JP7241394B2 - ローラ装置 - Google Patents

Description

本発明は、一対のローラでフィルムを挟み込むローラ装置に関するものである。

例えばピロー包装機などに用いられるセンターシール装置は、帯状のフィルムを筒状に製袋してフィルムの両側縁を重ね合わせる製袋器の下流側に配置され、その重ね合わされたフィルムの両側縁の重合端を挟み込んで加熱・加圧して熱シールするものである。係るセンターシール装置は、例えば特許文献１等に開示されるように、フィルムの両側縁を加熱する一対のシールブロックと、そのシールブロックの進行方向の前後にそれぞれ配置された一対のピンチローラを備えている。このシールブロックは、加熱圧力エアーを重合端に向けて噴射することで、当該重合端のフィルム部位を加熱溶融する構成を採っているが、他にも、ヒータ内蔵のバーシーラを用い加熱されたバーシーラの表面を重合端に接触・近接して加熱するものなどもある。

一対のピンチローラは、筒状のフィルムの重合端を両側から所定の圧力で挟み込み、その挟み込んだ状態で自転する。これにより、筒状のフィルムの重合端は、搬送力を与えられる。このピンチローラは、それぞれ下面中央に回転軸が連結され、回転軸の回転に伴い自転する。また、一対のピンチローラは、その側面同士でフィルムの重合部を挟み込んで加圧する閉じた状態と、側面同士が離れた開いた状態を取り得るように構成される。そして、開いた状態で一対のピンチローラの側面間にフィルムの重合部を簡単に挿入配置し、その後、ピンチローラを閉じることで、重合部を所定の圧力で挟み込む。

係るピンチローラを開閉する機構の一つとして、特許文献１に開示された片開き構造がある。係る片開き構造は、２本の回転軸のうち一方は垂直方向に起立した状態で回転可能に支持し、他方の回転軸は、下方に設けた支点軸を中心に所定角度範囲内で正逆回転可能にする。そして、支点軸を正逆回転することで、その他方の回転軸は、垂直方向に起立した姿勢（両方の回転軸が平行になり、ピンチローラが閉じた状態）と、上端側から一方の回転軸から離れるように傾斜した姿勢（両方の回転軸が非平行になり、ピンチローラが開いた状態）をとるようにしている。

特公平８－１１５７６号

上述した従来の片開き構造では、フィルムが無い状態で他方の回転軸が垂直方向に起立した姿勢（両方の回転軸が平行）にした際に、一対のピンチローラの側面同士が接触し、ピンチローラが閉じた状態になるように設定している。そのため、例えばピンチローラが開いた状態においてフィルムの重合部を所定位置に配置し、その状態からピンチローラを閉じた状態に遷移すると、一対のピンチローラは、まずその側面の下端側で重合部に接触して挟み込み、他方の回転軸が起立していくのにつれて側面の上方側も接触していく。このとき、最初に接触したピンチローラの側面の下側に対向するフィルム部位を圧縮しながら接触部位が上方に広がっていく。よって、例えばピンチローラが閉じた状態になった際には、ピンチローラの下側に接触するフィルムの重合部の方が、より強く加圧・圧縮する。

そのためフィルムの厚さが厚くなると、挟み込むか圧力を強くしてもピンチローラの上側のフィルム部位を押しつぶすことができず、ピンチローラの側面の上側で重合部に接触して挟み込むことができないか、仮に接触していてもしっかり加圧できないこともある。すると、重合部に対してしっかりと面接触して保持することができず、搬送力・引張力を均等に掛けられないおそれがある。また、シールブロックやバーシーラの下流側のピンチローラは、フィルムに対して搬送力を与える機能に加え、加熱されて溶融した重合部を加圧して、重合部を構成するフィルムの両側縁部同士を融着する機能を備えることがある。係る場合、重合部の全体に加圧できなかったり、加圧力が十分でなかったりする場合には、全体に均一にシールすることができないおそれがある。

また、フィルムの厚さに合わせて加圧力を調整するが、例えば、厚いフィルムと薄いフィルムを兼用するタイプだと両方に適した調整をしにくいという課題もある。

上述した課題はそれぞれ独立したものとして記載しているものであり、本発明は、必ずしも記載した課題の全てを解決できる必要はなく、少なくとも一つの課題が解決できれば良い。またこの課題を解決するための構成についても単独で分割出願・補正等により権利取得する意思を有する。

