WO2008053600A1

WO2008053600A1 - Dispositif d'étanchéité et machine d'emballage l'utilisant

Info

Publication number: WO2008053600A1
Application number: PCT/JP2007/001199
Authority: WO
Inventors: Kenji Nohmi
Original assignee: Plus One Techno Co., Ltd.
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2008-05-08
Also published as: JP2008114870A; JP4850030B2

Description

明細書

シーリング装置およびこれを用いた包装機

技術分野

[0001 ] 本発明は、シーリング装置およびこれを用いた包装機、詳しくは、粉粒体

、塊体、液体の内容物を包装する包装体のシール部をシーリングするシーリング装置およびこれを用いて包装体を製造する包装機に関する。

背景技術

[0002] 近年、例えば、粉粒体の食品や医薬品などを包装する包装体が開発されている。包装体は、ポリエチレンテレフタレ一トフイルム、アルミニウム箔、ポリエチレンフィルムなどを積層したラミネートフィルムが材料である。包装体は、ラミネートフィルムの幅方向の両縦縁部（縦シール部）を合掌状に合わせて熱融着する一方、こうして筒形状となったラミネートフィルムの長手方向の両横縁部（1対の横シール部）を熱融着したものである。このような構造の包装体は、携帯性や利便性が高く、開封も容易となる。

[0003] 従来の包装機として、例えば、特許文献 1に記載されたものが知られている。特許文献 1の包装機は、リールに巻回されたラミネート状の包装紙を供給する供給部と、上部が未封止状態の予備包装体に内容物を落下させるホッパと、包装紙を筒状に付形する案内筒部と、筒状の包装紙の縦縁部を貼り付ける縦シール形成部と、長手方向における横縁部を貼りつける横シール形成部と、一方の横縁部の端部にノッチを形成するカツタと、横縁部を切断して包装体として形成する横シール切断部とを備えていた。

[0004] また、縦シール形成部と横シール形成部としては、例えば、長さ方向の略中間部に設けられた回動軸を中心にしてそれぞれ回動することで、互いの先部同士が近接したり離反する 1対の開閉アームと、両開閉アームの間に設けられ、両開閉アームを常開させる常開ばねと、両開閉アームの先部に配設され、包装紙の重ね合わされた部分を挟んで熱シールする 1対のシーリング部材と、両開閉アームの元部にそれぞれ設けられた 1対のカムフォロアと、両カムフォロアの間に抜き差しされ、元側に進むほど徐々に大径化した円錐台状の直動カムと、先端部に直動カムが連結されたロッドを有し、常開ばねのばね力に杭して、直動力ムを両カムフォロアの間に抜き差しさせ、両開閉ァ —ムを開閉させるエアシリンダとを有したものなどが知られている。

[0005] 包装体の製造時には、まず、供給部によりリールから包装紙を導出する。

次に、案内筒部を用いて包装紙を筒状に付形し、筒状の包装紙の縦縁部を縦シール形成部により熱シールして縦シール部を形成する。それから、横シール形成部により筒状の包装紙を所定ピッチで順次熱シールして横シール部を形成する一方、上部が未封止状態の予備包装体に、ホッパ内の内容物（例えば砂糖）を落下させて充填する。次いで、予備包装体の上端部を横シール形成部により封止するとともに、カツタにより一方の横シール部にノッチ（切り目）を形成する。続いて、横シール切断部により、順次、横シール部を切断する。その結果、連続的に包装体が製造される。

[0006] このうち、縦シール形成部と横シール形成部とを用いた包装紙の重ね合わせ部分の熱シール時には、例えば、エアシリンダのロッドを出し入れさせ、常開ばねのばね力に杭して、直動力ムを両カムフォロアの間に抜き差しさせる。これにより、両開閉アームが開閉され、両開閉アームのシーリング部材間で包装紙の重ね合わせ部が所定の設定シール圧力で熱シールされる。

[0007] 特許文献 1 ：特開平 1 1—2 6 3 3 7 4号公報参照

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] しかしながら、特許文献 1の包装機では、縦シール形成部および横シール形成部の各構造として、エアシリンダのロッドを出し入れさせ、常開ばねのばね力に杭して、直動力ムを両カムフォロアの間に抜き差しさせ、両開閉ァームを開閉させるものを採用していた。

すなわち、 1対のシール部材による包装紙のシール部のシール圧力の調整は、微小な圧力制御が難しいエアシリンダのロッドのストロ一ク圧力を利用して行なわれていた。しかも、エアシリンダは包装機の高速運転用の駆動部としては適さず、予め設定した通りのシール圧力が安定して得られ難く、包装体のシール部の信頼性が低下していた。

