JP7236719B2 - 製袋包装機 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る製袋包装機1000を含む組合せ計量/製袋包装システム1の概略斜視図である。図2は、製袋包装機1000の概略構成図である。図3は、製袋包装機1000のブロック図である。図4は、製袋包装機1000で用いられるフィルムFの一例を示す図である。
製袋包装機1000の製袋包装部200、フィルム供給部100、及びコントローラ300について、詳細を説明する。
製袋包装部200の、フォーマユニット210、フィルム搬送ベルト220、縦シール機構230、及び横シール機構240について説明する。
フォーマユニット210は、主に、フォーマ本体212と、チューブ214と、を有する(図2参照)。
製袋包装部200は、一対のフィルム搬送ベルト220を有する。一対のフィルム搬送ベルト220は、フォーマユニット210の下方に配置される(図2参照)。一対のフィルム搬送ベルト220は、筒状フィルムFtが巻き付いたフォーマユニット210のチューブ214の左側及び右側にそれぞれ配置される。図2では、右側のフィルム搬送ベルト220のみを描画している。
縦シール機構230(図2参照)は、チューブ214に巻き付いた筒状フィルムFtの重なり部分を縦シールする(上下方向にシールする)機構である。
横シール機構240は、フィルム搬送ベルト220及び縦シール機構230の下方に配置されている(図2参照)。横シール機構240は、フィルム搬送ベルト220により下方に搬送されてくる、縦シール機構230による縦シール後の筒状フィルムFtを、横シールする機構である。言い換えれば、横シール機構240は、筒状フィルムFtの搬送方向と交差する方向(より具体的には直交する方向)に筒状フィルムFtをシールする機構である。
フィルム供給部100について、更なる図面を参照しながら説明する。
第1保持機構110a及び第2保持機構110bは、シート状のフィルムF(第1フィルムF1及び第2フィルムF2)が中空の巻き芯(図示せず)に巻き回されたフィルムロールFR(第1フィルムロールFR1及び第2フィルムロールFR2)を保持する機構である(図6参照)。
張力調整機構180は、搬送されるフィルムFに作用する張力の大きさを調整する機構である。張力調整機構180は、主に、3つの固定ローラ182と、可動ローラ機構184と、シャフト184aと、可動ローラ機構用エアシリンダ187と、エンコーダ188と、を有する(図3及び図8参照)。可動ローラ機構184は、2つの可動ローラ185と、一対のアーム186と、を有する(図7参照)。アーム186は、2つの可動ローラ185を支持する部材である。一対のアーム186は、左右方向に延びる可動ローラ185を挟むように、可動ローラ185の左側及び右側に配置され、可動ローラ185の端部を支持する。アーム186は、左右方向に延びるシャフト184aにより回転可能に支持されている。可動ローラ機構用エアシリンダ187は、ロット(図示せず)の先端が、シャフト184aから径方向に延びるアーム(図示せず)に連結される。可動ローラ機構用エアシリンダ187が駆動されることで、シャフト184aを回転させる力が発生する。
保持機構支持フレーム120は、複数のフィルムロール保持機構を支持するフレームの一例である。本実施形態では、保持機構支持フレーム120は、第1保持機構110a及び第2保持機構110bを支持する。特に、保持機構支持フレーム120は、第1保持機構110aの第1シャフト111aを回転可能に支持し、第2保持機構110bの第2シャフト111bを回転可能に支持する。
フレーム用シャフト130は、保持機構支持フレーム120を回転可能に支持するシャフトである。
