その提案の中で、包装材ロールを支持しつつフィルムを供給するフィルム供給ユニットが開示されており、当該フィルム供給ユニットは、自動装填する包装材ロールを支持する第１シャフト（第１支持軸）を備えており、その一方の端部は開放された開放端となっており、この開放端側から包装材ロールの芯材が挿入されて、包装材ロールを片持ち支持する。第１シャフトに用いられているエアチャックが、空気圧によって半径方向外側へ広がって芯材の部分に当接することで、包装材ロールが保持される。第１シャフトにおける上記開放端とは反対側の端部に配置されているブラケット（移動機構、芯材除去機構、板材）がエアシリンダによって第１シャフトに沿って相対的に移動可能であり、第１シャフトに装填された包装材ロールの位置を決定するストッパとして機能している。

特許第５７３７９３３号公報 特開平０７－２０５９３４号公報 特開平１１ー３１４６０４号公報 特開２００６－１９９４８９号公報

そこで、包装機における包装材ロールホルダにおいて、互いに接近する係止爪によって包装材ロールの中空巻芯を挟み込んで固定し保持する構造と、エアチャックを拡張させて中空巻芯を内側から固定する構造をホルダ軸部に同時に組み込むことを可能にする点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、包装材ロールを保持するホルダ内部の構造を可及的に簡素化しつつ、移動駒によって包装材ロールの位置決めをするとともに、エアチャックを拡張させて包装材ロールを内側から固定することを可能にする包装機における包装材ロールホルダを提供することである。

上記課題を解決するため、本発明による包装材ロールホルダは、包装材ロールの中空巻芯が外周面に嵌挿される中空筒状のホルダ軸部を備えており、前記ホルダ軸部には、筒体の外周面上に前記筒体の長手方向に延びる態様で溝が形成されているとともに、前記筒体を前記外周面から中空内部に径方向に貫通したスリットが形成されており、前記ホルダ軸部の前記溝内に膨らみ可能なゴムチューブが嵌合配置されており、前記ホルダ軸部の前記中空内部には、回転可能なねじ軸と、当該ねじ軸に螺合するナット体とが配設されており、当該ナット体に取り付けられていて前記スリットを通して筒体の外周面上に現れている移動駒が前記ねじ軸の回転により前記スリットに沿って移動可能配設されており、前記ねじ軸の内部には、基端側でエア圧力源に接続されるとともに先端側で前記ゴムチューブに接続されるエア通路が形成されていることからなっている。

この包装材ロールホルダによれば、ホルダ軸部に対してねじ軸を相対回転すると、ナット体が移動駒とともにスリットによって回転が規制されているために、ナット体が移動駒とともにスリットに沿って移動する。移動駒の移動によって、包装材ロールの保持位置を定めることができる。
また、エア圧力源からのエアは、ねじ軸の内部に形成されているエア通路を通じて、ホルダ軸部の外周面に形成された複数の溝にそれぞれ収容されているゴムチューブ内に供給される。内圧の高まりによってゴムチューブが膨らんで溝よりも上方に膨出することで、包装材ロールの中空巻芯に対してその内部から押し当たることにより、包装材ロールをホルダ軸部に対して確りと保持することができる。

この包装材ロールホルダにおいて、前記ねじ軸には、長手方向中間を境にしてねじの刻設方向が逆となる二つのねじ部が形成されており、前記各ねじ部に対して二つの移動駒が前記スリットに沿って互いに逆方向に移動可能とされており、前記包装材ロールを、前記両移動駒によって軸方向に挟むことによりホルダ軸部上で軸方向に位置決めすることができる。この包装材ロールホルダによれば、ねじ軸を回転させるときに、移動駒の移動を対称にすることができ、包装材ロールのロール方向中心位置を常に包装機の中心位置に合わせた状態で包装材ロールを包装機に装填することができる。

この包装材ロールホルダにおいて、前記ホルダ軸部を回転させる駆動手段と、前記ねじ軸を回転させる駆動手段を別々に配設させることができる。
ホルダ軸部を回転させるには、そのために設けられている駆動手段によって直接にホルダ軸部を回転させる。また、ねじ軸を回転させるには、ホルダ軸部を回転させる駆動手段とは別の駆動手段によって直接に駆動して回転させる。ホルダ軸部とねじ軸との駆動手段を別々に設けることで、駆動系統が分離され駆動力の伝達構造が簡素化される。

