JPH05330505A

JPH05330505A - 充填包装装置

Info

Publication number: JPH05330505A
Application number: JP15750492A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Sawada; 清沢田
Original assignee: Fuaburika Toyama Kk
Current assignee: Fuaburika Toyama Kk
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】連続送りされる筒状の包装材を溶着部材によ
り狭圧して溶着する際、溶着時間を確保でき、しかも内
容物の投入状態を良好にする。【構成】溶着部材１５と１６は、それぞれ２個ずつの
支持アーム２３，２４と２５，２６の回転動作により、
垂直姿勢を変えることなく周回して中心線Ｏにて圧接し
且つ離れる。支持アームへの動力伝達経路には楕円歯車
５２と５３および５４と５５を用いた２段伝達機構が設
けられており、各楕円歯車の噛み合い位相により、溶着
部材１５と１６が圧接されたときに動力が減速されて伝
達される。よって溶着部材１５と１６を十分な時間で圧
接させることができ、確実な溶着または溶断ができるよ
うになる。さらに溶着部材１５と１６による狭圧部の上
方の包装材を開くことができ、投入される内容物の堆積
高さを低くできるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筒状に成形されて下降
する包装材を溶着部材にて狭圧して溶着（溶断する場合
を含む）し、この包装材の内部に内容物を充填する充填
包装装置に係り、特に包装材を確実に溶着できるととも
に包装材内への内容物の投入を容易にした充填包装装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂材料の包装材を使用した各種製品で
は、筒状の包装材を溶着部材により狭圧して超音波また
は高周波あるいは熱などにより溶着し、この溶着部分の
上の包装材の内部に内容物を充填（投入）する作業が行
なわれる。図９（Ｂ）はこの種の方法により製造された
製品の一例として、ティーパックなどとして使用される
いわゆるテトラパック形状の包装体１を示している。こ
の包装体１は、メッシュ状樹脂シートから成る包装材２
が溶着線５により接合され、さらに上下両端部に溶着線
３ａと３ｂがほぼ直交する方向に形成され、これにより
テトラパック状に形成されている。この包装体１の内部
には緑茶や紅茶などの茶葉などが入れられる。

【０００３】上記包装体１の製造方法は、図９（Ａ）に
示すように、包装材２が円筒状に成形され、その縁部２
ａと２ｂどうしが合掌状態に合わされる。次に超音波溶
着装置４のホーン４ａとアンビル４ｂとにより前記縁部
２ａと２ｂの合わせ部が挟まれ、超音波により縁部２ａ
と２ｂが溶断される。すなわち、ホーン４ａとアンビル
４ｂにより縁部２ａと２ｂを狭圧し超音波を与えること
により、包装材２の縁部２ａと２ｂの部分が自己発熱し
て互いに溶着されるとともにこの溶着部の樹脂溶融によ
り残出部が切断される。この作業により包装材２に溶着
線５が形成される。

【０００４】次に、溶着線５が形成されて円筒状となっ
た包装材２を下方へ移動させ、図９（Ｂ）に示すＸ方向
から一対の超音波溶着部材で狭圧し、超音波により包装
材を溶断して溶着線３ａを形成する。この時点で円筒状
の包装材２の内部に茶葉などの内容物が投入される。次
に図９（Ｂ）に示すＹ方向から超音波溶着部材で狭圧
し、包装材２を溶断して溶着線３ｂを形成し、符号１で
示すテトラパック状の包装体の製造を完成する。

【０００５】上記溶着線３ａと３ｂを形成するための従
来の作業は次のようにして行なわれていた。まず、溶着
線５を有して円筒状となった包装材２を間欠的に下方へ
送り、その停止時に超音波溶着部材により包装材２をＸ
方向から狭圧し、包装材２を溶断して溶着線３ａを形成
する。次に包装体１の単位長分だけ包装材２を下方へ移
動させ、この間に内部に茶葉などを投入する。またこの
間、超音波溶着部材の対向方向をＸ方向からほぼ９０度
回転させてＹ方向に移動させる。包装材２が前記単位長
分だけ下方へ送られたときにその送りを停止し、Ｙ方向
から溶着部材を圧接させて包装材２を溶断し、溶着線３
ｂを形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の溶着方法には以下に列記する問題点がある。（１）まず、溶着線３ａまたは３ｂにて包装材２を溶断
する際、溶断のための時間が必要となるため、従来は包
装材２の送りを一旦停止し、停止した包装材に対しＸ方
向またはＹ方向から溶着部材を圧接させて溶断作業を行
っている。このように円筒状に成形された包装材２を下
方に間欠的に送って、包装材の停止時間に溶断を行う作
業では、包装体１の製造サイクルを上げることに限界が
あり、量産性を高めることができない。