移動機構139は、保持機構支持フレーム120を回転させることで、第1保持機構110a及び第2保持機構110bを、少なくともフィルムロールセット位置A1とフィルム供給位置A2との間で移動させる。また、好ましくは、移動機構139は、保持機構支持フレーム120を回転させることで、第1保持機構110a及び第2保持機構110bの一方を、フィルムロール待機位置A3に移動させ、第1保持機構110a及び第2保持機構110bの他方を、フィルム供給位置A4にも移動させる。なお、第1保持機構110a及び第2保持機構110bのフィルムロールセット位置A1は、図8において第1保持機構110aが配置されている位置である。第1保持機構110a及び第2保持機構110bのフィルム供給位置A2は、図8において第2保持機構110bが配置されている位置である。第1保持機構110a及び第2保持機構110bのフィルムロール待機位置A3は、図2及び図9において第1保持機構110aが配置されている位置である。第1保持機構110a及び第2保持機構110bのフィルム供給位置A4は、図2において第2保持機構110bが配置されている位置である。フィルムロール待機位置A3は、右側面視において、フレーム用シャフト130の中心軸周りを、フレーム用シャフト130周りにフィルムロールセット位置A1から反時計回りに所定角度だけ(例えば45°)回転した位置である。また、限定するものではないが、フィルム供給位置A2は、右側面視において、フレーム用シャフト130の中心軸周りを、フレーム用シャフト130周りにフィルムロール待機位置A3から反時計回りに所定角度だけ(例えば135°)回転した位置である。また、フィルム供給位置A4は、右側面視において、フレーム用シャフト130の中心軸周りを、フレーム用シャフト130周りにフィルム供給位置A2から反時計回りに所定角度だけ(例えば45°)回転した位置である。
フィルム繰り出し機構116は、複数の保持機構(第1保持機構110a及び第2保持機構110b)のそれぞれのシャフト(第1シャフト111a及び第2シャフト111b)を回転させて、複数の保持機構のシャフトに装着されたフィルムロール(第1フィルムロールFR1及び第2フィルムロールFR2)から、それぞれ独立してフィルム(第1フィルムF1及び第2フィルムF2)を繰り出す。フィルム繰り出し機構116は、製袋包装部200における製袋包装動作時に、第1フィルムロールFR1や第2フィルムロールFR2の繰り出し速度を変更可能に構成されている。
接合機構162は、第1保持機構110aの第1シャフト111aに装着された第1フィルムロールFR1に巻き回された第1フィルムF1と、第2保持機構110bの第2シャフト111bに装着された第2フィルムロールFR2に巻き回された第2フィルムF2と、を接合する機構である。接合機構162は、第1ガイド部材119又は第2ガイド部材(図示せず)との間で第1フィルムF1と第2フィルムF2とを挟み込み、加圧した状態で図示しないヒータにより加熱して第1フィルムF1と第2フィルムF2を熱溶着させる機構である。ただし、接合の方式は熱溶着に限定されるものではなく、超音波溶着により第1フィルムF1と第2フィルムF2とを接合する機構であってもよい。
始端部位置調整機構140は、第1保持機構110aや第2保持機構110bに交換用のフィルムロールFRが装着された時に、フィルムロールFRに巻き回されたフィルムFの始端部やフィルムFの末端近傍部の位置を調整するために主に用いられる機構である。始端部位置調整機構140には、始端部位置調整用センサ142と、フィルム仮置部143と、仮押さえ機構144と、末端位置調整用エアノズル146と、を含む(図8参照)。
始端部位置調整用センサ142は、フィルムロールセット位置A1に配置された第1保持機構110a及び第2保持機構110bの、第1シャフト111a及び第2シャフト111bにフィルムロールFRが装着され、そのフィルムロールFRに巻き回されたフィルムFの始端部を正規位置にセットする時に、フィルムFの始端部が正規位置に位置していることを検出するセンサである。なお、フィルムFの始端部の正規位置とは、フィルムロールセット位置A1に位置するフィルムロールFRがセットされた保持機構110a,110bが、移動機構139によりフィルムロール待機位置A3に移動された時に、フィルムFの始端部が接合機構162によるフィルムFの接合位置に配置される位置を意味する。始端部位置調整用センサ142は、フィルムFの始端部が正規位置に位置していることを直接的に検出してもよいし、フィルムFの所定箇所(始端部以外の箇所)が目標位置(フィルムFの所定箇所がその位置に存在する場合に、フィルムFの始端部が正規位置に位置することになる位置)に配置されたことを検出してもよい。