この包装材ロールホルダにおいて、前記ホルダ軸部を回転させる駆動手段からの回転を前記ねじ軸の回転に伝達する連係状態と、前記駆動手段からの回転を前記ねじ軸へ伝達させないように非連係状態との間で切換え可能な連係手段を設けることができる。
ホルダ軸部を回転させる駆動手段については設けるが、ねじ軸については駆動手段を設けず、その代わりねじ軸を回転しないように制動する手段が設けられる。連係手段の切換えによって、ねじ軸をホルダ軸部に対して、共に回転させるか回転させないかを選択することができ、ねじ軸を回転しないように固定した状態でホルダ軸部を回転させることで、設けられる駆動手段が一つでありながら、ねじ軸をホルダ軸部に対して相対的に回転させる状態を作り出すことができ、移動駒をスリットに沿って移動させることができる。

前記連係手段は、前記ねじ軸に対して相対的に回転不能であるが軸方向にスライド可能であるスライドリングと、当該スライドリングに取り付けられている摩擦リングと、前記摩擦リングを前記ホルダ軸部に向かって付勢するばね手段と、前記ばね手段に抗して前記摩擦リングと前記スライドリングとを押し戻して前記ホルダ軸部との係合から離脱させる操作手段とを備えているとすることができる。
操作手段の操作によって摩擦リングとスライドリングとをばね手段のばね力に抗して押し戻すことで、ねじ軸はホルダ軸部との係合から離脱される。この非連係状態では、ホルダ軸部の回転はねじ軸に伝達されず、ねじ軸はホルダ軸に対して相対的に回転することになる。摩擦リングをばね手段のばね力によってホルダ軸部に向かって付勢し押しつけるときには、ねじ軸とホルダ軸部とは連係状態になる。連係状態では、移動駒はスリットに沿って移動することなく、ホルダ軸部はねじ軸共々、回転することになる。

また、更に、前記ねじ軸の内部に形成される前記エア通路を、前記ホルダ軸部の先端部において径方向に延びる複数の分岐エア通路が形成されたエア分岐部品を介して前記ゴムチューブに接続させることができる。ねじ軸に形成されるエア通路をホルダ軸部の先端部に設けられるエア分岐部品において複数の分岐エア通路に分岐させることで、ホルダ軸部の内部を有効に利用することが可能となり、ねじ軸に沿って移動する移動駒の構造と干渉することを未然に防止することができる。

前記ねじ軸の内部に形成される前記エア通路は、前記基端側においては前記エア圧力源に対して、及び前記先端側においては前記エア分岐部品に対して、それぞれロータリーエア継手を介して接続することができる。エア通路は、基端側と先端側との両端においてロータリーエア継手を介して接続されるので、エア通路が相手側と相対的な回転がある中であっても、エア漏れを生じることなく、エア供給を行うことができる。

この発明である包装材ロールホルダによれば、ねじ軸をホルダ軸部に対して相対的に回転させることで移動駒を軸線方向に移動させ、移動駒の軸線方向の移動によって、包装材ロールの保持位置を定めることができるとともに、ねじ軸に形成されているエア通路を通してゴムチューブにエアを供給又はゴムチューブからエアを排出することで、包装材ロールをホルダ軸部に対してロック又はロック解除をすることができる。このように、この発明による包装材ロール保持装置によれば、包装材ロールの保持位置変更と、ホルダ軸部へのロック・ロック解除との両機能を備える装置を、簡単な構造により実現することができる。

図１は、本発明による包装材ロールホルダの一実施例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す包装材ロールホルダの横及び縦の断面図である。 図３は、本発明による包装材ロールホルダの別実施例を説明する図である。 図４は、図３に示す包装材ロールホルダの分解図である。 図５は、図３に示す包装材ロールホルダの要部を示す拡大断面図である。 図６は、図１に示す移動駒を備える包装材ロールホルダの要部断面図である。 図７は、製袋充填包装機の一例を示す概略斜視図である。 図８は、従来のエアチャック式の包装材ロールホルダの一例を示す図である。 図９は、包装材ロールのセット中心をホルダシャフトの軸方向の一定位置に設定する位置合わせを行う従来の包装機の一例を示す図である。 図１０は、包装材ロールのホルダシャフト上での保持位置をロール幅方向に変更可能とした包装材ロール保持装置の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本件発明である包装機における包装材ロールホルダ（以下、本発明について「包装材ロールホルダ」と略す）の実施例について説明する。包装材ロールホルダが適用される包装機の例としては、図７に概略斜視図として一例を示すような製袋充填包装機がある。包装機については縦型として示したが、これに限らない。横型の製袋充填包装機でもよく、また、包装材ロールから繰り出された包装材から袋を形成しつつ内部に製品を包装していくその他のタイプの包装機であってもよい。