上述した課題を解決するために、本発明のローラ装置は、（１）一対のローラの側面でフィルムを接触状態で挟み込むローラ装置であって、前記一対のローラの少なくとも一方のローラは、前記フィルムの搬送方向に沿って配置される支点軸に連係可能に構成し、前記支点軸に連係可能な前記ローラは、連係した状態では前記支点軸の正逆回転にともない、前記フィルムの挟み込み位置に対して接近離反するように構成され、前記連係が解除された状態では、前記支点軸は、前記ローラと独立して正逆回転可能に構成し、前記支点軸は偏芯軸であり、前記連係が解除された状態で前記支点軸を回転させることで、前記連係した状態における前記ローラを前記フィルムの挟み込み位置に対して接近させて前記一対のローラが閉じた際の前記ローラの側面同士の距離を変更するようにした。

このようにすると、フィルムを挟み込む状態における一対のローラの側面同士の距離を変更できるので、例えば挟み込むフィルムの厚さが薄い場合、一対のローラの側面同士の距離を０或いは狭くし、フィルムの厚さが厚い場合、一対のローラの側面同士の距離を長くするように調整する。このようにすると、フィルムの所定幅のフィルム部位の全体に対し、一対のローラの側面でしっかりと面接触して保持することができ、その状態で一対のローラが回転すると、フィルムに対して搬送力・引張力を均等にかけることができる。

（２）前記連係可能な前記ローラの回転軸は、前記支点軸の正逆回転にともない、前記回転軸は起立姿勢と傾斜姿勢をとり、前記起立姿勢の状態では前記一対のローラが閉じて前記フィルムを挟み、前記傾斜姿勢の状態では前記一対のローラが開いて前記フィルムの挟み込みを解除するように構成するとよい。

（３）前記連係可能な前記ローラを自転可能に支持する支持部材を備え、前記支点軸は、前記支持部材に設けた一対のアーム部の貫通孔内を貫通し、前記支点軸と前記貫通孔は相対的に回転可能に装着され、前記支点軸と前記貫通孔を固定手段で連結した状態で、前記支点軸の回転とともに前記支持部材も回転するように構成するとよい。支持部材は、例えば実施形態のベース部材３０，アーム部３１，第二回転軸２５等により構成するとよい。固定手段は、例えば実施形態の止めねじ３４等により構成するとよい。

（４）前記一対のローラは、包装機における前記フィルムを搬送するピンチローラとするとよい。

本発明によれば、フィルムの厚さに応じて一対のローラの側面同士の距離を調整でき、フィルムの厚さが厚いフィルムや、薄いフィルムに対して一対のローラで挟み込む際に、ローラの側面をフィルムの所定領域に対して均一に接触させることが可能となる。

本発明に係るローラ装置の好適な一実施形態の運転姿勢の状態を示す斜視図である。 その正面図である。 図２中のＸ－Ｘ線矢視断面図である。 運転姿勢の状態で支点軸を所定角度回転させた状態を示す正面図である。 一対のローラを開いた待機姿勢の状態を示す正面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面に基づき、詳細に説明する。なお、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

図１は、本発明に係るローラ装置の一形態であるピンチローラ装置の一例を示している。このピンチローラ装置１０は、例えば包装機のセンターシール装置に組み込まれる。図示省略するが、センターシール装置は、搬送するフィルムの搬送方向に沿った方向のシール側縁部を連続的にシールするもので、例えばフィルムの両側に配置されシールするフィルム部位を加熱する一対のシーラと、その一対のシーラの上流側に配置され当該フィルム部位を挟み込んだ状態で搬送力を与えて一対のシーラへフィルムを供給する一対のピンチローラと、シーラの下流側に配置され加熱されたフィルム部位を挟み込んだ状態で下流に向けて搬送力を与える一対のピンチローラ（例えば「プレスローラ」などと称されることもある）などを備える。本形態のピンチローラ装置は、上記の一対のピンチローラと、そのピンチローラを回転駆動する機構等を備えるものである。上流側のピンチローラと下流側のピンチローラのいずれにも適用できる。具体的な構成は、以下の通りである。

本実施形態のピンチローラ装置１０は、フィルムに対して水平方向に搬送力を与えるもので、フィルムの搬送経路の左右両側に、第一ローラ１１と第二ローラ１２をそれぞれ配置する。例えば図１において、図示省略のフィルムは、左手前側から右奥側に向かって移動する。よって、この例では、フィルムの搬送方向の左側に第一ローラ１１を配置し、右側に第二ローラ１２を配置する。これら第一ローラ１１と第二ローラ１２は、所定形状のハウジング１５に直接または間接的に自転可能に支持される。