フィルム仮置部143は、製袋包装機1000のオペレータが、保持機構110a,110bに交換用のフィルムロールFRを取り付ける際に、すなわち保持機構110a,110bのシャフト111a,111bに交換用のフィルムロールFRを装着する際に、フィルムロールFRから引き出されるフィルムFの始端部近傍が手動で仮置きされる部材である。フィルム仮置部143は、フィルムFが仮置きされる仮置面143aを有する。
仮押さえ機構144は、フィルム仮置部143の近傍に配置されている。仮押さえ機構144は、フィルム仮置部143にフィルムFが仮置きされた時に、フィルムFの位置ずれを抑制するために仮押さえする機構である。なお、仮押さえ機構144は、後述するように保持機構用モータ114a,114bによってフィルムFが搬送される際に、フィルムFが搬送可能な程度の力でフィルムFを仮押さえする。限定するものではないが、仮押さえ機構144は、バネ等の弾性部材の力でフィルムFを仮押さえする。仮押さえ機構144は、手動で操作されるものであってもよいし、ボタン操作等により自動で仮押さえするように駆動されてもよい。
末端位置調整用エアノズル146は、移動機構139により、保持機構110a,110bをフィルムロールセット位置A1からフィルムロール待機位置A3に移動させる際に、言い換えればフィルムFの始端部を接合機構162による接合位置へと移動させる際に、フィルムFの始端部側の末端近傍に空気を吹き付けて、フィルムFの末端近傍の位置調整をする。末端位置調整用エアノズル146からの空気の吹き出しは、末端位置調整用エア電磁弁146aにより制御される(図4参照)。
終端位置調整/フィルム接合機構160は、接合機構162、第1クランプ163、第2クランプ164、ナイフ166、ピンチローラ168、終端部位置調整用第1センサ152、終端部位置調整用第2センサ154、及び冷却用エア電磁弁161aを含む(図4及び図9参照)。
接合機構162は、保持機構110a,110bのシャフト111a,111bの一方に装着されたフィルムロールFRに巻き回されたフィルムFの終端部と、他方の保持機構110b,110aのシャフト111b,111aに装着されたフィルムロールFRに巻き回されたフィルムFの始端部と、を接合する機構である。接合機構162は、図示しないヒータを熱源としてフィルムFを熱溶着する機構である。ただし、フィルムFの接合の方式は、熱溶着に限定されるものではなく、例えば超音波溶着によりフィルムFを接合するものであってもよい。
第1クランプ163及び第2クランプ164は、製袋包装部200に対してフィルムFを供給する際のフィルムFの搬送経路に沿って配置される。第1クランプ163及び第2クランプ164は、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFの終端部を、接合機構162の接合位置に位置調整した後に、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFの終端部の位置ずれを抑制するためにフィルムFを挟み込んで固定する部材である。第1クランプ163及び第2クランプ164の動作(フィルムFの挟み込み/挟み込み解除)は、それぞれ、第1クランプ駆動機構163a及び第2クランプ駆動機構164aの動作/動作停止により制御される。なお、第1クランプ駆動機構163a及び第2クランプ駆動機構164aは、駆動源として空気圧を利用するものであってもよいし、駆動源としてモータを利用するものであってもよい。
ナイフ166は、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFの終端部と、交換用のフィルムロールFRのフィルムFの始端部とが接合機構162により接合された後に、不要なフィルムFを切断する部材である。ナイフ166による切断の実行/停止は、ナイフ駆動機構166aの動作/停止により制御される。なお、ナイフ駆動機構166aは、駆動源として空気圧を利用するものであってもよいし、駆動源としてモータを利用するものであってもよい。
ピンチローラ168は、他の固定ローラとの間にフィルムFを挟み込み、ピンチローラ168を回転させることでフィルムFを搬送する。ピンチローラ168は、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFの終端部が、接合機構162により新たな交換用のフィルムロールFRのフィルムFの始端部との接合が行われるフィルム接合位置に向かうように、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFを第1方向D1(図9参照)に搬送する、ピンチローラ168は、フィルムFの搬送速度を変更可能な機構である。
