JPS58171312A - 自動充填包装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主に熱可塑性合成樹脂の帯状フィルムを筒状
に製袋しつつ、その筒状フィルム内に内容物、例えば練
肉食品・羊かん・米飯・グリース等の粘稠質物、糸コン
ニャク・モヤシ等の繊条物。

豆・栗・小麦粉等の粉粒体、果汁、調理汁、水等の液体
の各単品又はこれ等の混合物を自動的に充填し、下方に
移動する筒状フィルムを所定間隔毎に密封する自動充填
包装機に関するものである。

従来、これ等の包装機には、例えばＡＤＰ［商品名：旭
ダウパッカー、旭ダウ（株）ＩＪり、ＫＡＰ〔商品名：
県別オートパッカー、県別化学（株）製〕等と呼ばれる
ものが汎用されている。

これ等の装置は、その用途・機種によって若干構造の相
違はあるが、その原理的な機構例を第１図を用いて説明
すると、原反軸２に装着された熱可塑性合成樹脂帯状フ
ィルムＩの巻層体から帯状フィルムＦが引き出され、フ
ォルダ−３の所で該帯状フィルムＦの両端部が長手方向
に渉って重ね合うように筒状に形成される。

４はシール装置で、上記重ね合った帯状フィルムＦの両
端部を熱融着させて筒状フィルムＦ′として固定する役
割を持ち、６は筒状フィルムＦ′の走行を司どるフィー
ドロールである。一方、内容物は、内容物供給装置５の
矢印の方向から、上記フォルダ−３の中を貫通して設け
られた誘導管によってフィードロール６の上部に位置す
る筒状フィルムＦ′内知充填される。これ等内容物の供
給装置は、送圧ポンプや秤量機やフ、−トドラフ等、内
容物の種類に合った計量機を有し、自動的に連・断続的
な完量自動充填を行なう機能を有している。

又、フィードロール６は、筒状フィルムＦ′の中央部を
挾持するものや、両側を挾持するもの等があり、内容物
を充填された筒状フィルムＦ′を〉◇状に或は０　状に
して挾圧しフィルム走行を司どるので、内容物の形状を
そこなうことなく、且つ筒状フィルムＦ′を確実に定速
送行させることができるようになっている。７はしごき
手段であり、このしごき手段７は筒状フィルムＦ′の定
速送行を防げることもなくこれを所定の間隙をもって扁
平状に押圧する手段で、一般には、フィルム送行とほぼ
同速の周速を持つピンチロールを所定の周期で接脱着さ
せる装置が用いられる。このしごき手段７は、筒状フィ
ルムＦ′内の内容物を押しのけてその部分を後述する密
封場所となして密封、操作を確実なものとする役割の他
に、充填する内容物の種類（特に断続充填を必要とする
もの）によって、内容物の底受は的役割を果たすことも
できる。この場合のしごき手段７の動作は、内容物の充
填周期と同調させることが必要となる。更に内容物によ
っては、このしごき手段７を必要とせずに後述の密封が
行なえるものもある。このときはしごき手段７は省略さ
れるととになる。８は密封箱であり、この密封箱８には
筒状フィルムＦ′を所定の間隔においてとらえ、その部
分を密封する手段、例えばワイヤークリップ或は熱融着
するという手段、並びにその動作を司どる動作機構が内
蔵されていて上述したしごき手段７による筒状フィルム
Ｆ′のしごき部を２個所に渉って密封し、一般にはその
中央部を切断して個々の包装体を自動連続的に完成させ
ることになる。この密封箱８の動作の内容は、例えば実
公昭４８−９４０７号公報等に詳細に開示され知られて
いるので詳述は省略するが、要するに駆動源（図示なし
）によシ定速回転する主軸９０回転運動を、中間軸９′
伝達軸９″等を介して密封箱８内に導き、この回転運動
を往復運動に変換する例えば溝カムやハートカム（図示
せず）等を内蔵し、一連の密封手段の動作機能を有して
いる。

そしてこの密封箱８は、上記主軸９の回転運動を続して
いて、密封箱８全体が所定の周期で昇降するようにもな
っている。この必要性は、例えば採用する密封手段の如
可を問わず、筒状フィルムＦ′の密封には少なからず成
る時間がかかる。例′えばワイヤークリップにょる結紮
密封では、筒状フィルムＦ′を果束するーＵ字形に曲げ
たワイヤーをあてる→ワイヤーをＯ形に変形させる→ワ
イヤーを押ししめする、等の時間が必要になるし、溶着
シールでは、フィルムを加温→溶融→溶着させるに至る
挟圧時間が必要となる。そしてこの密封所要時間は、定
速で走行する筒状フィルムＦ′の中に見出すことが必要
となることがら、結局密封箱８全体を走行筒状フィルム
Ｆ′と略同速で下降させ、筒状フィルムＦ′と密封箱８
との相対速度をＯに近い状態にしてその間で密封操作を
完了させる装置となっている。

