JPH10194216A - 商品の包装機 - Google Patents

商品の包装機

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Publication number
JPH10194216A
JPH10194216A JP1474997A JP1474997A JPH10194216A JP H10194216 A JPH10194216 A JP H10194216A JP 1474997 A JP1474997 A JP 1474997A JP 1474997 A JP1474997 A JP 1474997A JP H10194216 A JPH10194216 A JP H10194216A
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JP
Japan
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bag
sealing
heating
arm
pressure
Prior art date
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Application number
JP1474997A
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English (en)
Inventor
Hirokazu Hatosaki
博和 鳩崎
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Ishida Co Ltd
Original Assignee
Ishida Co Ltd
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Publication date
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  • Containers And Plastic Fillers For Packaging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】材質や膜厚の種類によってシールが困難な包材
であっても、横封止手段を駆動する駆動手段を小型化で
きる商品の包装機を提供する。 【解決手段】駆動手段は、加熱パターン設定手段55に
より設定された加熱パターンに基づいて、接近領域の初
期に包材をゼロもしくは小さな第1加圧力で加熱する予
熱位置と、第1加圧力よりも大きな第2加圧力で加熱す
る本加熱位置とに横封止手段13,20を移動させて横
封止させるので、接近領域の一部で大きな第2加圧力を
発生させればよく、このような短時間の加圧力は小型の
駆動手段によって発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、袋を作成しながら
袋に商品を充填して包装する商品の包装機に関する。
【0002】
【従来の技術】袋を作成しながらこの袋に食品のような
充填物を充填して包装する製袋包装機、例えばピロー包
装機は、帯状の包材をフォーマーにより筒状に形成しつ
つ重ね合った縦の縁を溶着して袋とし、次いで、筒状に
形成したこの袋を引き出してゆく過程で、充填物を筒状
の袋の中に充填する充填筒の出口端下方に配設した一対
の横封止手段により、袋の上部と後続の袋の下部とにま
たがって封止(シール)したのち、封止部の中央をカッ
ターで切断するものであり、袋の形成と袋内への充填物
の充填とを同時に連続的に行うことができる点で作業性
に優れた装置とされている。
【0003】上記横封止手段は、袋を挟んで加圧・加熱
することにより袋をシールするものであり、シール時間
中、これを駆動するサーボモータの回転トルクにより前
後の横シールジョーを締め付けて、所定の横シール加圧
力を発生させていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、ポテトチップスのようなスナック菓子を充填するた
めに多層アルミ蒸着フィルムのような材質および膜厚の
包材を用いた場合、シール時間が長くなるとともに、シ
ール圧力も大きくする必要がある。従って、大きなトル
クを発生させる大型のサーボモータが必要になって、横
封止手段を駆動する駆動手段が大型化するという問題が