ハウジング１５は、フィルムの搬送方向に対して直交する方向に延びるように配置される帯板状の底面部１５ａと、その底面部１５ａの一端側（例えば、搬送方向の左側で、実装される包装機の奥側）に起立配置する側壁部１５ｂと、その側壁部１５ｂの上端に接続し底面部１５ａの上方に配置する天面部１５ｃを備える。天面部１５ｃは、底面部１５ａの上方の長手方向の長さの約半分の長さを有し、側壁部１５ｂとの非接続側の先端部１５ｄは下方に垂下する形状を有する。

第一ローラ１１は、その下面中央に下方に向けて垂下するように第一回転軸１６を接続する。第一回転軸１６は、ハウジング１５の天面部１５ｃを貫通して底面部１５ａに至るように配置され、天面部１５ｃ及び底面部１５ａに設けた軸受け部にそれぞれ軸受け支持される。これにより第一回転軸１６は、底面部１５ａに対して垂直方向に起立した状態で回転可能に配置され、第一ローラ１１は、第一回転軸１６と一体になって回転する。

第一回転軸１６の、ハウジング１５内における底面部１５ａの上面近傍位置に、ベベルギア１８が連結され、第一回転軸１６とベベルギア１８は一体に回転する。このベベルギア１８に噛み合うベベルギア１９はハウジング１５の側壁部１５ｂに軸受け支持される駆動軸２０の先端に取付けられる。この駆動軸２０の他端側は、直接或いは所定の動力電圧機構を介して駆動モータに接続される。これにより、駆動モータの回転出力が、駆動軸２０，ベベルギア１９，１８，第一回転軸１６を経由して第一ローラ１１に伝わり、第一ローラ１１が自転する。

また第一回転軸１６の、ハウジング１５の天面部１５ｃの上方所定位置には、第一歯車２１が取付けられる。この第一歯車２１は、第一回転軸１６と一体に回転する。そして、この第一歯車２１と、第二ローラ１２の下面中央に垂下形成された第二回転軸２５に設けた第二歯車２２とが、噛み合い可能に構成される。そして第一歯車２１と第二歯車２２が噛み合った状態では、駆動モータの回転力が第一歯車２１，第二歯車２２を介して第二回転軸２５ひいては第二ローラ１２に伝わり、第二ローラ１２が自転する。

第二ローラ１２の第二回転軸２５の下端領域は、ブロック状のベース部材３０に軸受け支持される。また、第二回転軸２５の中間領域に第二歯車２２が取付けられ、第二回転軸２５は第二歯車２２と一体に回転する。図２等に示すように、本形態では、第一歯車２１に比べ第二歯車２２の歯幅を長くし、第一歯車２１は第二歯車２２の下方領域で噛み合うように構成する。

ベース部材３０の下面には、フィルムの搬送方向の前後端縁に下方に延びる一対のアーム部３１を一体に備える。アーム部３１は、厚さ方向すなわちフィルムの搬送方向と平行な方向に延びる貫通孔３１ａを備える。一対のアーム部３１に設けたそれぞれの貫通孔３１ａは、同一直線上に位置するように構成する。さらに各貫通孔３１ａには、それぞれスリーブ３２を挿入し、そのスリーブ３２間を貫通するように支点軸３３を挿入配置する。

さらに、前後の一対のアーム部３１間に、軸受け部３５が配置され、支点軸３３はその軸受け部３５にも貫通するように配置する。そして、軸受け部３５は、ハウジング１５の底面部１５ａの上面に起立する支柱３６の上端に配置する。これにより、支点軸３３は、ハウジング１５の上方所定位置にて軸受け部３５に回転自在に支持され、軸受け部３５の貫通孔３５ａの軸芯を回転中心として回転する。

また、アーム部３１の下端には、止めねじ３４を装着し、その止めねじ３４の先端をスリーブ３２に接触させる。そして、止めねじ３４を締め付けると、その付勢力がスリーブ３２を介して支点軸３３に伝わり、支点軸３３とアーム部３１ひいてはベース部材３０が支点軸３３と一体となって軸受け部３５の貫通孔３５ａの軸芯を回転中心として所定角度範囲内で正逆回転する。これにともない、ベース部材３０に取り付けられた第二回転軸２５ひいては第二ローラ１２も、支点軸３３と一体になって貫通孔３５ａの軸芯を回転中心として所定角度範囲内で正逆回転する。よって、第二回転軸２５が起立し第二ローラ１２が第一ローラ１１との間でフィルムを挟み込み可能に閉じた運転姿勢（図２，図４参照）と、第二回転軸２５の上端側が第一回転軸１６から離れるように傾斜し、第二ローラ１２と第一ローラ１１の側面同士が離れて開いた待機姿勢（図５参照）の間を変移する。