しかもこの下降動作は、単位時間当シの角速度が略サイ
ン曲線を示すクラ／り機構の最も効率的な動きの部分を
使って行なうようにセットされているが、１周期当りの
上下動（下降動が含まれる）をよシ早めるためドは、ク
ランク機構のストローク長さを長くすることが必要とな
る装置でもあるのである。

従って上記包装機の能力は、 Ｌ擲Ｖ、、Ｎ＝１ 但し、 π：円周率　Ｌ：クランク機構のストローク長さく上限
は設備長） Ｖ：筒状包装体の移動速度　Ｎ：密封手段が単位時間当
りに動作する回数 Ｓ：所望の製品長 の関係が満たされることが必要となっている。

そして従来汎用され続けて来た上記包装機も、近来の包
装機の高速且つ小型（省資源）化要求には満足されない
状況になってしまっている。その理由は、例えば設計上
ではもっと大きなストローク長さが設定できる装置忙し
ないと現状製品規格を満たす状態で高速化は望め得ない
段階にあり、ストローク長さを長くできる装置の具現化
は、◎装置が大型化する上に耐騒音、耐振動、耐摩耗対
策が加わり、装置が一層重厚化する欠点がある。

◎慣性の問題で、始動当初の密封箱の下降速度及び密封
操作速度がフィルム速と同調せず、装置の始動が不能に
なシ、又この現象は駆動源を単に大きくするだけでは解
決できない欠点がある等の問題が生じて、せいぜい現行
能力の２０ｑＩｂ増の高速化が図れるのが限度で、市場
要求を満たすことができない。

ことに需要者側にある包装機の大改造は、需要者に設置
空間上及び改造経費上に大きな負担をかけることになる
ので、これを小改造にとどめ、シ４かも要求能力を満た
すようにすることがメーカー側の責任的課題ともなって
いる。

本発明者等はこうした現状の打開策について種々検討の
結果、 １）密封動作の遅さは、密封箱の下降速度を広範囲に定
速にする必要性を生み、該速度の設定を困難にしている １１）密封箱の下降速度をストローク長さで設定する方
式は、慣性及び装置空間を大きなものにする元凶である ことを究明し、その具体的な改善策、ことに新造装置、
既設装置の改良の双方にも適用で）る簡素で実用的な装
置構造について艷に研究を重ねた末、ようやく本発明に
到達したのである。

しかして本発明の第１の目的は、包装体製品規格（太さ
、長さ）を満たすに充分な設定余裕を持った状態で、包
装能力を現行の５０％以上の能力のものに高めることが
できる自動充填包装機を提供することにあり、第２の目
的は、要すれば現行品よりも小型・軽量化の条件を満た
して上記第１の目的を達成し得る自動充填包装機を提供
することにあシ、第３の目的は、新造はもとよシ、既設
の装置を小改善に止めて、第１の目的が達成できる自動
充填包装機にする構造を提供することにある。

上記１〜３の目的は［内容物を充填した筒状フィルムを
下方に定速で送行させる機構と、密封手該密封ｍｖ上下
動速度の調整は該密封箱のサイクル動１回当シのストロ
ーク長さの大小で調節する機構の自動充填包装機に於て
、 ■上記密封箱上下動機構には、主軸に対して偏心した位
置にあって該主軸の回転をそのまま該主軸を中心とした
円運動となすように設けたピンと、該ピンを長溝内に摺
動可能状態に保持し上記ピンの円運動を上下動に変換す
る揺動アームとが、該揺動アームの上下動が の関係を満たす状態に配してなる上下動機構を用いるこ
と ■上記密封手段の動作機構に上記主軸の回転を伝達する
駆動系内に偏心ギヤーは楕円ギヤーを配したこと を特徴とする自動充填包装機。」を採用することＫよっ
て容易に達成することができる。