終端部位置調整用第1センサ152及び終端部位置調整用第2センサ154は、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFに付された位置調整用のレジマークMを、フィルムFが搬送されている状態で検出するセンサである。
冷却用エア電磁弁161aは、接合機構162の近傍に形成された空気吹出口161からの空気の吹き出しの実行/停止を制御するための電磁弁である。空気吹出口161から吹き出す空気は、接合機構162によるフィルムFの接合箇所を冷却する。
コントローラ300は、製袋包装機1000の各部(製袋包装部200及びフィルム供給部100の各種構成)の動作を制御する。
(3-1)通常運転
コントローラ300は、製袋包装部200が製袋包装動作を行う通常運転時に、製袋包装機1000の各部、例えば、フィルム繰り出し機構116の保持機構用モータ114a,114bと、可動ローラ機構用エアシリンダ187と、フィルム搬送ベルト220と、縦シール機構230と、横シール機構240との動作を以下の様に制御する。
以下では、製袋包装機1000のフィルムロールFRの自動継ぎ(自動接合)に関連する動作について説明する。
交換用のフィルムロールFRを保持機構110a,110bにセットする際の、オペレータの作業及び製袋包装機1000の動作について説明する。
フィルムロールFRの自動継ぎに関する製袋包装機1000の動作について説明する。なお、ここでは、第2フィルムロールFR2が使用済フィルムロール(製袋包装に使用してきたフィルムロール)で、第1フィルムロールFR1が交換用フィルムロールである場合を例に説明を行う。なお、第1フィルムロールFR1が使用済フィルムロールであり第2フィルムロールFR2が交換用フィルムロールである場合も、第2フィルムロールFR2が使用済フィルムロールであり第1フィルムロールFR1が交換用フィルムロールである場合も、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFが交換用のフィルムロールFRのフィルムFと接合される際の動作は同様である。そこで、ここでは、明細書の簡素化のため、第1フィルムロールFR1が使用済フィルムロールであり第2フィルムロールFR2が交換用フィルムロールである場合についての説明は省略する。
(4-1)
本実施形態の製袋包装機1000は、製袋包装部200と、フィルム供給部100と、を備える。製袋包装部200は、シート状のフィルムFを筒状に成形し、筒状に成形されたフィルムFtをシールして袋状に成形する。フィルム供給部100は、シート状のフィルムFが巻き回されたフィルムロールFRを保持し、フィルムロールFRから繰り出されるフィルムFを製袋包装部200に供給する。フィルム供給部100が保持するフィルムロールFRには、第1フィルムの一例としての第2フィルムF2が巻き回された第2フィルムロールFR2と、第2フィルムの一例としての第1フィルムF1が巻き回された第1フィルムロールFR1と、を少なくとも含む。
本実施形態の製袋包装機1000では、ピンチローラ168による第2フィルムF2の搬送経路に沿って見た時に、終端部位置調整用第1センサ152がレジマークMを検出する位置と終端部位置調整用第2センサ154がレジマークMを検出する位置との距離は、10mm以上90mm以内である。
本実施形態の製袋包装機1000は、第2フィルムロールFR2の終端を検出する第3センサの一例としてのエンコーダ188や光電センサ190等を備える。コントローラ300は、第3センサが第2フィルムロールFR2の終端を検出した時に、第2フィルムF2の第1方向D1への搬送が開始されるようピンチローラ168を制御する。
以下に本実施形態の変形例を示す。変形例は、互いに矛盾のない範囲で適宜組み合わされてもよい。
上記実施形態では、交換用フィルムロールのフィルムの始端部の位置合わせは、製袋包装機1000により自動で行われるが、これに限定されるものではなく、交換用フィルムロールのフィルムの始端部の位置合わせは、手動で行われてもよい。
上記実施形態では、製袋包装機1000は、2つの保持機構110a,110bを有するが、これに限定されるものではなく、3つ以上の保持機構を有するものであってもよい。