あった。
【0005】本発明は、上記の問題点を解決して、材質
や膜厚の種類によってシールが困難な包材であっても、
横封止手段を駆動する駆動手段を小型化できる商品の包
装機を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る商品の包装機は、筒状の袋に封止を施
して袋詰め商品を製造する包装機であって、前記袋を挟
んで加圧,加熱することにより封止する一対の横封止手
段と、前記横封止手段を袋に対して接近・離間させて、
接近領域で前記横封止を行わせる駆動手段と、前記駆動
手段を制御して、前記接近領域の初期に前記袋をゼロも
しくは小さな第1加圧力で加熱する予熱位置と、前記第
1加圧力よりも大きな第2加圧力で加熱する本加熱位置
とに前記横封止手段を移動させる加熱パターン設定手段
とを有している。上記構成によれば、駆動手段は、加熱
パターン設定手段により設定された加熱パターンに基づ
いて、接近領域の初期に包材をゼロもしくは小さな第1
加圧力で加熱する予熱位置と、第1加圧力よりも大きな
第2加圧力で加熱する本加熱位置とに横封止手段を移動
させて横封止させるので、接近領域の一部で大きな第2
加圧力を発生させればよく、このような短時間の加圧力
は小型の駆動手段によって発生させることができる。
【0007】好ましくは、少なくとも一方の横封止手段
は、加熱手段を有する封止部材と、この封止部材を支持
し、前記駆動手段により駆動される支持部材と、前記封
止部材を前記支持部材から前記袋に向かう前進方向へば
ね力を付加するばね体とを有している。従って、ばね体
が封止部材を支持部材から袋に向かう前進方向へばね力
を付加するので、封止部材は袋に対する圧接力を安定し
て保持することができる。
【0008】また、好ましくは、前記駆動手段は、前記
横封止手段を支持して前記袋に対して接近・離間させる
可動保持部材と、この可動保持部材を前記袋の横封止面
と直交する方向に駆動するモータと、このモータのトル
クを制御して前記加圧力を調節する加圧力制御手段とを
有している。従って、袋の横封止面への加圧力を変化さ
せることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1に、本発明の第1実施形態に係
る商品の包装機の概略斜視図を示す。この包装機は、縦
型ピロー包装機と呼ばれるもので、ホッパー1の下方に
取付けたフォーマ2により、帯状の包材Sを、袋Tにす
るために筒状に曲成し、その下方に対向配設した一対の
プルダウンベルト3,3によって筒状を維持させるよう
に外面を吸着保持しつつ、同時に、この縦の合わせ目a
に縦シールジョー5による縦シールを施して、後述する
横シール機構10のもとへ送り出すように構成されてい
る。
【0010】一方、このプルダウンベルト3,3の下方
に配設した横シール機構10は、袋Tを挟んで加圧・加
熱することにより、袋Tにその移送方向Aと交差する横
方向にシール(封止)を施すもので、袋Tの移送経路を
挟んで対向する封止部材である一対の横シールジョー2
0,20のそれぞれを支持部材であるハウジング13,
13に支持してなる横封止手段を有している。この横シ
ール機構10は、さらに、前記各横シールジョー20を
常に一定の向きに保持して同期回転させる前後一対の旋
回アーム11,11と、これらの横シールジョー20,
20に略D字形の回転軌跡を描かせるべく、各旋回アー
ム11,11の基端を支持して、互いに接近・離間する
ように移動させる左右一対の前側のアーム支持ブロック
30,30と後側のアーム支持ブロック34,34とを
備えている。上記アーム支持ブロック30,34は、後
述するように、固定枠31の左右のガイドプレート31
a,31bに、移動可能に保持されている。これら旋回
アーム11及びアーム支持ブロック30,34が横封止
手段13,20を保持する可動保持部材を構成してい
る。上記旋回アーム11,11は、横シールジョー2
0,20が互いに接近したときに上記包材Sの移送方向
Aと旋回方向Rとが合致するように旋回する。
【0011】各横シールジョー20は、旋回アーム11
の左右のアーム部材12,12に連結されたハウジング
13に支持されている。一方の横シールジョー20は、
図2に示すように、ハウジング13に内蔵した1対のば
ね体73によりハウジング13から袋Tに向かう前進方
向(X1方向)へばね力を付加されるとともに、ストッ
パ62を有する1対のスライド機構61により前後方向