図７に示される縦型製袋充填包装機５０（以下、「包装機５０」と略す。）においては、帯状包装材Ｆｗは中空巻芯に巻き取られて包装材ロールＦｒとなっており、包装材ロールＦｒは、包装機５０のフレームに設けられているロールホルダ６０に回転可能に装填されている。帯状包装材Ｆｗは、包装機５０の包装動作に応じて、包装材ロールＦｒから適宜の繰り出し装置によって繰り出されてフォーマ５１に供給される。フォーマ５１に送られた帯状包装材Ｆｗは、両側端縁部分ｆｅ，ｆｅが合掌状に重ね合わされるように略筒状に曲成され、フォーマ５１を通過後、縦方向（包装材の送り方向）に走行される中で縦シール装置５２によって両側端縁部分ｆｅ，ｆｅに縦方向のシール（縦シールＳｃ）が施されることで、筒状包装材Ｆｔに成形される。縦シール装置５２は、両側端縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込んで加圧・加熱をする一対の縦ヒートシールバー５２ａ，５２ｂを備えている。筒状包装材Ｆｔには、ホッパ及び充填用筒体（充填筒）５３を通して包装物である製品Ｓが投入される。横シール・カット装置５４が筒状包装材Ｆｔに横方向（包装材の送り方向に交差する方向）に横シールＳｅ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Ｂｐが製造されると同時に、次に製品Ｓが投入される袋Ｂ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Ｆｔを挟んで送る吸引ベルトから成る包装材送り装置５５，５５が配設されている。

横シール・カット装置５４を構成する横シールカットブロック５４ａ，５４ｂは、それぞれ筒状包装材Ｆｔに対して互いに接近・離反する作動をする部材であり、接近時に筒状包装材Ｆｔを横断する方向に挟んで、袋Ｂのための底側の横シールＳｅと袋包装体Ｂｐの天側の横シールＳｅを形成する。横シール・カット装置５４は、また、筒状包装材Ｆｔを突き破る形態で切断するカッタ刃５６を備えている。両横シールカットブロック５４ａ，５４ｂが接近するとき、上下の両横シール部が包装材を挟み込むことで筒状包装材Ｆｔを溶着して横シールＳｅを形成すると同時に、一方のシールカットブロック５４ａに取り付けられているカッタ刃５６が筒状包装材Ｆｔを突き破って切断し、他方のシールカットブロック５４ｂに形成されている溝５７内に入り込む。なお、帯状包装材Ｆｗの供給途上には印字装置６１が配設されており、帯状包装材Ｆｗの表面に日付等の所要の印字等を行う。帯状包装材Ｆｗは、ダンサーローラ６２によって必要な長さの貯留とテンションが付与されており、幾つかの箇所でガイトローラ６３によって走行岐路に案内されている。

図１は、本発明による包装材ロールホルダの第１実施例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示す包装材ロールホルダの横及び縦の断面図である。図１に示す包装材ロールホルダには改めて符号１を付す。図１及び図２に示す包装材ロールホルダは、包装機に適用する場合には、例えば図７に示す包装機５０のロールホルダ６０に置き換えるようにして適用可能である。

包装材ロールホルダ１は、包装材ロールＦｒ（図９及び図１０に示した状態と同様に支持するが図１での図示を省略する）を支持する長手方向に一様な周面形状を有するホルダ軸部２と、ホルダ軸部２の片持ち基端側において包装機５０の図示しないホルダフレーム（図９に示すホルダフレーム９６を参照）に支持される軸支持部３と、ホルダ軸部２の片持ち先端側において包装材ロールＦｒのホルダ軸部２への装填作業を補助し案内する先端ガイド部４と、軸支持部３の更に基端側に配設されていて包装材ロールＦｒに対する包装材ロールホルダ１０への所定の動作を生じさせる駆動部５を備えている。

ホルダ軸部２は、包装機５０で扱うことができる最大ロール幅の包装材ロールＦｒを支持するに充分の軸長さを有している。ホルダ軸部２の内部の構造については図２等を参照して後述するが、円筒周面１０には、ホルダ軸部２の殆どの長さの範囲で軸方向に延びるように複数本の溝１１が形成されており、各溝１１の内部にはゴムチューブ１２が配置されている。溝１１は、図示の例では、ホルダ軸部２の周方向にバランス良く均等な３箇所の位置に形成されているが、４箇所等に形成してもよい。