以下、本発明に係る自動充填包装機の内容を図面等を用
いて詳述する。

第１図は本発明に係る自動充填包装機の１実施例の正面
全体要因であり且っ又従来装置の機構の説切要図である
。

第１図の装置の動作機能は、既に上記従来技術の説明と
して詳述したので省略するとして、以下従来技術と相違
する本発明の主要部について述べる。

本発明の重要な要件は、第１図で代表される如き自動充
填包装機に於て、上記■（２）の機構の組合せを採用す
ることである。

先ず、上記■の機構を具体的に詳述する。第２図は本発
明に係る自動充填包装機に使用する密封箱上下動機構（
従来のクランク機構に相当するもの）の側面製図例であ
る。この第２図に於て、１１ｂはピンであって、主軸９
に固定された回転板１１ａ上に主軸９に偏心して設けら
れている。従って主軸９の回転をそのまま主軸９を中心
とした円運動となすことができる。

又、このピンｌｌｂは、一端がフレーム１に軸１１θに
よって回転自在に装着された揺動アームｌｌａに穿たれ
た長溝内に摺動可能な状態に挿着されている。従って上
記ピンｌｌｂの円運動は、ピンｌｌｂが揺動アームｌｉ
ｄの長溝内を摺動する形で軸ｌｉｅを支点とする揺動ア
ームｌｌａの上下揺動に変換される。更に揺動アームｌ
ｌａの一部は、その一端が揺動アーム１１（Ｌ自体に他
端がピストンｌｌｃに各々軸１１ｇ、ｌｌｈで回転自在
に装着された連結部１１ｆと（望ましくは各軸１１ｈ、
ｌ１ｇ及び９の中心位置がほぼ直線的に並ぶように）接
続されているので、上記揺動アームｌｉｄの上下回動は
ピストンｌｌｃの完全な上下動として利用されることに
なる。結局、上記主軸９の回転運動はピストンｌｌｃの
上下動運動に変換されたことになるのである。しかもこ
の場合のピストンｌｌｃの上下動（揺動アーム１１１１
１の上下揺動とほぼ同じ）は、ピンｌｌｂの長溝内摺動
の影響で上昇動と下降動との所要時間を異にして取り出
すことができる。従ってピストン１１ｃの他端を密封箱
８に連結すれば、密封箱８の昇降動は実質揺動アームｌ
ｌａの上下回動とほぼ一致することになる。

第３図は第２図の装置を用いたときの密封箱８の上下動
（実線）を従来のクランク機構のときのそれ（破線及び
１点破線）と対比して示したものである。尚、この図は
横軸に主軸９の回に角度（１回転３６０°）を、縦軸は
それに対する密封装置の上下動の距離の関係を示す。従
って曲線の傾斜の大きさは、上下動の速さの大きさをも
示すことになっている。この第３図に於て１、従来のク
ランク機構の密封箱の上下動では、成る条件下に設定さ
れた状態（破線）よりも２倍の速い上下動に変更しよ。

うとするときは、１回動当シのストローク長さを２倍に
長くして（１点破線の状態にして）傾斜の大きい曲線を
作シ出すようにしていた。ところが第２図の本発明に係
る自動充填包装機では、ストローク長さは従来の成る条
件（破線）の１．２倍になるだけで同等の傾斜の大きい
曲線（実線）を相対的に作り出し得たことを示している
。即ち従来のクランク機構の上下動運動は、主軸回転角
度１８０゜を中心とした左右対称のサイン曲線様上ド動
であったものを、本発明（第２図）では回転角１８０°
より小さい回転角で下降動が完了し、反面上昇動に多く
の回転角を必要とする左右非対称の曲線の上下動として
いるのである。上記所望とする回転角の位置の調節は、
要するに主軸９とピンｌｌｂとの距離及び主軸９と軸ｌ
ｉｅとの位置によって決めることができるが、前者での
調節はストローク長さを長くする作用が加わり易いので
後者を用いることが望ましい。

そしてその調節の目標は、揺動アーム１１ｄの上下動が の関係を満たす範囲に設定することによって、主軸９の
回転角で１２０°〜１７００の範囲で密封箱８の下降動
が完了する速い下降動を取シ出すように出来るのである
。

上記調節の実施例の原理を第４図に示す。

第４図に於て−Ｘは主軸９の中心、Ｙ及びＹ′は軸ｌｉ
ｅの移動前後の位置、Ｌ及びＬ′は前記移動前後の主軸
９と軸１００間の距離、Ｘを中心とする円はピンｌｌｂ
の回転軌跡、 Ｍｌ−ｈ及びＮ−Ｎｓは主軸９と軸１１ｅとの間の距離
がＬ及びＬ′のときの揺動アーム１１ｄの各々の上死点
（Ｍ、　、　　Ｎ、）及び下死点と盾、Ｎｓ）、円弧状
矢印で示す回転角は各々の上死点から下死点にまた下死
点から上死点に至る間の回転角（所要時間に相当）で、
太字はＬのとき、細字はＬ′のときの状態を示す。従っ
て、密封箱８の下降動に利用できる主軸９の回転角は、
距離がＬのとき１７０ζ距離がＬｌのとき１２０°とな
り、上下動に所要される時間の比は、 となり、要するに距離がＬ　−Ｌ’の範囲の調節で、下
降動の速さを変化させ得ることが判る。これ等は共にピ
ンｌｌｂの回転軌跡が円滑に行ない得る範囲であると共
に、ピストンｌｌａ上下動長さくストローク長さ相当）
を大きく変化させずに調整できる範囲であ゛ることは第
２図から見ても明らかなことである。