【０００７】（２）上記の問題を解決するものとして、
図８に示すように、筒状の包装材２を下方へ速度Ｖにて
連続的に移送し、連続送りされる包装材２の両側にて溶
着部材６と７を円軌跡または楕円軌跡αにて周回させ、
この周回軌跡αの途中で溶着部材６と７が包装材２を挟
んだ瞬間に超音波などにより溶断する装置が考えられ
る。この場合、連続送りされる包装材２の下降速度Ｖに
対し、溶着部材６と７の周回周期を同期させることが必
要である。したがって溶着部材６と７を等速で周回させ
た場合、溶着部材６と７が包装材２を狭圧する時間が非
常に短くなり、確実な溶着または溶断ができなくなる。
溶着部材６と７が包装材２を狭圧する時間をなるべく長
く確保しようとすると、溶着部材６と７の周回周期に同
期している包装材２の下降速度Ｖを遅くしなければなら
ず、包装体１の製造サイクルが低下し、量産性を悪化さ
せることになる。

【０００８】（３）また、図８に示すように溶着部材６
と７とを、包装材２の下降速度Ｖに同期した等速の軌跡
αにて周回させた場合、溶着部材６と７とが包装材２を
狭圧した瞬間の溶着部材６と７の周回速度は包装材２の
下降速度Ｖとほぼ一致する。よって溶着部材６と７とで
包装材２を狭圧したときに、包装材２が狭圧された偏平
部２ｃがそのまま下方へ引かれるため、偏平部２ｃの上
方の内部空間２ｄの開き角度βが狭くなる。よって内容
物が包装材２の内部に投入されたとき、内部空間２ｄ内
における内容物の堆積高さが大きくなる。よって例えば
図９（Ｂ）に示すような高さ寸法Ｈの小さいテトラパッ
ク状の包装体１の場合、上側の溶着線３ｂを形成する際
に、内容物である茶葉などがこの溶断部分まで残ってし
まうことがある。包装材２の内部に茶葉などが残ってい
る状態で溶断すると、溶着線３ｂの部分にて確実な溶断
ができず、溶着線３ｂの部分に包装材２の剥がれが生じ
るなどの欠陥となる。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、連続送りされる筒状の包装材に対して溶着または
溶断が確実にできるようになり、且つ溶着部の上方にお
ける包装材の内部空間の開き角度を大きくして、ここに
投入される内容物の堆積高さを低くできるようにした充
填包装装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒状に成形さ
れた包装材を下降させる移送部と、この筒状の包装材を
両側から狭圧して溶着する溶着部材と、溶着部材により
溶着された包装材の内部に内容物を投入する内容物充填
部とが設けられている充填包装装置において、前記それ
ぞれの溶着部材を互いに逆方向へ周回させて両溶着部材
を包装材の下降速度に同期させて一定の周期で狭圧位置
へ移動させ且つ両溶着部材が包装材を狭圧した時点で溶
着部材の包装材下降方向に沿う周回速度を低下させる周
回駆動機構とが設けられていることを特徴とするもので
ある。

【００１１】上記手段において、周回駆動機構を、両溶
着部材を周回させる回転動力が、互いに噛み合う複数の
楕円歯車を介して伝達され、溶着部材が包装材を狭圧し
たときに前記楕円歯車の噛み合い位相が動力の減速伝達
状態となるように構成できる。