ホルダ軸部２は、内部が空洞となった筒状構造であり、溝１１と交互配置となって互いに干渉しないような複数の周方向位置において、筒を径方向に貫通し且つ軸方向に細長く延びるスリット１３が形成されている。各スリット１３は、包装材ロールＦｒをそのロール幅方向に位置規制する移動駒１４，１５を案内する。スリット１３は、図示の例では、ホルダ軸部２の周方向にバランス良く均等な３箇所の位置に形成されている。基端側の移動駒１４は、装填する包装材ロールＦｒの中心芯管の基端側の端面が突き当たる１個のリング状の駒である。先端側の複数の移動駒１５は、ホルダ軸部２の軸方向に互いに同じ位置を取りながら移動する爪状の駒であって、スリット１３内で出没可能に設けられている。移動駒１５をスリット内に没入させつつ通り抜けた包装材ロールＦｒに対して、ロール幅方向に挟む位置にある移動駒１４，１５を互いに接近させると、移動駒１４，１５は包装材ロールＦｒの中空巻芯の両端面に突き当たる。このとき、移動駒１４，１５は、ホルダ軸２上での包装材ロールＦｒの位置決めをするストッパとして機能する。

軸支持部３は、ホルダ軸部２や駆動部５（例えば、スプロケット２８）に挟まれた軸部分１６を有しており、軸部分１６の両端に包装機５０のホルダフレームとの間に軸受３８，３８（図２）を介在させることで、ホルダフレームに対して回転可能であるが軸方向には移動しないように規制されていて且つ抜け止め状態とされている。

先端ガイド部４は、ホルダ軸部２から先端側に向かうに従って縮径した円錐状部分１７から更に延びて拡大した先端拡大部分１８を備えている。先端ガイド部４は、新しくそれゆえ重量のある包装材ロールＦｒをホルダ軸部２に嵌挿する際に、包装材ロールＦｒを途中までホルダ軸部２上に嵌挿したときに、先端ガイド部４の先端拡大部分１８が未嵌挿の中心芯管をその内側から支えることができる。途中まで嵌挿して先端拡大部分１８で支えられた包装材ロールＦｒを、ホルダ軸部２上に更に押し込むことで、包装材ロールＦｒがホルダ軸部２に完全に嵌挿される。

駆動部５は、詳細には図２を参照して説明するが、包装材ロールＦｒから包装材を繰り出す等の動作をさせるために包装材ロールＦｒを支持するホルダ軸部２を回転駆動する第１駆動部分２１と、駒１４，１５をホルダ軸部２の軸線方向に移動させるためにねじ軸を回転駆動する第２駆動部分２２を備えている。ホルダ軸部２を回転させる第１駆動部分２１は、サーボモータ２３と、その出力軸に取り付けられた駆動側スプロケット２４と、軸支持部３の端部に取り付けられた従動側スプロケット２５と、両スプロケット２４，２５に巻き掛けられたチェーン（又はタイミングベルト）２６とを備えている。第１駆動部分２１のサーボモータ２３は、ホルダ軸部２をダイレクトドライブ方式で駆動するモータである。第２駆動部分２２は、サーボモータ２７と、その出力軸に取り付けられた駆動側歯車２８と、駆動側歯車２８と噛み合うとともに従動側スプロケット２５の側方に設けられた従動側歯車２９とを備えている。従動側歯車２９については後で詳述するが、ホルダ軸部２内に配設されるねじ軸に連結されている。

図２は、図１に示す包装材ロールホルダの断面図であり、図２（ａ）は包装材ロールホルダの軸線の位置で１２０°の角度で折れ曲り二つの溝１１を通る面（図２（ｂ）にＡ－Ａで示す面）で切断した縦断面図であり、図２（ｂ）はエア分岐部品位置での平面Ｂ－Ｂで切断した横断面図、図２（ｃ）はリング状の移動駒の位置である平面Ｃ－Ｃで切断した横断面図である。なお、図２においては、移動駒１５を移動させるための構造については、記載を省略している。包装材ロールホルダ１においては、ゴムチューブ１２を膨らませるエア供給路と移動駒１４を移動させるための機構が、ホルダ軸部２内に同軸状に組み込まれている。