Xにスライド可能に支持されている。ばね体73のばね
力は調整ねじ74で調整される。
【0012】両横シールジョー20,20は、さらに、
図3に示すように、袋Tを加熱する加熱手段であるヒー
タ71とヒートパイプ72を備えている。このヒートパ
イプ72はパイプ内に水とステンレス線を有しており、
熱伝達速度を速くして熱勾配が生じないように構成され
ている。横シールジョー20,20の他方は、ばね体お
よびスライド機構も有することなくハウジング13に固
定されている。
【0013】一方の横シールジョー20,20は、予熱
位置Pから本加熱位置Mに至る両者の接近領域を含む略
D字形の回転軌跡(D軌道)を描き、この横シールジョ
ー20を支持するハウジング13は、予熱位置P1から
本加熱位置M1に至る略D字形の回転軌跡(D1軌道)
を描いている。他方の横シールジョー20もほぼ左右対
称のD軌道を描き、ハウジング13はこのD軌道を平行
にずらせたD2軌道を描く。
【0014】図3のように、一方のハウジング13のD
1軌道は、予熱位置P1において、本加熱位置M1との
段差L1を有している。また、このハウジング13に支
持された一方の横シールジョー20は、ばね体73のば
ね力によってハウジング13から包材Sへ向かう前進方
向へ押し出されている。従って、横シールジョー20,
20は、ばね力を付加された状態でD軌道を描くが、こ
の予熱位置Pでのばね力は、ばね体73の縮み量がゼロ
もしくは小さい値であるために小さくなる。一方、本加
熱位置Mにおいては、ばね体73が前記段差(L1−
L)分縮まるので、ばね体73の圧縮量が大きくなっ
て、本加熱位置Mにおいてばね力による袋Tに対する圧
接力が大きくなる。
【0015】図4のように、横シール機構10は基台F
に支持されている。横シール機構10の固定枠31は、
左右一対のガイドプレート31a,31bを前部プレー
ト31eと後部プレート31cにより連結してなるもの
で、基台Fの前端部に固定されており、各旋回アーム1
1,11を支持するアーム支持ブロック30,34が、
固定枠31の左右のガイドプレート31a,31bに固
定されたガイド46上を前後に摺動自在に支持されてい
る。
【0016】左右のガイドプレート31a,31bに
は、図1に示す包材Sの移送方向Aに略対応する前後方
向中央、かつ上下方向略中央の部位に、軸部材29,2
9が設けられ、各軸部材29に、両端部にカムフォロワ
26,26を備えたクランク部材28が回動自在に取り
付けられている。また、アーム支持ブロック30,34
には、上記カムフォロワ26,26がそれぞれ嵌合する
長孔が形成されたブラケット27,27が設けられて、
左側のアーム支持ブロック30,34同士、及び右側の
アーム支持ブロック30,34同士が上記クランク部材
28,28によって連結されている。
【0017】右側のアーム支持ブロック30,34に
は、それぞれアーム旋回用の駆動機であるサーボモータ
24,25が取り付けられており、その駆動により一対
の旋回アーム11,11を互いに逆向きに回転させる。
なお、左ガイドプレート31aには、アーム支持ブロッ
ク30,34の前後方向Xの摺動に支障をきたさないよ
うに、上記旋回用モータ24,25をそれぞれ貫通させ
る開口部31d,31dが形成されている。
【0018】また、各旋回アーム11,11の一側(左
側)のアーム部材12には、アーム支持ブロック30に
固定されてアーム部材12の旋回中心となっている旋回
軸21aに固定された第1の歯付きプーリ21と、ハウ
ジング13に固定された第2の歯付きプーリ22とが、
それぞれ支持されて、両プーリ21,22間にタイミン
グベルト23が張設されており、アーム部材12の旋回
に伴って両プーリ21,22がアーム部材12と相対的
に回転して、ハウジング13を図3に示す水平姿勢に保
持する。
【0019】図4の固定枠31の後方(図4の右方)に
は幅方向に水平に延びるビーム部材35が配置され、こ
のビーム部材35の両側端部からそれぞれ前方に延びる
上下一対のロッド32,32が設けられて、その前端部
が固定枠31の後部プレート31cを貫通し、後側のア
ーム支持ブロック34に固定されている。ビーム部材3
5にはフレーム36を介してアーム軸移動用モータ40
が取り付けられており、このモータ40の回転軸に設け
られたボールねじ38にビーム部材35がリニアベアリ
ング33を介してねじ連結されている。ボールねじ38