【００１２】

【作用】上記手段では、例えば互いに噛み合う楕円歯車
を有する周回駆動機構、またはサーボモータなどを使用
した周回駆動機構により、包装材の下降速度に同期した
周回周期により溶着部材を周回させ、溶着部材が包装材
を狭圧したときに、例えば超音波などにより包装材を溶
着（溶断を含む）する。この溶着部材が包装材を狭圧し
た時点で、溶着部材の周回速度を低下させる。よって溶
着部材が包装材を狭圧する時間を長くでき、確実な溶着
（溶断）ができるようになる。また溶着部材の周回速度
を低下させると、一定の速度で下降する包装材が溶着部
材により狭圧された位置で相対的に減速させられるた
め、溶着部材により狭圧された部分よりも上方の内部空
間の開き角度が広くなる。よってこの内部空間に投入さ
れた内容物の堆積高さを低くでき、例えばその上方に次
の溶着を行う場合にこの溶着部に内容物が残るなどの問
題をなくすことができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面により説明する。
図１は、本発明の実施例として、図９（Ｂ）に示すよう
なテトラパック状の包装体１を連続製造するための充填
包装装置を示す装置構成図、図２は図１に示す装置にお
ける溶着部材の駆動力の伝達経路の説明図、図３と図４
は一対の溶着部材のそれぞれの構造を示す一部断面を含
む正面図である。図１において、符号１１は、メッシュ
状樹脂シートである包装材２を成形部材１２に導くガイ
ドロールである。成形部材１２は湾曲したガイド面１２
ａと、このガイド面１２ａに連続する円筒部１２ｂとが
板金により一体に成形されているものであり、前記ガイ
ドロール１１により導かれた包装材２が、ガイド面１２
ａから円筒部１２ｂの内周面１２ｃに導かれ、図９
（Ａ）に示すように、縁部２ａと２ｂが合掌合わせされ
た状態にて円筒状に成形される。成形部材１２の下方位
置には送りローラ１３ａと１３ｂが設けられており、円
筒状に成形された包装材２の縁部２ａ，２ｂのやや内側
部分が送りローラ１３ａと１３ｂとで挟まれ、ローラの
回転力により円筒状に成形された包装材２が下方へ送り
出される。

【００１４】上記送りローラ１３ａ，１３ｂの上方位置
には、溶着装置４が設けられている。これは図９（Ａ）
に示したものと同じであり、ホーン４ａとアンビル４ｂ
を備えている。前記成形部材１２により円筒状に成形さ
れ合掌状に合わされた包装材２の縁部２ａと２ｂが上記
ホーン４ａとアンビル４ｂとに狭圧され、ホーン４ａか
ら与えられる超音波振動により、前記縁部２ａと２ｂが
溶断され、溶着線５が形成される（溶着線５は図９
（Ａ）参照）。また成形部材１２の内周面１２ｃ内には
内容物充填部としての供給管１４が挿入されている。円
筒状に成形された包装材２内に上記供給管１４から内容
物例えば茶葉などが投入される。

【００１５】送りローラ１３ａ，１３ｂの下方位置に
は、対向する溶着部材１５と１６、同じく対向する溶着
部材１７と１８が２組設けられている。これらの溶着部
材は筒状の包装材２を超音波により溶断する機能を備え
たものである。第１の組の溶着部材１５と１６はＸで示
す方向に対向し、両溶着部材１５と１６が互いに圧接す
ることにより、図９（Ｂ）に示す溶着線３ａが形成され
る。第２の組の溶着部材１７と１８はＹで示す方向に対
向しており、両溶着部材１７と１８が互いに圧接するこ
とにより、図９（Ｂ）に示す溶着線３ｂが形成される。
上記第１の組の溶着部材１５，１６と、第２の組の溶着
部材１７，１８は互いに交互に圧接動作を繰返すもので
あり、各組の溶着部材を駆動する駆動機構は動作タイミ
ングが違うだけでその動力伝達構造は同じである。

【００１６】図２は、上記第１の組の溶着部材１５と１
６を圧接させ且つ離反させるための周回駆動機構を示し
ている。上記のように第２の組の溶着部材１７と１８は
第１の組の溶着部材と同じ構造の周回駆動機構により駆
動されるため、この第２の組の溶着部材を動作させる周
回駆動機構の図示は省略する。図２に示すように、第１
の組の一方の溶着部材１５は支持台２１に支持され、他
方の溶着部材１６は支持台２２に支持されている。支持
台２１には摺動スリーブを有する軸受穴２１ａと２１ｂ
が形成され、同様に支持台２２には摺動スリーブを有す
る軸受穴２２ａと２２ｂが形成されている。

【００１７】一方の支持台２１の軸受穴２１ａには、そ
の後方に位置する支持アーム２３の支持軸２３ａが前記
摺動スリーブを介して回転自在に挿入され、軸受穴２１
ｂには支持アーム２４の支持軸２４ａが回転自在に挿入
されている。同様に支持台２２の軸受穴２２ａにはその
後方に位置する支持アーム２５の支持軸２５ａが回転自
在に挿入され、軸受穴２２ｂには支持アーム２６の支持
軸２６ａが回転自在に挿入されている。

【００１８】支持アーム２３と２４の後方には、それぞ
れベースに対して軸受にて支持された並行な駆動軸２７
と従動軸２８が設けられ、支持アーム２３の固定穴２３
ｂが駆動軸２７の端部に固定され、支持アーム２４の固
定穴２４ｂが従動軸２８の端部に固定されている。これ
らと対向する側には同じくベースに対し軸受にて支持さ
れた互いに並行な駆動軸２９と従動軸３０が設けられ、
支持アーム２５の固定穴２５ｂが駆動軸２９の端部に固
定され、支持アーム２６の固定穴２６ｂが従動軸３０の
端部に固定されている。