一方、止めねじ３４を緩めると、支点軸３３とアーム部３１との連係が解除され、支点軸３３は、アーム部３１に対して支点軸３３の先端部位３３ａの軸芯Ｂを回転中心として相対的に回転可能となる。さらに支点軸３３は、偏芯軸から構成する。具体的には、支点軸３３の両側の先端部位３３ａの軸芯Ｂと、中央部位３３ｂの軸芯Ａをずらしている。両軸芯のずれは、例えば１ｍｍとするとよい。

そして、先端部位３３ａはアーム部３１（スリーブ３２）内に挿入配置し、中央部位３３ｂは軸受け部３５内に挿入配置する。上述したように、支点軸３３は、自転する際は軸受け部３５の貫通孔３１ａの軸芯、すなわち、支点軸３３の中央部位３３ｂの軸芯周りに回転し、その回転にともない支点軸３３の先端部位３３ａの中心位置も中央部位３３ｂの軸芯周りに回転する。

このとき、例えば支点軸３３の先端部位３３ａと、アーム部３１の貫通孔３１ａとを相対的に回転させ、軸芯Ａ，Ｂの相対位置関係を変位させると、例えば支持軸２８の回転角度、すなわち、第二回転軸２５の傾斜角度に対する第二ローラ１２の位置が変位する。例えば、第二回転軸２５が起立した運転姿勢のとき、例えば図３に示すように、中央部位３３ｂの軸芯Ａと、先端部位３３ａの軸芯Ｂが、上下方向に重なった状態に位置し、軸芯Ａの上方に所定距離（例えば１ｍｍ）変位した位置に軸芯Ｂが存在するとする。この状態のときに、第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面同士が接触するように設定する（図２参照）。そして、この第二回転軸２５が起立した状態のまま例えば支点軸３３とアーム部３１を所定方向に相対的に回転させると、軸芯Ｂは第一回転軸１６から離れる方向に回転移動する。これに伴い、第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面同士が離反し、所定の隙間Ｓを生じる。例えば、図４に示すように例えば約６度回転させると、第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面同士は０．１ｍｍ離反し、隙間Ｓが形成される。そして、回転させる角度を変えることで離反距離も変わるので、フィルム厚さに応じた離反距離に調整する。

このように本実施形態では、例えば、フィルムが無い状態で第二回転軸２５を垂直方向に起立した姿勢（両方の回転軸が平行）にした際に、第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面同士が接触する設定を、運転姿勢における支点軸３３とアーム部３１（貫通孔３１ａ）の相対角度の基準角度位置とし、その基準角度位置から支点軸３３をアーム部３１に対して所定角度回転させると、第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面同士が離反し、その離反距離は回転角度に応じた長さになる。よって、例えばシール対象のフィルムの厚さが厚い場合、予め適宜の角度を相対的に回転させた状態で止めねじ３４を締めて支点軸３３とアーム部３１を連結すると、第二回転軸２５が起立した運転姿勢において第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面に所定の隙間が生じるので、第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面全体でフィルムに対して面接触して、所望の圧力でフィルム部位全体を押圧することができる。その結果、挟み込んだフィルム部位に対して搬送力・引張力を均等に掛けることができ、例えば上流側のピンチローラ装置においては一対のシーラに向けてシールするフィルム部位を安定して供給することができ、下流側のピンチローラ装置においてはシーラで加熱されたフィルム部位に対して左右からしっかり挟み込んで下流側に向けて搬送力を与えることでシーラからスムーズに引き出すとともに、フィルム部位を全体的に適切な圧力で加圧して融着させ全体に均一にシールすることができる。

ベース部材３０の下方には、フィルムの搬送方向に対して直交しフィルム搬送経路から離れる方向に延びる突片部３８を設ける。一方、ハウジング１５の底面部１５ａの先端側にはシリンダ３９を配置する。シリンダ３９は、そのシリンダロッドが上下方向に往復動作し、そのシリンダロッドの先端に取り付けたナット部４０が、突片部３８の下面に接触可能に配置する。突片部３８は、コイルスプリング４１の弾性復元力により下方に付勢されており、その付勢力により突片部３８はナット部４０に接触する。よって、シリンダ３９を作動させ、シリンダロッドを上昇移動させると、ナット部４０が突片部３８を上方に押し上げ、それに伴い支点軸３３が回転して第二ローラ１２が運転姿勢になり、第一ローラ１１と第二ローラ１２が挟み込むフィルムに対し、所定の圧力で加圧する。そして、シリンダ３９のシリンダロッドを下降移動させると、コイルスプリング４１の弾性復元力を受けて突片部３８が下降し、第二ローラ１２が待機姿勢となり一対のローラが開いた状態となる。