の前端部は後部プレート31cに回転自在に支持されて
いる。これにより、ボールねじ38の正転及び反転に伴
って、後側のアーム支持ブロック34を前後に移動さ
せ、クランク部材28を介して前側のアーム支持ブロッ
ク30を後側のアーム支持ブロック34と逆方向に移動
させて、図1の旋回アーム11,11を互いに接近及び
離間させる。
【0020】上記リニアベアリング33はボールねじ3
8に噛み合う多数のボールを有する公知のものであり、
シール圧力の反作用によって両アーム支持ブロック3
0,34に前後方向Xの力が作用したとき、ボールねじ
38を回転させる、つまり、アーム支持ブロック30,
34を袋Tの横封止面Q(図6(a)参照)と直交する
X方向に移動させるアーム軸移動用モータ40にトルク
を付加する。上記ボールねじ38及びリニアベアリング
33は、シール圧力の反力、つまり一対のシールジョー
20,20の圧接力の反力に基づく上記一対のアーム支
持ブロック30,34の相対移動を回転運動に変換する
直線・回転変換手段Gを構成している。
【0021】一方、図4のボールねじ38に結合した上
記アーム軸移動用モータ40には、トルク制御と速度制
御を自在に切換えることができるACサーボモータが使
用され、トルクモードでは、スピードの如何に拘らずモ
ータートルクを一定の設定トルクに保持し、かつその設
定トルクを適宜変更することができ、またスピードモー
ドでは、トルクの如何に拘らず回転速度を一定にするこ
とができるようになっている。
【0022】そして、このアーム軸移動用モータ40
は、両横シールジョー20,20に、設定した長さL
(図6(a))の直線軌跡を描かせるように、アーム旋
回用サーボモータ24,25と連動して設定されたタイ
ミングをもって正転及び反転し得るよう、後述する制御
回路によって制御されている。
【0023】図5は、アーム旋回用サーボモータ24,
25と、アーム軸移動用サーボモータ40を制御する制
御回路を示したものであり、また図7は、横封止におけ
る旋回アーム11の動きと、アーム旋回用サーボモータ
24,25及びアーム移動用サーボモータ40の各動作
とを示したものである。
【0024】図5の51は、ある基準点Iからの旋回ア
ーム11の回転角を、アーム旋回用サーボモータ24,
25の回転をもとに検出するアーム回転角検出手段で、
旋回アーム11の回転角に比例したパルス信号は、この
検出手段51に接続したパルス発信器52から制御手段
53に入力される。
【0025】制御手段53は、横シールジョー20,2
0が接近する接近領域の初期に包材Sをゼロもしくは小
さな第1加圧力で加熱する予熱位置Pと、前記第1加圧
力よりも大きな第2加圧力で加熱する本加熱位置Mとに
横シールジョー20,20を移動させる加熱パターン設
定手段55を内蔵している。この加熱パターンは、使用
する包材Sの材質や膜厚あるいは幅等に応じて予め設定
されている。制御手段53には、さらに、前記加熱パタ
ーンに応じてサーボモータ40のトルクを制御して前記
加圧力を調節する加圧力制御手段54が内蔵されてい
る。
【0026】制御手段53は、旋回アーム11の角速度
を横シール行程の領域において変化させるよう、その制
御信号をモータ駆動回路56に出力して、アーム旋回用
サーボモータ24,25の回転を制御するとともに、旋
回アーム11の回転中心位置を横シール行程の領域にお
いて変化させるよう、加圧力制御手段54を介してその
制御信号をモータ駆動回路57に出力して、アーム軸移
動用サーボモータ40の動作タイミングを制御する。上
記アーム支持ブロック30,34、直線・回転変換手段
G及びアーム軸移動用サーボモータ40が、軌跡・圧接
力調整手段Hを構成している。さらに、上記旋回アーム
11,11及び軌跡・圧接力調整手段Hが、駆動手段を
構成している。
【0027】つぎにこのように構成された包装機の動作
について説明する。使用する包材Sの材質や膜厚あるい
は幅等に応じて予め図5の加熱パターン設定手段55に
より設定された加熱パターンにしたがって、以下のよう
に、制御手段53がこの包装機を制御して横封止を行
う。
【0028】〔1〕予熱(初期の接近領域II〜IV) まず、アーム軸移動用サーボモータ40は、図7(a)
の旋回アーム11が基準点Iから横シール行程の予熱開
始点IIへ回転してきた時点で、はじめに正転動作を、つ
いで中位点III から横シール行程終了点V まで逆転動作
を行って、図1のボールねじ38に螺合したアーム支持