尚、距離を上記Ｌ→Ｌ′の範囲、に変更するには、例え
ば第２図のフレーム１め位置をずらせ、その長さに見合
う揺動アーム１１１１１を取シ付けるようにすれば蝦も
簡単で確実であるし、これに替る変更方法は容易に考え
得る。

従って本発明に係る自動充填包装機では、装置の大型化
や慣性を大きくする方向の変更となるストローク長さを
長くすることなく、高速で走行する筒状フィルムＦ′に
同調する密封箱８の下降動を取り出すことができる。よ
ってこれに若干のストローク長さを調整する機能を加え
ることは、装置の空間や駆動源動力のゆとりの許容内で
あれば゛やぶさかでないことは云うまでもない。

次に本発明の機構■について述べる。

この要件は、従来の自動充填包装機の密封手段の動作機
構には、筒状フィルムを密封にどうしても必要な密封動
作所要時間の上に相当に大きな動作上の所要時間が加算
されていて、これが見掛けの密封所要時間になっている
という本発明者等の究明事実から発想し得たものである
。

従って動作上の所要時間をよシ少なくして、見掛けの密
封所要時間を短縮することは、上述した機構■の傾斜の
大きい即ち下降速度の速い曲線部分を取り出して実用に
供する上で密接な関連を持つ命題である。

第５図及び第６図は、第１図をＡ−Ａ線で切断してみた
断面要因で、主軸９の駆動を中間軸９′を介して伝達軸
９″に伝えるギヤー１０．１０’の状態を示す要因であ
る。そして第５図はそれが偏心ギヤーである場合、第３
図は楕円ギヤーである場合を例示したものである。

この伝達軸９″の回転は、上述の通り密封箱８内に導か
れ、該箱８内に内蔵された溝カムやハートカム等（後記
する）で往復運動に変換され、この往復運動が密封手段
の動作を司どる役割をなす。

従って、主軸９の回転が偏心ギヤー又は楕円ギヤー　１
０．１０’を介することで部分的に増速されて伝達軸９
″に伝えられ、その速い回転を密封手段の動作部分にし
て利用するようにした動作機構では、不要な動作上の所
要時間が短縮されることになる。

その上偏心ギヤーや楕円ギヤー１０．１０’の使用は、
例えば従来の装置をギヤー交換するだけで上述の利点を
得ることができるし、装置を新造するときも小さな仕様
の変更で完成できることにもなる。

只この際注意すべきことは、偏心ギヤーでは１回転当シ
１個所の増速部となるが、楕円ギヤーでは２個所に増速
部が生じるので、連動機構上の回転数の修正や歯の切削
加工上に難かしさが生じることがある。従って装置を簡
素化する上では、偏心ギヤーを用いることの方が有利と
なる場合が多い。

即ち、偏心ギヤーも歯数を正確に副歯加工するときは加
工技術上難かしくなる場合がある。しかし、その偏心量
をギヤーのピッチ円直径の比で０．０５〜０．１の範囲
にするときは、ギヤーのかみ合いの深さを正常位置よシ
幾分ずらせるだけで実用に供し得るからきわめて容易に
改修ができることになり特に有利である。

第７．８．９．１０図は、密封箱８内に内蔵されている
往復動変換装置の具体例で、溝カムの場合を例示してい
る。

即ち第７〜１０図に於て、８ｅは伝達軸９″の中心、８
ｄは伝達軸９″に固定されたクランクアーム、８ｃ１は
クランクアーム８ｄの一端に固定された回転リング付き
摺動軸、　８ｂはカム板８ｆの溝、　８ａはカム板８ｆ
の先端に取り付けた密封手段である。そして伝達軸９″
の回転は、クランクアーム８ｄと共に摺動軸８ｃを矢印
の方向にカム板８ｆの溝８ｂに沿って回転しようとする
結果、？１１１８１）に押圧がかかりカム板８ｆが往復
摺動することになって、伝達軸９″の１回転がカム板８
ｆの一往復動になるように変換されることになる。