【００１９】前記駆動軸２７には駆動歯車３１が、従動
軸２８には従動歯車３２が固定され、且つ両歯車３１と
３２との間に中間歯車３３が設けられている。上記駆動
歯車３１と従動歯車３２は同じ歯数を有しているもので
あり、駆動軸２７と従動軸２８は、同じ回転速度にて同
じ方向へ回転する。同様に駆動軸２９には駆動歯車３４
が、従動軸３０には従動歯車３５が固定され、両歯車３
４と３５の間に中間歯車３６が設けられている。この駆
動歯車３４と従動歯車３５も同じ歯数を有しており、駆
動軸２９と従動軸３０は同じ回転速度にて同じ方向へ回
転する。

【００２０】前記各駆動軸２７と２９の後端部にはそれ
ぞれかさ歯車３７と３８が固定されている。またベース
にはこれらの駆動軸と直交する方向に延びる第２段従動
伝達軸４１が軸受により回転自在に支持されており、そ
の両端部に固定されたかさ歯車４２と４３がそれぞれ前
記かさ歯車３７と３８に噛み合っている。ベースには、
第２段従動伝達軸４１と並行な第１段従動伝達軸４４
と、これに平行な駆動伝達軸４５がそれぞれ軸受により
回転自在に設けられている。モータＭの動力は、かさ歯
車４６と４７、主駆動軸４８、かさ歯車４９，５１を介
して前記駆動伝達軸４５に伝達される。

【００２１】前記駆動伝達軸４５と第１段従動伝達軸４
４との間に、互いに噛み合う楕円歯車５２と５３による
第１段伝達機構が設けられ、第１段従動伝達軸４４と第
２段従動伝達軸４１との間にも、互いに噛み合う楕円歯
車５４と５５による第２段伝達機構が設けられている。
楕円歯車５２は駆動伝達軸４５に固定され、楕円歯車５
３と５４は第１段従動伝達軸４４に固定され、楕円歯車
５５は第２段従動伝達軸４１に固定されている。

【００２２】図５（Ａ）（Ｂ）は、第１段伝達機構にお
ける楕円歯車５２と楕円歯車５３とによる動力伝達機能
を示すものである。同図に図示されている楕円線は離心
率を誇張して記載したそれぞれの楕円歯車５２と５３の
ピッチ円である。また両楕円歯車５２と５３の歯は同じ
モジュールにて形成されている。

【００２３】図５（Ａ）に示すように、駆動側の楕円歯
車５２のピッチ円の曲率の小さい部分（ａ）と、従動側
の楕円歯車５３のピッチ円の曲率の大きい部分（ｂ）と
が噛み合う回転位相のときに、駆動側の楕円歯車５２か
ら従動側の楕円歯車５３へ回転動力が減速されて伝達さ
れる。逆に図５（Ｂ）に示すように、楕円歯車５２のピ
ッチ円の曲率の大きい部分（ｂ）と、楕円歯車５３のピ
ッチ円の曲率の小さい部分（ａ）とが噛み合う回転位相
のとき、駆動側の楕円歯車５２から従動側の楕円歯車５
３へ回転動力が増速されて伝達される。

【００２４】このように駆動伝達軸４５がモータＭによ
り等角速度で且つ一定の回転数で駆動されるのに対し、
従動側の楕円歯車５３ならびに第１段従動伝達軸４４
は、９０度の回転位相ごとに減速と増速を繰返すことに
なる。しかもこのときの第１段従動伝達軸４４の回転周
期（および回転数）と、等角速度の駆動伝達軸４５の回
転周期（および回転数）とは同じである。

【００２５】さらに第１段従動伝達軸４４に固定されて
いる楕円歯車５４と、駆動伝達軸４５に固定されている
楕円歯車５２は同じ位相にて回転し、第２段従動伝達軸
４１に固定されている楕円歯車５５と、第１段従動伝達
軸４４に固定されている楕円歯車５３とが同じ位相にて
回転する。４つの楕円歯車５２，５３，５４，５５は、
全て同じ離心率のピッチ円を有し且つ同じモジュールの
歯を有している。したがって、楕円歯車５２と５３およ
び楕円歯車５４と５５が共に図５（Ａ）に示すような噛
み合い位相の場合、駆動伝達軸４５の動力は２段に減速
されて第２段従動伝達軸４１に伝わる。また楕円歯車５
２と５３および楕円歯車５４と５５が共に図５（Ｂ）に
示すような噛み合い位相の場合、駆動伝達軸４５の動力
は２段に増速されて第２段従動伝達軸４１に伝わる。