ゴムチューブ膨張用のエアを供給するエア供給路は、図示しないエア圧力源から、固定のフレーム側に設けられているエア配管３０を含んでいる。エア圧力源からの膨張用のエアは、エア配管３０を通して包装材ロールホルダ１に供給される。包装材ロールホルダ１のホルダ軸部２（軸支持部３を含む）内には、雄ねじとしてのねじ軸３１が配置されており、ねじ軸３１内にはその軸方向に貫通するようにエア通路３２が形成されている。エア通路３２は、ねじ軸３１の基端側においてエア配管３０と接続されている。ねじ軸３１のエア通路３２は、また、ホルダ軸部２の先端側に設けられている配管３５（ホルダ軸部２に対して非回転）と接続されている。配管３５の先端側には、エア継手３７を介してエア分岐部品３６が設けられており、分岐部品３６の中心に形成されているエア通路３６ａは、そこから周方向に等分に分岐し且つ放射方向に延びる３本のエア通路３６ｂを経て、それぞれのゴムチューブ１２に接続されている。エア分岐部品３６を別途用意することにより、部品加工が容易に行うことができる。配管３５は、エア継手３７を介してエア分岐部品３６と繋がっているので、エア分岐部品３６と一体に機能しているとみなすことができる。

ねじ軸３１は、基端側において、第２駆動部分２２の従動側歯車２９と連結されている。移動駒１４の位置を変更するときに、第２駆動部分２２のサーボモータ２７が駆動され、その駆動力によって従動側歯車２９とねじ軸３１が回転駆動される。非回転であるエア配管３０と回転するねじ軸３１内のエア通路３２とをエア漏れなく接続するために、両者が接する部分にはロータリーエア継手３３が配置されている。

第１駆動部分２１のスプロケット２５はホルダ軸部２の基端側端部と連結されており、サーボモータ２３の駆動力がチェーン２６を介して入力されると、ホルダ軸２が回転されて包装材ロールＦｒから帯状包装材が巻き戻される。このとき、ねじ軸３１を回転させなければ、移動駒１４の位置は変更されない。非回転のねじ軸３１とその先端側のエア分岐部品３６に繋がる配管３５とは相対回転をし得るので、ねじ軸３１内に形成されているエア通路３２と配管３５の管路とをエア漏れなく接続するために、ねじ軸３１と配管３５が接する部分にはロータリーエア継手３４が配置されている。

リング状の移動駒１４をホルダ軸２部の軸方向に移動させるための構造として、図２（ｃ）に示すように、雄ねじであるねじ軸３１に螺合する雌ねじとしてのナット体３９と、ナット体３９の周方向等間隔の外周位置から径方向（放射方向）に延びる３本のロッド３９ａの外端部分に取り付けられたリング部品としての移動駒１４が設けられている。リング状の駒１４は、好ましくはホルダ軸部２と同心状の形状及び配置となっている。ねじ軸３１が回転するとき、ナット体３９はねじ軸３１とねじ係合していることにより互いに相対的に回転するが、ロッド３９ａはホルダ軸部２に対してスリット１３によって規制されていて回転しないので、ロッド３９ａはスリット１３に沿って移動する。その結果、リング状の移動駒１４はホルダ軸部２の円筒周面１０をその軸方向に移動することになる。

図３～図５は、本発明による包装材ロールホルダの別実施例を説明する図である。図３は本発明による包装材ロールホルダの別の実施例の全体を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）に示されるホルダ軸部の右側面図である。図４は図３に示す包装材ロールホルダの分解図であり、（ａ）はホルダ軸部を示す正面図、（ｂ）はホルダ軸部の外周に組み付けられる軸受ユニットを示す断面図、（ｃ）はホルダ軸部の内部に組付けられるねじ軸ユニットを示す図、（ｄ）はホルダ軸部とねじ軸ユニットの間に組み込まれるナット体を示す図、（ｅ）は駆動部分の切換えを行うエアシリンダを示す図である。図５はねじ軸ユニットとエアシリンダとの作動を説明する拡大断面図である。図４の分解図に示す各ユニットを組み付けることで、図３に示す包装材ロールホルダの全体が得られる。

図３～図５に示す第２実施例は、図１及び図２に示す第１実施例においてねじ軸３１を駆動する第２駆動部分２２を備えていない。その代わりに、包装材ロールの交換の際のような必要なときに第１駆動部分２１で移動駒１４を移動させることができるように、ねじ軸３１をホルダ軸部２との連係・連係離脱を可能とする連係手段４０ａ（詳細については後述する）が組み込まれている。第２実施例においては、第１実施例と比較して、連係手段４０ａのための構造以外には変更がないので、第１実施例と変更のない構成要素には同じ符号を用いることで再度の詳細な説明を省略する。