偏心軸からなる支点軸３３の回転角度に関する情報を表示・報知する機能を備えるとよい。このようにすると、例えば、支点軸３３を回転させた際の回転角度に関する情報が表示・報知されるので、ユーザはその情報を見ることで支点軸３３をどれくらい回転させたか、ひいては第一ローラ１１と第二ローラ１２の側面同士の隙間の距離を確認でき、フィルム厚に応じた適切な第一ローラ１１と第二ローラ１２間の離反距離を、簡単，精度よく，再現性よく調整可能に構成できるのでよい。回転角度に関する情報は、例えば回転角度そのものでもよいし、回転に伴い変更される第一ローラ１１と第二ローラ１２の隙間の距離などの挟み込み対象のフィルム厚などとしてもよい。この表示・報知する機能は、例えば、ポジションインジケーターのように支点軸３３の回転に伴い表示が変更されるものでも良いし、例えば、支点軸３３を回転させるハンドル・操作レバー等にメモリ等を設け、メモリの位置から回転角度等を確認できるものとするとよい。ハンドル・操作レバー等にメモリ等を設ける構成は、簡単な構成で実現できて良い。

上述した実施形態では、ピンチローラ装置に適用した例を説明したが、本発明はこれに限ることはなく、例えば回転式のセンターシーラを備えたセンターシール装置等に適用してもよい。

以上、本発明の様々な側面を実施形態を用いて説明してきたが、これらの実施形態や説明は、本発明の範囲を制限する目的でなされたものではなく、本発明の理解に資するために提供されたものであることを付言しておく。本発明の範囲は、明細書に明示的に説明された構成や製法に限定されるものではなく、本明細書に開示される本発明の様々な側面の組み合わせをも、その範囲に含むものである。本発明のうち、特許を受けようとする構成を、添付の特許請求の範囲に特定したが、現在の処は特許請求の範囲に特定されていない構成であっても、本明細書に開示される構成を、将来的に特許請求する可能性があることを、念のために申し述べる。

１０ ：ピンチローラ装置
１１ ：第一ローラ
１２ ：第二ローラ
１５ ：ハウジング
１６ ：第一回転軸
２５ ：第二回転軸
３０ ：ベース部材
３１ ：アーム部
３１ａ ：貫通孔
３２ ：スリーブ
３３ ：支点軸
３４ ：止めねじ
３５ ：軸受け部

Claims (4)

1. 一対のローラの側面でフィルムを接触状態で挟み込むローラ装置であって、
   前記一対のローラの少なくとも一方のローラは、前記フィルムの搬送方向に沿って配置される支点軸に連係可能に構成し、
   前記支点軸に連係可能な前記ローラは、連係した状態では前記支点軸の正逆回転にともない、前記フィルムの挟み込み位置に対して接近離反するように構成され、
   前記連係が解除された状態では、前記支点軸は、前記ローラと独立して正逆回転可能に構成し、
   前記支点軸は偏芯軸であり、前記連係が解除された状態で前記支点軸を回転させることで、前記連係した状態における前記ローラを前記フィルムの挟み込み位置に対して接近させて前記一対のローラが閉じた際の前記ローラの側面同士の距離を変更することを特徴とするローラ装置。
2. 前記連係可能な前記ローラの回転軸は、前記支点軸の正逆回転にともない、前記回転軸は起立姿勢と傾斜姿勢をとり、前記起立姿勢の状態では前記一対のローラが閉じて前記フィルムを挟み、前記傾斜姿勢の状態では前記一対のローラが開いて前記フィルムの挟み込みを解除するように構成することを特徴とする請求項１に記載のローラ装置。
3. 前記連係可能な前記ローラを自転可能に支持する支持部材を備え、
   前記支点軸は、前記支持部材に設けた一対のアーム部の貫通孔内を貫通し、前記支点軸と前記貫通孔は相対的に回転可能に装着され、
   前記支点軸と前記貫通孔を固定手段で連結した状態で、前記支点軸の回転とともに前記支持部材も回転するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載のローラ装置。
4. 前記一対のローラは、包装機における前記フィルムを搬送するピンチローラであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のローラ装置。

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