【００２６】よって前記モータＭの動力により駆動伝達
軸４５が一定の角速度で且つ一定の回転数で駆動される
際、第２段従動伝達軸４１は９０度の回転位相ごとに、
２段減速と２段増速を繰返しながら駆動される。しかも
駆動伝達軸４５と第２段従動伝達軸４１の回転周期（お
よび回転数）は同じである。上記第２段従動伝達軸４１
の回転は、同じ位相にて一対の各駆動軸２７と２９とに
伝達される。また歯車３１，３３，３２を介して駆動軸
２７と同位相の回転動力が従動軸２８に伝達され、同様
に歯車３４，３６，３５を介して駆動軸２９と同位相の
動力が従動軸３０に伝達される。

【００２７】その結果、図２における図示右側の支持ア
ーム２３と２４は、駆動軸２７と従動軸２８を中心とし
て同位相にて反時計方向へ回転し、それぞれの支持アー
ム２３と２４に設けられた支持軸２３ａ，２４ａに回動
自在に連結されている支持台２１ならびに溶着部材１５
は、垂直姿勢を維持したまま反時計方向へ周回させられ
る。同様に図示左側の支持アーム２５と２６も駆動軸２
９と従動軸３０を中心として同位相にて時計方向へ回転
し、支持軸２５ａと２６ａとに回動自在に連結されてい
る支持台２２と溶着部材１６が垂直姿勢を維持したまま
時計方向へ周回させられる。そして、一対の溶着部材１
５と１６は、筒状の包装材２の下降中心線Ｏの位置にて
互いに圧接され且つ離れるように円軌跡にて周回させら
れ動作する。

【００２８】図６は、前記支持アーム２３，２４と２
５，２６が互いに逆方向に回転するときに、溶着部材１
５の圧接面１５ａと溶着部材１６の圧接面１６ａのそれ
ぞれの周回軌跡を示している。同図において（×）印
は、一定時間ごとの前記圧接面１５ａの中心と圧接面１
６ａの中心の周回位置を示している。両圧接面１５ａと
１６ａが（ｃ）で示す位置にて互いに圧接するときに、
前記楕円歯車５２と５３および楕円歯車５４と５５の回
転位相が共に図５（Ａ）に示す状態であり、各圧接面１
５ａと１６ａは最も減速された状態で互いに圧接する。
また圧接面１５ａと１６ａの中心が（ｄ）で示す位置を
周回しているときも減速され、逆に圧接面１５ａと１６
ａが（ｅ）と（ｆ）で示す位置を周回しているときには
増速される。

【００２９】次に図３と図４とにより前記一対の溶着部
材１５と１６ならびにその支持構造を説明する。なお、
図１に示す溶着部材１７は溶着部材１５と同じ構造で、
また溶着部材１８は溶着部材１６と同じ構造であるた
め、溶着部材１７と１８の構造の図示は省略する。図３
に示すように、支持台２１上に支持されている溶着部材
１５は、軸受ホルダ１５ｂとその先部に固定された圧接
ホルダ１５ｃを有しており、この圧接ホルダ１５ｃの先
端面がスリットを有する前記圧接面１５ａとなってい
る。軸受ホルダ１５ｂ内には軸受１５ｄが保持され、一
対の溶断軸１５ｅが進退自在に支持されている。この溶
断軸１５ｅの先部には溶断カッター１５ｆが設けられて
いる。図示しない超音波付与装置によりこの溶断カッタ
ー１５ｆに超音波振動が与えられる。また支持台２１上
には前記溶断軸１５ｅを進退駆動する進退駆動機構１５
ｇが設けられている。

【００３０】また図４に示すように、支持台２２上に支
持されている溶着部材１６には、支持台２２上に固定さ
れた軸受ホルダ１６ｂが設けられている。軸受ホルダ１
６ｂ内には軸受１６ｃが保持され一対の緩衝軸１６ｄが
軸受１６ｃにより進退自在に支持されている。緩衝軸１
６ｄの先部には受盤１６ｅが固定されている。受盤１６
ｅと前記軸受ホルダ１６ｂとの間であって前記緩衝軸１
６ｄの外周には緩衝スプリング１６ｆが設けられ、受盤
１６ｅはこの緩衝スプリング１６ｆにより突出方向へ付
勢されていると共に、相手側の溶着部材１５との圧接の
際に受盤１６ｅに作用する圧接力が緩衝スプリング１６
ｆにより吸収されるようになっている。前記受盤１６ｅ
の先部には、ブロック材１６ｇが固定されている。ブロ
ック材１６ｇの先端には受板が装着されてその前面が前
記圧接面１６ａとなっている。また受盤とブロック材１
６ｇにはスリット１６ｈが形成され、このスリット１６
ｈ内に相手側の溶着部材１５の溶断カッター１５ｆが入
り込むようになっている。