図３及び図４に示す第２実施例においては、包装材ロールホルダ１ａのホルダ軸部２は、第１実施例のホルダ軸部と同様の構造を有している。スリット１３は、リング状の移動駒１４が移動可能な長手方向の範囲にのみ形成されている。なお、第１実施例で用いられていた配管３５、ロータリーエア継手３４及びエア継手３７については、図３にのみ記載している。また、包装材ロールホルダ１ａの軸支持部３に設けられる軸受３８，３８のユニット（図４（ｂ））、及びホルダ軸部２に組付けられる移動駒１４とナット体３９（図４（ｄ））についても第１実施例のものと同様な構造を有している。

図４（ｃ）に示すように、ホルダ軸部２の内部に組付けられるねじ軸ユニット４０は、軸内部にエア通路３２が形成されたねじ軸３１及びエア通路３２に接続されるエア配管３０については第１実施例の場合と同様に備えているが、第１実施例に設けられていた第２駆動部分２２については備えていない。ねじ軸ユニット４０には、第２駆動部分２２に代えて、次のような連係手段４０ａが設けられている。即ち、連係手段４０ａは、ねじ軸３１に対して相対的な回転については不能であるがスライドについては可能とする例えばキー４５（或いはセレーション構造）のような構造で係合するスライドリング４１と、スライドリング４１の基端側（ホルダ軸部２に組付けられたときに従動側スプロケット２５側）に貼り付けられた摩擦リング４２と、スライドリング４１とねじ軸３１の所定位置に取り付けられているばね座（ねじ軸３１の軸受を兼ねる）４４との間に配置されておりスライドリング４１及び摩擦リング４２を基端側に向けて付勢するコイルばね４３と、コイルばね４３の付勢力に抗して摩擦リング４２を押すことができる操作手段としてのエアシリンダ４６を備えている。

ホルダ軸部２の基端部側の側方には、操作手段として、図４（ｅ）に示すようなエアシリンダ４６が配設されている。エアシリンダ４６の出力部材であるピストンロッド４７は、ホルダ軸部２に組付けられたねじ軸ユニット４０の摩擦リング４２に向かって進退可能である。従動側スプロケット２５は、中央に中央孔２５ａが形成されており、中央孔２５ａの内周縁部分においてホルダ軸部２の軸支持部３に対して取り付けられることで固定されている。エアシリンダ４６のピストンロッド４７は、従動側スプロケット２５をその中央孔２５ａを通して摩擦リング４２に向かって通過可能である。

図５には、包装材ロールホルダの第２実施例の要部を示し、その作用を説明する拡大断面図である。図５（ａ）に示すように、エアシリンダ４６がピストンロッド４７を後退させた非動作状態にあるときには、スライドリング４１と摩擦リング４２は、コイルばね４３のばね付勢作用によって、図右側（基端側）に押し出され、摩擦リング４２は従動側スプロケット２５の内側側面に押し当てられている。この状態は、連係手段４０ａの連係状態を示しており、第１駆動部分２１のサーボモータ２３からの駆動力によって従動側スプロケット２５が回転されると、その回転力は、ホルダ軸部２を回転させるのみならず、摩擦リング４２及びスライドリング４１を介して、ねじ軸３１にも回転が与えられる。包装材ロールホルダ１ａは、全体として回転し、包装機における包装材の消費に合わせて包装材ロールから帯状包装材を巻き戻すことができる。ホルダ軸部２は、ねじ軸３１を含めて回転するので、移動駒１４（移動駒１５も同様）は、スリット１３内の同じ位置に留まっている。

包装材ロールホルダ１ａに対して装填される包装材ロールを交換する場合には、エアシリンダ４６を作動させてピストンロッド４７を進出させ、従動側スプロケット２５の中央孔２５ａを通して摩擦リング４２に押し当てる。コイルばね４３のばね付勢力に抗して摩擦リング４２及びスライドリング４１を押し込むと、摩擦リング４２が従動側スプロケット２５との摩擦連係から離脱するので、従動側スプロケット２５の回転はねじ軸３１に伝達されない。この状態は、連係手段４０ａの非連係状態を示しており、従動側スプロケット２５の回転によってホルダ軸部２が回転すると、ナット体３９、ロッド３９ａ及び移動駒１４のユニットはねじ軸３１に対して相対的に回転し、ねじ動作によってスリット１３に沿ってホルダ軸部２の軸方向に移動する。当該ユニットの移動方向は、従動側スプロケット２５の回転方向によって切り換えることができる。