又第７図は従来の溝カムを、第９，１０図は本発明に係
る自動充填包装機に有効な溝カムを、第ａ図は実用に供
し難い溝カムを各々例示したものである。

上記３者の相違は、伝達軸９″の１回転（回転角３６０
つのどの範囲の位置の回転角が、カム板８ｆの往復動に
寄与する所謂有効回転角範囲であるかの問題で、第７図
の場合は３６０°全範囲の回転角が往復動に利用される
。従って往復動１回当りの速度は緩慢となる。これに対
し、第８図の虜カムは理論的には有効回転角は１８００
で、他の１８００はカム板８ｆの休止になることから往
復動速は第７図の２倍となるはずであるが、現実は摺動
＠８ｃの円滑な円運動が行ない得す、溝カムが破損する
ことになる。第９，１０図のものは、第７，８図の改良
品で、有効回転角範囲が約３２０°の範囲のものから２
４０°の範囲のものに渉って製作でき、カム板８ｆの休
止期間（４０°〜１２０°相当分）が存在するだけ往復
動速は速められることになる利点がある。従って、本発
明に係る自動充填包装機の密封箱８に第９，１０図の如
き溝カムを内蔵させ、これに上記した偏心ギヤー又は楕
円ギヤー１０．１０’で部分増速された回転を伝達し、
該増速部分と有効回転角範囲とを同調させてこれで密封
動作を行なわせるようにするときは、見掛けの密封動作
は大幅に短縮されることになるので前述した機構■の傾
斜の大きい曲線部分を実用に供する上で一層望ましい機
構となる利点が生じるのである。

上記往復動変換装置の説明は、溝カムの例で説明したが
、これを例えばハートカム（図示せず）に変更するとき
は、有効回転角範囲を約３２０°の範囲のものから１８
０°の範囲のものまで得られることにもなる。

こうした密封手段動作機構の改良は、ギヤー及びカム類
を取シ替えるだけで容易に完成するし、往復動速を実質
１．５倍以上にまで高め得ることが可能である。

本発明は上述の構成をもつことによって◎包装体製品規
格を満たす充分な設定余裕を持った状態で、包装能力を
現行の５０％以上の能力のものに高めることができる ◎又、上記能力の向上は声性を高めることが少なく且つ
簡素な構造の改善で達成できるので、騒音、振動２部品
単粍の少ない高速包装機として具現できる ◎現行機に対し小規模の改良で達成できるので、包装機
の新造はもとよシ既設の包装機の改造にも適用でき、需
要家の要求を満たすことができる 等の多々の利点を発揮する産業界に有益な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る自動充填包装機の１実施例の正
面全体要因（但し装置機構の概要説明としては従来の包
装機のそれに転用可）、第２図は本発明に係る自動充填
包装機の密封箱上下動機構の側面要図例、 第３図は第２図の機構装置の動作実施例図、第４図は第
２図の機構装置の調節原理を示す実施例図、 第５図及び第６図は本発明に係る自動充填包装機に使用
する偏心ギヤへ及び楕円ギヤーの要因例、第７〜１０図
は密封箱内に内蔵されている往復動変換装置の具体例図
である。 記号説明、Ｆ′；筒状フィルム、６；送行機構（フィー
ドロール）、８：密封箱、９；主軸、工ｐ・“１０′；
偏心ギヤー又は楕円ギ・ヤー、１１；揺動アーム。 １１ｂ：ピン １１１１図 普 第２図 第３図 ＃１４図 第５図 第６図 第７図 第８図 ８ｂ　　　　８ｆ 第９図 餉１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内容物を充填した筒状フィルムを下方に定速で送行
   させる機構と、密封手段及び密封手ｚ、゛ 段の動作機構を内蔵し上記筒状フィルムの所定の局部を
   密封する密封箱と、該密封箱Ｏ上ト動（昇降動）を司ど
   る密封箱上下動機構とを有し、該密封箱の上下動速度の
   調整は該密封箱のサイクル動１回当りのストローク長さ
   の大小で調節する機構の自動充填包装機に於て、 申ヒ記密封楕上下動機構には、主軸に対して關心した位
   置にあって該主軸の回転をそのまま該主軸を中心とした
   円運動となすように設げたピンと、該ピンを長溝内に摺
   ＠可能状態に保持し上記ピンの円運動を上下動ンζ変換
   する揺動アームとが、該揺動アームの上ド動がの関係を
   満たす状態に配してなる上下動機構を用いること ■上記密封手段の動作機構に上記主軸の回転を伝達する
   駆動系内に偏心ギヤー又は楕円ギヤーを配したこと を特徴とする自動充填包装機。