【００３１】次に上記構造の充填包装装置の動作につい
て説明する。図１に示すように、メッシュ状樹脂シート
である包装材２はガイドロール１１により導かれ、成形
部材１２のガイド面１２ａから円筒部１２ｂの内周面１
２ｃに送られ、包装材２が円筒形状に成形される。この
とき包装材２の縁部２ａと２ｂが合掌合わせとなって送
りローラ１３ａと１３ｂとで挟まれ、送りローラの回転
力により包装材２が下方向へ送りだされる。また送りロ
ーラ１３ａと１３ｂの上方に位置する超音波溶着装置の
ホーン４ａとアンビル４ｂとで、包装材２の縁部２ａと
２ｂのうち前記送りローラ１３ａと１３ｂとで挟まれて
いる部分よりも縁端側にて超音波溶断され、溶着線５
（図９（Ａ）参照）が形成される。溶着線５により筒状
となった包装材２は前記送りローラ１３ａと１３ｂとに
より下方向へ連続的に等速度で送り出される。そして互
いに組をなす溶着部材１５と１６および溶着部材１７と
１８が、各組ごとに交互に駆動され、対向する溶着部材
の圧接により包装材２が溶断される。

【００３２】例えば、まず溶着部材１５と１６がＸ方向
から互いに圧接して、図９（Ｂ）に示す溶着線３ａが形
成されてシールされるとともに、溶断により下側の包装
材から切り離される。このときに、予め計量された茶葉
などの内容物が供給管１４から筒状の包装材２の内部に
投入される。溶着部材１５と１６が包装材２から離れた
後、包装材２は連続して下降するが、内容物が投入され
た包装材２が所定寸法だけ下降すると、溶着部材１７と
１８がＹ方向から互いに圧接して図９（Ｂ）に示す溶着
線３ｂが形成されシールされて、茶葉などの内容物が封
入されたテトラパック状の包装体１が形成される。また
このときの溶断により単体の包装体１が上方の包装材２
から分離される。

【００３３】上記の溶着線３ｂを溶断により形成する
と、上方に残っている筒状の包装材２の下端にも溶着線
３ｂが残ってシールされる。よってその上に供給管１４
から内容物が投入される。そして次に溶着部材１５と１
６がＸ方向から互いに圧接されて溶断による溶着線３ａ
が形成され、図９（Ｂ）と上下対称形状の包装体１が形
成されて落下させられ、これが連続して繰返される。

【００３４】次に上記の溶着線を形成する溶断動作を、
Ｘ方向に対向する溶着部材１５と１６を例として説明す
る。図２に示すモータＭの回転数は、図１に示す送りロ
ーラ１３ａ，１３ｂによる包装材２の下降送り速度に合
わせて設定される。上記モータＭの動力は、主駆動軸４
８から駆動伝達軸４５へ伝達される。このときの駆動伝
達軸４５は包装材２の下降送り速度に同期した周期（回
転数）により等角速度にて駆動される。この回転動力
が、楕円歯車５２と５３とによる第１段伝達機構により
第１段従動伝達軸４４に伝達される。さらに第１段従動
伝達軸４４の回転動力は、第２段伝達機構の楕円歯車５
４と５５とにより第２段従動伝達軸４１に伝達される。
この第２段従動伝達軸４１の両端から駆動軸２７と２９
に動力が伝達され、駆動軸２７は反時計方向に、駆動軸
２９は時計方向へ駆動される。

【００３５】駆動軸２７と２９の動力は、歯車列３１，
３３，３２および３４，３６，３５を介して従動軸２８
と３０にそれぞれ伝達される。その結果、図示右側の一
対の支持アーム２３と２４が同位相にて反時計方向へ回
転し、左側の支持アーム２５と２６が同位相で時計方向
へ回転する。よってそれぞれの支持アーム２３，２４の
支持軸２３ａ，２４ａにより支持されている支持台２１
および溶着部材１５が垂直姿勢を維持したまま反時計方
向へ回転移動し、支持アーム２５と２６の支持軸２５
ａ，２６ａに支持されている支持台２２および溶着部材
１６が垂直姿勢を維持したまま時計方向へ回転する。そ
の結果、溶着部材１５の圧接面１５ａと溶着部材１６の
圧接面１６ａは、図６に示すように、支持アームの支持
軸の回転半径と同じ回転半径にて互いに逆方向に回転
し、筒状の包装材２の中心線Ｏの位置にて周期的に圧接
し、また圧接後に離れる。