図６は、図１に示す爪状の移動駒１５を備える包装材ロールホルダ１の要部断面図である。図６（ａ）は移動駒１５を起立させてリング状の移動駒１４との間隔を狭めている状態を示す図であり、図６（ｂ）は移動駒１５を倒伏させて移動駒１４との間隔を広めている状態を示す図である。なお、図６では、スリット１３は移動駒１４，１５の案内のために軸方向に通して形成されており、溝１１やゴムチューブ１２等の配管系については図示を省略している。ねじ軸３１は、基端側に設けられているねじ部３１ａと、先端側に設けられていてねじ部３１ａのねじとは逆方向にねじが形成されているねじ部３１ｂを備えている。移動駒１５は、スリット１３内で起伏可能である。ねじ軸３１が回転すると、リング状の移動駒１４と爪状の移動駒１５とは互いに逆方向に同じ移動量で移動する。詳細については、本出願人による特許文献１に開示されている構造を採用することができる。

移動駒１５をホルダ軸部２の先端側に移動させるとき、図６（ｂ）に示すように、移動駒１５はねじ部３１ｂの作用によってスリット１３内に倒伏する。この状態で、新旧の包装材ロールＦｒをホルダ軸部２上から取り除くこと、又はホルダ軸部２上へ装填することが可能になる。ロール幅が異なる包装材ロールＦｒを新たに装填する場合には、図６（ａ）に示すように、移動駒１４，１５を互いに接近させる。移動駒１５はスリット１３内で起立し、新しい包装材ロールＦｒは、移動駒１４，１５間で挟み込まれた状態では、ホルダ軸部２上で位置決めされる包装材ロールＦｒのロール幅方向の中心位置は、常に一定位置となる。したがって、どのような包装材ロールＦｒであっても、包装機５０に対して包装材ロールＦｒの中心位置が常に正しい位置にセットされた状態となり、包装機５０の運転再開の作業の迅速化を図ることができる。ねじ軸３１を回転させるモータの回転量を測定することで、移動駒１４，１５間の距離、即ち、セットした包装材ロールＦｒのロール幅（帯状包装材の帯幅）を知ることができる。ロール幅寸法は、作業者の確認等のために包装機５０の表示装置に表示させる、或いは包装機５０の制御装置（記憶装置）に記憶しておいて包装材に関するデータとして利用することができる。

以上、本発明による包装材ロールホルダの実施例を説明したが、上記実施例に記載したもの以外に、種々の変更が可能である。例えば、包装材ロールホルダ１，１ａの先端ガイド部４側についても、包装材ロールの装填後の包装機運転時に、レバー操作等で簡単に操作できるロック・解放機構を設け、ロック時には軸受によって回転自在に保持してもよい。また、包装材ロールホルダ１，１ａをホルダフレーム９６ごと水平回動可能とし、包装材ロールホルダ１，１ａのホルダフレーム９６に対する姿勢を変更して、包装材ロールのセット及び交換を一層容易にすることができる。また、移動駒１４，１５の形状は、係止・ストッパの機能を奏するものであれば、図示したものに限ることなく、形状変更は可能である。モータの回転を伝達する駆動部分やその代替構造についても、同様の機能を奏するものであれば、図示のものに限ることなく種々の変更が可能である。