ブロック30,34を介して、一対の旋回アーム11,
11を離間、近接させる。このとき、袋Tは一対の横シ
ールジョー20,20の間に挟まれて、移送速度と同一
速度で移動する。図7(a)の予熱開始点IIから中位点
III を越えた予熱終了点(本加熱開始点)IVまでの予熱
領域において、横シールジョー20,20は、予熱位置
Pにあり、前述のとおり、ばね体73のばね力による袋
Tに対する圧接力が小さくなっている。
【0029】このため、各旋回アーム11,11の先端
に保持された横シールジョー20,20は、袋Tに軽く
接した状態で、直線軌跡に沿って走行する。このとき、
アーム軸移動用サーボモータ40はトルク制御され、図
7(b)の時点t0 から時点t1 までの予熱行程におい
て、第1の設定トルクToが一定に保持されることにな
り、このため、サーボモータ40は、横シールジョー2
0,20の圧接力を第1の加圧力に基づいて可及的に一
定に維持する。他方、アーム旋回用サーボモータ24,
25は、作用するトルクに応じて旋回アーム11の回転
速度を増減させながら、横シールジョー20,20を袋
Tに沿わせて走行させる。このとき、図7(a)の横シ
ールジョー20の旋回アーム11の回転中心は、上記圧
接力の反作用によるボールねじ38の回転トルクと、サ
ーボモータ40の設定トルクToとがバランスしなが
ら、つまり上記圧接力を一定に保持しながら、前後方向
Xに移動する。この予熱領域II〜IVにおいて、袋Tはシ
ールの溶融点まで加熱される。
【0030】〔2〕本加熱(接近領域IV〜V ) 図6(a)の旋回アーム11が横シール行程の本加熱開
始点IVへ回転してきた時点で、ばね体73の圧縮力は大
きくなり、この圧縮力により横シールジョー20の圧接
力が大きくなる。一方、この領域において、アーム軸移
動用サーボモータ40は第1の加圧力より大きな第2の
加圧力でトルク制御され、図6(b)の時点t1 から時
点t2 までの本加熱行程において、第2の設定トルクT
1 が一定に保持される。このため、サーボモータ40
は、横シールジョー20,20の圧接力を第2の加圧力
に基づいて可及的に一定に維持する。他方、アーム旋回
用サーボモータ24,25は、作用するトルクに応じて
旋回アーム11の回転速度を増減させながら、横シール
ジョー20,20を袋Tに沿わせて走行させて、シール
の溶融点まで加熱された袋Tに大きな第2の加圧力で所
要の横シールを施す。このとき、図6(a)の横シール
ジョー20の旋回アーム11の回転中心は、上記圧接力
の反作用による図1のボールねじ38の回転トルクと、
サーボモータ40の設定トルクT1 とがバランスしなが
ら、つまり上記の大きな圧接力を一定に保持しながら、
前後方向Xに移動する。こうして、図6(a)の本加熱
開始点IVから本加熱終了点V までの本加熱領域におい
て、本加熱位置Mにある横シールジョー20,20によ
り、袋Tの横封止面Qが加圧・加熱されてシールされ
る。
【0031】本発明は、シール行程時間tにおいて、例
えば、横シールジョー20が予熱位置にある時間(t1
−t0 )は0.8tで、本加熱位置にある時間(t2 −
t1)は0.2tに設定される。また、第2の設定トル
クT1 は、例えば、サーボモータ40の定格トルクの3
倍に設定される。モータの発生できるトルクには、定格
トルクの他に、仕様によって定められた短時間内に限っ
て出力できるトルクの上限値である最大トルクがある。
そこで、横シールジョー20が本加熱位置にある短時間
(0.2t)だけ大きな第2の設定トルクT1 を発生さ
せるようになっている。ただし、この時間は、モータの
デューティサイクル仕様によって制限される。
【0032】こうして、本発明は、予熱位置で低トルク
で予熱して袋のシール部を溶融させ、本加熱位置で短時
間に定格より大きなトルクをかけて包材をシールする。
これにより、材質や膜厚の種類によってシールが困難な
包材であっても、定格トルクの小さなサーボモータを用
いることができ、モータの小型化を図ることができる。
【0033】図7に、第2実施形態に係る商品の包装機
におけるボックスモーション型の横封止機構10Aを示
す。この横封止機構10Aは、図7(a)のように、ベ
ースB上にアーム支持ブロック30,34からなる可動
保持部材,ボールねじ38,リニアベアリング33及び
シール移動用サーボモータ77を備えた軌跡・圧接力調
整手段H1を有し、アーム支持ブロック30,34のそ