【００３６】図６において一定時間ごとの圧接面１５ａ
と１６ａのそれぞれの中心位置を（×）印で示している
ように、両圧接面１５ａと１６ａが互いに圧接するとき
に、前記楕円歯車５２と５３および楕円歯車５４と５５
の位相が、図５（Ａ）に示す関係となって、駆動伝達軸
４５からの動力は２段に減速されて第２段従動伝達軸４
１に伝達される。よって圧接面１５ａと１６ａが中心線
Ｏにて圧接しているときが減速領域になる。

【００３７】溶着部材１５の圧接面１５ａと溶着部材１
６の圧接面１６ａとが圧接するとき、その間に位置する
筒状の包装材２が偏平に押し付けられる。その加圧力
は、図４に示す溶着部材１６の緩衝スプリング１６ｆが
収縮することにより吸収される。また圧接面１５ａと１
６ａが互いに圧接したとき、図３に示す溶着部材１５の
進退駆動機構１５ｇにより溶断軸１５ｅが突出駆動さ
れ、その先端に設けられた溶断カッター１５ｆが圧接面
１５ａのスリットから突出し、包装材２を横断して溶着
部材１６の圧接面１６ａのスリット１６ｈ内に介入す
る。このとき超音波振動が与えられている溶断カッター
１５ｆにより偏平状態の包装材２が溶断される。この溶
断により上下の包装材２に溶着線３ａ（図９（Ｂ）参
照）が形成されて溶着シールされた状態で分離切断され
る。

【００３８】ここで、図６にて（ｃ）で示しているよう
に、溶着部材１５の圧接面１５ａと溶着部材１６の圧接
面１６ａとで包装材２が狭圧されているとき、それぞれ
の圧接面１５ａと１６ａの周回速度は減速状態である。
よって圧接面１５ａと１６ａの圧接時間を等速度周回に
比べて長くでき、溶断カッター１５ｆによる溶断動作を
確実にできるようになる。

【００３９】また、前記２段の楕円歯車による伝達機構
により、溶着部材１５の圧接面１５ａと溶着部材１６の
圧接面１６ａが、包装材２の下降速度Ｖに同期した周期
で周回しているにもかかわらず、図７に示すように、圧
接面１５ａと１６ａとにより包装材２が狭圧された時点
では、各圧接面１５ａと１６ａのα１方向の周回角速度
が低下する。よって圧接面１５ａと１６ａとで狭圧され
た偏平部２ｃの下降速度が減速される。しかしながら上
方の包装材２は一定の速度Ｖにより連続して下降してく
るため、偏平部２ｃの上方に開き角度β１の大きな内部
空間２ｄが形成される。圧接面１５ａと１６ａとで包装
材２が狭圧され、内部空間２ｄの開き角度β１が広くな
った時点で、前記供給管１４により茶葉などの内容物が
包装材２の内部に投入される。

【００４０】一定量の茶葉などの内容物は、大きな開き
角度β１の内部空間２ｄ内に落下するため、内部空間２
ｄ内での内容物の堆積高さが低くなる。次に溶着部材１
５と１６が離れるが、一度広い開き角度β１の内部空間
２ｄ内に投入された茶葉などの内容物は、その重量によ
り開き角β１が大幅に収縮するのを阻止できる。よって
その上方位置に対し他の組の溶着部材１７と１８により
溶断が行なわれるときに、この溶断領域に茶葉などが残
ることがなく、溶着部材１７と１８が茶葉などを挟むこ
とがなく、確実な溶断動作ができるようになる。よって
図９（Ｂ）に示すような包装体１の高さ寸法Ｈが小さい
とき、あるいは内容物の投入量が多い場合であっても、
上下の溶着線３ａと３ｂを確実に形成できるようにな
る。

【００４１】上記の溶断動作は、他方の組の溶着部材１
７と１８においても同じである。なお、上記実施例で
は、楕円歯車を使用した２段の動力伝達機構により、溶
着部材が一定の周期で且つ増速と減速を繰返すように駆
動されるが、この周回駆動機構に楕円歯車を設けず、サ
ーボモータを用いてその回転出力を変化させることによ
っても同様の周回動作を実現することができる。この場
合サーボモータの回転角速度を随時制御して、溶着部材
が包装材を狭圧するときに減速状態とし、他の回転位相
では増速させ、しかも溶着部材の周回周期を包装材２の
下降速度に同期させて一定となるようにすればよい。