１，１ａ 包装材ロールホルダ ２ ホルダ軸部
３ 軸支持部 ４ 先端ガイド部
５ 駆動部
１０ 円筒周面 １１ 溝
１２ ゴムチューブ １３ スリット
１４ 移動駒 １５ 移動駒
１６ 軸部分 １７ 円錐状部分
１８ 先端拡大部分 ２１ 第１駆動部分
２２ 第２駆動部分 ２３ サーボモータ
２４ 駆動側スプロケット ２５ 従動側スプロケット
２５ａ 中央孔 ２６ チェーン
２７ サーボモータ ２８ 駆動側歯車
２９ 従動側歯車 ３０ エア配管
３１ ねじ軸 ３１ａ，３１ｂ ねじ部
３２ エア通路 ３３，３４ ロータリーエア継手
３５ 配管 ３６ エア分岐部品
３６ａ 中心エア通路 ３６ｂ 分岐エア通路
３７ エア継手 ３８ 軸受
３９ ナット体 ３９ａ ロッド
４０ ねじ軸ユニット ４０ａ 連係手段
４１ スライドリング ４２ 摩擦リング
４３ コイルばね ４４ ばね座
４５ キー ４６ エアシリンダ
４７ ピストンロッド
５０ 縦型製袋充填包装機 ５１ フォーマ
５２ 縦シール装置 ５２ａ，５２ｂ 縦ヒートシールバー
５３ 充填用筒体（充填筒） ５４ 横シール・カット装置
５４ａ，５４ｂ 横シールカットブロック ５５，５５ 包装材送り装置
５６ カッタ刃 ５７ 溝
６０ ロールホルダ ６１ 印字装置
６２ ダンサーローラ ６３ ガイトローラ
８０ 包装材ロールホルダ ８１ ホルダ軸部
８２ 軸部分 ８３ 軸受
８４ エア供給路 ８５ エア供給管
８６ ロータリーエア継手 ８７ 周面
８８ 溝 ８９ 分岐路
９０ ゴムチューブ ９５ 保持シャフト ９５ａ 端部
９６ ホルダフレーム ９７ 機枠
１００ 包装材ロール保持装置 １０１ 中空保持管
１０２ 縦溝 １０３ 係止爪
１０４ 操作ハンドル
Ｌｃ 回転中心軸線 Ｆｒ 包装材ロール
Ｆｒｃ 中空巻芯

Claims (7)

1. 包装材ロールの中空巻芯が外周面に嵌挿される中空筒状のホルダ軸部を備えており、
   前記ホルダ軸部には、筒体の外周面上に前記筒体の長手方向に延びる態様で溝が形成されているとともに、前記筒体を前記外周面から中空内部に径方向に貫通したスリットが形成されており、
   前記ホルダ軸部の前記溝内に膨らみ可能なゴムチューブが嵌合配置されており、
   前記ホルダ軸部の前記中空内部には、回転可能なねじ軸と、当該ねじ軸に螺合するナット体とが配設されており、当該ナット体に取り付けられていて前記スリットを通して筒体の外周面上に現れている移動駒が前記ねじ軸の回転により前記スリットに沿って移動可能配設されており、
   前記ねじ軸の内部には、基端側でエア圧力源に接続されるとともに先端側で前記ゴムチューブに接続されるエア通路が形成されていること
   から成る包装材ロールホルダ。
2. 前記ねじ軸には、長手方向中間を境にしてねじの刻設方向が逆となる二つのねじ部が形成されており、前記各ねじ部に対して二つの移動駒が前記スリットに沿って互いに逆方向に移動可能とされており、前記包装材ロールは、前記両移動駒によって軸方向に挟まれることによりホルダ軸部上で軸方向に位置決めされること
   から成る請求項１に記載の包装材ロールホルダ。
3. 前記ホルダ軸部を回転させる駆動手段と前記ねじ軸を回転させる駆動手段とが別々に配設されていること
   から成る請求項１又は２に記載の包装材ロールホルダ。
4. 前記ホルダ軸部を回転させる駆動手段からの回転を前記ねじ軸の回転に伝達する連係状態と、前記駆動手段からの回転を前記ねじ軸へ伝達させないように非連係状態との間で切換え可能な連係手段が設けられていること
   から成る請求項１又は２に記載の包装材ロールホルダ。
5. 前記連係手段は、前記ねじ軸に対して相対的に回転不能であるが軸方向にスライド可能であるスライドリングと、当該スライドリングに取り付けられている摩擦リングと、前記摩擦リングを前記ホルダ軸部に向かって付勢するばね手段と、前記ばね手段に抗して前記摩擦リングと前記スライドリングとを押し戻して前記ホルダ軸部との係合から離脱させる
   操作手段を備えていること
   から成る請求項４に記載の包装材ロールホルダ。
6. 前記ねじ軸の内部に形成される前記エア通路は、前記ホルダ軸部の前記先端側において、径方向に延びる複数の分岐エア通路が形成されたエア分岐部品を介して前記ゴムチューブに接続されていること
   から成る請求項１～５のいずれか一項に記載の包装材ロールホルダ。
7. 前記ねじ軸の内部に形成される前記エア通路は、前記基端側においては前記エア圧力源に対して、及び前記先端側においては前記エア分岐部品に対して、それぞれロータリーエア継手を介して接続されていること
   から成る請求項６に記載の包装材ロールホルダ。

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