れぞれに旋回アームを介さずに、横シールジョー20を
装着し、シール移動用サーボモータ77によって一対の
横シールジョー20,20を前後方向Xに移動させる。
前後のアーム支持ブロック30,34を互いに接近・離
間させるクランク部材28を備えた連動機構は、第1実
施形態のものと同一である。図7(b)のように、ベー
スBを複数のガイド部材79でガイドしながら、ラック
ピニオン機構76およびサーボモータ78によってY方
向に昇降させることにより、横シールジョー20,20
をY方向に移動させている。
【0034】この包装機は、図7(b)の横シールジョ
ー20,20が略ボックス形状のD3軌道を描き、シー
ル行程において図6(a)と同様に、予熱位置Pにおい
て小さな第1の加圧力で、本加熱位置Mにおいて大きな
第2の加圧力で袋Tをシールするので、サーボモータ7
7の小型化を図ることができる。
【0035】なお、本発明は、図7のY方向に移動させ
る機構を持たず、袋Tの引出しを間欠的に行い、引出し
の停止中に上記軌跡・圧接力調整手段H1を作動させて
横熱封止を行う間欠型の包装機にも用いることができ
る。また、袋を水平方向に移送しながら商品を充填して
封止する横型ピロータイプにも用いることができる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、駆動手
段は、接近領域の初期に包材をゼロもしくは小さな第1
加圧力で加熱する予熱位置と、第1加圧力よりも大きな
第2加圧力で加熱する本加熱位置とに横封止手段を移動
させて横封止させるので、接近領域の一部で大きな第2
加圧力を発生させればよく、このような短時間の加圧力
は小型の駆動手段によって発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る商品の包装機を示
す斜視図である。
【図2】上記包装機におけるアーム旋回機構の横断平面
図である。
【図3】上記包装機におけるアーム旋回機構の縦断側面
図である。
【図4】上記包装機における横封止機構を示す平面図で
ある。
【図5】上記包装機の制御回路の一例を示すブロック図
である。
【図6】(a)(b)は上記包装機の横封止における動
作タイミングを示す図である。
【図7】(a)は第2実施形態に係る商品の包装機の横
封止機構を示す平面図、(b)はその側面図である。
【符号の説明】
11…旋回アーム、13…支持部材、20…封止部材、
30,34…アーム支持ブロック、40…モータ、54
…加圧力制御手段、55…加熱パターン設定手段、7
1,72…加熱手段、73…ばね体、13,20…横封
止手段、11,30,34,40…駆動手段、11,3
0,34…可動保持部材、S…包材、T…袋。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状の袋に封止を施して袋詰め商品を製
    造する包装機であって、 前記袋を挟んで加圧,加熱することにより封止する一対
    の横封止手段と、 前記横封止手段を袋に対して接近・離間させて、接近領
    域で前記横封止を行わせる駆動手段と、 前記駆動手段を制御して、前記接近領域の初期に前記袋
    をゼロもしくは小さな第1加圧力で加熱する予熱位置
    と、前記第1加圧力よりも大きな第2加圧力で加熱する
    本加熱位置とに前記横封止手段を移動させる加熱パター
    ン設定手段とを有している商品の包装機。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 少なくとも一方の横封止手段は、加熱手段を有する封止
    部材と、この封止部材を支持し、前記駆動手段により駆
    動される支持部材と、前記封止部材を前記支持部材から
    前記包材に向かう前進方向へばね力を付加するばね体と
    を有する商品の包装機。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、 前記駆動手段は、前記横封止手段を支持して前記袋に対
    して接近・離間させる可動保持部材と、この可動保持部
    材を前記袋の横封止面と直交する方向に駆動するモータ
    と、このモータのトルクを制御して前記加圧力を調節す
    る加圧力制御手段とを有する商品の包装機。
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