上記実施形態では、フィルム搬送機構の一例としてのピンチローラ168は、使用済みのフィルムロールFRのフィルムFの終端部が、接合機構162により新たな交換用のフィルムロールFRのフィルムFの始端部との接合が行われるフィルム接合位置に向かうように、第2フィルムF2を、第2フィルムロールFR2側に向かう方向(製袋包装動作時とは逆方向)に搬送する。
110a 第1保持機構(第2フィルムロール保持部)
110b 第2保持機構(第1フィルムロール保持部)
152 終端部位置調整用第1センサ(第1センサ)
154 終端部位置調整用第2センサ(第2センサ)
162 接合機構
168 ピンチローラ(フィルム搬送機構)
188 エンコーダ(第3センサ)
190 光電センサ(第3センサ)
200 製袋包装部
300 コントローラ(制御部)
F フィルム
F1 第1フィルム(第2フィルム)
F2 第2フィルム(第1フィルム)
F1L 始端部
F2T 終端部
FR フィルムロール
FR1 第1フィルムロール(第2フィルムロール)
FR2 第2フィルムロール(第1フィルムロール)
M レジマーク(マーク)
Claims (4)
- シート状のフィルムを筒状に成形し、筒状に成形された前記フィルムをシールして袋状に成形する、製袋包装部と、
シート状の前記フィルムが巻き回されたフィルムロールを保持し、前記フィルムロールから繰り出される前記フィルムを前記製袋包装部に供給するフィルム供給部と、
を備えた製袋包装機であって、
前記フィルム供給部が保持する前記フィルムロールには、前記フィルムとしての第1フィルムが巻き回された第1フィルムロールと、前記フィルムとしての第2フィルムが巻き回された第2フィルムロールと、を少なくとも含み、
前記フィルム供給部は、
前記第1フィルムロールを保持する第1フィルムロール保持部と、
前記第2フィルムロールを保持する第2フィルムロール保持部と、
前記第1フィルムの終端部と前記第2フィルムの始端部とを接合する接合機構と、
前記第1フィルムの前記終端部が、前記接合機構により前記第2フィルムの前記始端部との接合が行われるフィルム接合位置に向かうように、前記第1フィルムを第1方向に搬送する、搬送速度可変のフィルム搬送機構と、
前記第1フィルムに付された位置調整用のマークを検出する第1センサと、
前記第1方向において前記第1センサよりも下流側で、前記第1フィルムの前記マークを検出する第2センサと、
前記フィルム搬送機構の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第1センサによる前記マークの検出前の前記フィルム搬送機構による前記第1フィルムの搬送速度である第1搬送速度が、前記第1センサによる前記マークの検出後の前記フィルム搬送機構による前記第1フィルムの搬送速度である第2搬送速度よりも速くなるように、前記フィルム搬送機構を制御し、
その後、前記第1センサが前記マークを検出すると前記第1フィルムを前記第1搬送速度より低速の前記第2搬送速度で搬送し、
さらに、前記第2センサによる前記マークの検出に基づいて、前記第1フィルムの前記終端部が前記フィルム接合位置に到達したと判断し、前記フィルム搬送機構による前記第1フィルムの搬送を停止する、
製袋包装機。 - 前記フィルム搬送機構による前記第1フィルムの搬送経路に沿って見た時に、前記第1センサが前記マークを検出する位置と前記第2センサが前記マークを検出する位置との距離は、10mm以上90mm以内である、
請求項1に記載の製袋包装機。 - 前記第1フィルムロールの終端を検出する第3センサを更に備え、
前記制御部は、前記第3センサが前記第1フィルムロールの終端を検出した時に、前記第1フィルムの前記第1方向への搬送が開始されるよう前記フィルム搬送機構を制御する、
請求項1又は2に記載の製袋包装機。 - 前記フィルム供給部は、前記第1フィルムを前記製袋包装部に供給する際には、前記第1フィルムロールから繰り出される前記第1フィルムを、前記第1方向とは逆の第2方向に搬送する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の製袋包装機。
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