【００４２】また前記実施例では各支持アーム２３，２
４，２５，２６が同じ回転半径により溶着部材１５と１
６を駆動しているため、溶着部材１５と１６の圧接面１
５ａと１６ａが円軌跡にて周回するが、前記支持アーム
のリンク構成により圧接面１５ａと１６ａを楕円に近い
軌跡にて周回させてもよい。また前記実施例では、メッ
シュ状の包装材２を筒状に成形し、互いに交叉する方向
から溶着部材を交互に駆動して、方向の異なる溶着線３
ａと３ｂを形成して、図９（Ｂ）に示すテトラパック状
の包装体１を製造する装置について説明したが、例えば
同じ方向から圧接する１組の溶着部材のみが設けられ、
筒状の包装材が同じ方向から間欠的に溶断されるもので
あってもよい。

【００４３】また包装材２はメッシュ状でなく、フィル
ムであってもよい。また内容物は茶葉に限られない。さ
らに上記実施例では、超音波が与えられた溶断カッター
１５ｆにより溶断する場合について説明したが、超音波
または高周波または加熱などにより溶着だけを行い、切
断は他のカッターにより行う構造であってもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、溶着部材を包装材の下降速度に同期した周期にて周
回させ、しかも溶着部材により包装材が狭圧されている
ときに、前記周回速度を低下させているため、溶着部材
による狭圧時間を長くでき、十分な溶着を行えるように
なる。また包装材が減速されて狭圧されるため、その上
方から下降してくる包装材の内部空間の開き角度が大き
くなり、この内部空間に投入される内容物の堆積高さを
低くできる。よってその上方に溶着を行う際に、溶着部
材が内容物を挟んで溶着不良になるなどの欠陥を防止で
きる。

【００４５】さらに請求項２記載のように、溶着部材の
減速と増速を楕円歯車機構を用いて行えば、モータの出
力位相を変化させず、一定の角速度の駆動動力を用いて
溶着部材の減速と増速を繰返すことができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としてテトラパック状の包装
体を連続製造する充填包装装置の構成を示す斜視図、

【図２】図１の充填包装装置における一対の溶着部材を
周回させる周回駆動機構の構造を示す斜視図、

【図３】溶断側の溶着部材の構造を示す一部断面を含む
拡大正面図、

【図４】受け側の溶着部材の構造を示す一部断面を含む
拡大正面図、

【図５】楕円歯車の噛み合い状態を示すものであり
（Ａ）が減速伝達状態、（Ｂ）が増速伝達状態を示す説
明図、

【図６】溶着部材の圧接面の周回速度を説明する説明
図、

【図７】図２に示す周回駆動機構を使用したときの溶着
部材が包装材を狭圧した瞬間を示す説明図、

【図８】従来の充填包装装置において溶着部材が包装材
を狭圧した瞬間を示す説明図、

【図９】（Ａ）は包装材が円筒状に成形される状態を示
す斜視図、（Ｂ）は溶着されてテトラパック状に形成さ
れた包装体を示す斜視図、

【符号の説明】

１テトラパック状の包装体２メッシュ状の包装材、３ａ，３ｂ溶着線４超音波溶着装置５溶着線１２成形部材１３ａ，１３ｂ送りローラ１５，１６第１の組の溶着部材１７，１８第２の組の溶着部材１５ａ，１６ａ圧接面１５ｆ溶断カッター２１，２２支持台２３，２４，２５，２６支持アーム２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ支持軸２７，２９駆動軸２８，３０従動軸４１第２段従動伝達軸４４第１段従動伝達軸４５駆動伝達軸５２，５４駆動側楕円歯車５３，５５従動側楕円歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状に成形された包装材を下降させる移
送部と、この筒状の包装材を両側から狭圧して溶着する
溶着部材と、溶着部材により溶着された包装材の内部に
内容物を投入する内容物充填部とが設けられている充填
包装装置において、前記それぞれの溶着部材を互いに逆
方向へ周回させて両溶着部材を包装材の下降速度に同期
させて一定の周期で狭圧位置へ移動させ且つ両溶着部材
が包装材を狭圧した時点で溶着部材の包装材下降方向に
沿う周回速度を低下させる周回駆動機構とが設けられて
いることを特徴とする充填包装装置。
【請求項２】周回駆動機構では、両溶着部材を周回さ
せる回転動力が、互いに噛み合う複数の楕円歯車を介し
て伝達され、溶着部材が包装材を狭圧したときに前記楕
円歯車の噛み合い位相が動力の減速伝達状態となる請求
項１記載の充填包装装置。