これを解消するものとして、例えば、エアシリンダに代えてサ一ポモータを利用し、直動カムのカムフォロァ間への押し込み量を無段階に調整するようにした包装機が考えられる。しかしながら、サ一ポモータを使用してシ一ルする場合、数百 k gの圧力が必要であり、サーポモータ用のハーモニック減速機が必要である。そのため、サ一ポモータに加え、サ一ポ用のハーモニック減速機およびそのコントローラが必要であり、包装機の製造コス卜が高騰するおそれがある。

これに対して、汎用の三相交流モータを使用し、力の制御（トルク制御）、高速位置決め制御（ベクトル制御）をすることにより安価に包装機を製造することができる。

[0009] そこで、発明者は鋭意研究の結果、包装機の両シール形成部として、正逆回動可能で、一端部にシーリング部材が設けられた開閉アームの他端部に力ムフォロアを設け、カムフォロアに、モータにより移動可能なカムを当接し、カムのカム面（カムフォロアが当接される面）には、カムフォロアの接触点の軌跡のうち、高トルク領域（高減速領域）となるカムの正移動の終端部分に、包装紙のシール部の最大シール圧力を発揮させる高トルク発生用突起部を設けることを想到した。このように、シール機構として高トルク領域を有するカム方式を採用すれば、サーポモータ、ハーモニック減速機およびコントローラなどの機器を組み込んだ高価な包装機を使用しなくても、汎用の三相交流モータを利用し、高圧かつ同じタイミングで包装紙のシール部を熱シール可能であることを知見し、この発明を完成させた。

[0010] この発明は、従来のサーポモータ、サーポ用減速機などを使用せず、低コス卜で高速運転が可能なシーリング装置およびこれを用いた包装機を提供することを目的としている。

発明を解決するための手段

[001 1 ] 請求項 1に記載の発明は、回動軸を中心にして回動可能な開閉アームと、この開閉アームの一端部に設けられ、熱融着シ一卜の重ね合わせ部分を押圧して熱シールするシーリング部材と、前記開閉アームの他端部に設けられたカムフォロアと、このカムフォロアに当接されるカムと、このカムを正逆移動させるモータとを備え、前記カムには、前記カムフォロアの接触点の軌跡のうち、高トルク領域となる前記カムの正移動の終端部分に、前記熱融着シ -卜の重ね合わせ部分の最大シール圧力を発生させる高トルク発生用隆起部を設けたシ一リング装置である。

[0012] 請求項 2に記載の発明は、前記カムが回動カムで、前記モータは前記カムを回転させる三相交流モータである請求項 1に記載のシーリング装置である

[0013] 請求項 1および請求項 2に記載の発明によれば、カムをモータにより正回動させると、開閉アームを回動軸を中心にして閉方向に回動させる。その後もこれを継続させると、カムフォロアが、カムのカム面に現出されるカムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの正移動の終端部分（高トルク領域/減速領域）に達する。これにより、カムフォロアが高トルク発生用隆起部に徐々に乗り上げて行く。このとき、モータによるカムの正移動速度（逆移動速度も同じ）は一定である。そのため、カムフォロアが高トルク領域を通過する際には、この領域を通過する前に比べて、モータのトルクと開閉アームのトルクとの間に大きなトルク比（減速比）が得られる。言い換えれば、カムに高トルク領域を設けたことで、カムに減速機の機能が付加されたことになる。

[0014] このように、シール機構として、高トルク領域（減速領域）を有するカム方式を採用したので、サ一ポモータ、ハーモニック減速機およびコント口一ラなどの機器を組み込んだシーリング装置を使用しなくても、例えば、汎用の三相交流モータを利用し、高圧かつ同じタイミングで熱融着シ一卜のシ一ル部を熱シールすることができる。汎用の三相交流モータを使用すれば、力ムに対して力の制御（トルク制御）、高速位置決め制御（べクトル制御）ができる。その結果、低コストなシーリング装置でありながら、シーリング装置を高速運転した場合でも、未シール部分を有した熱融着シ一卜の発生頻度を低下させることができる。

カムフォロアが、前記カムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの正移動の終端（逆移動の始端）に到達した後は、モータが逆転され、カムフォロアが前記カムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの逆移動の終端（正移動の始端）まで、開閉アームを徐々に開きながら戻される。

[0015] 使用される開閉アームは、 1本のみでもよいし、 2本でもよい。開閉ァ一ムが 1本の場合には、熱融着シ一卜の重ね合わせ部分を熱シールするため、熱融着シートのシ一リング部材と当接する面側とは反対の面側に当接される何らかの部材（壁）が必要となる。この当接部材としては、例えば、シ一リング装置の架台（組み付け台）でもよいし、この熱シール専用に作製された部材でもよい。開閉アームが 1対の場合には、回動軸を中心にして正逆回動されるのは 1本のみでもよいし、両方の開閉アームでもよい。

開閉アームは、少なくとも 1対存在すればよく、 2対以上を配設してもよい。

熱融着シートとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレ一トフイルム、アルミニウム箔、ポリエチレンフィルムなどを積層したラミネートフィルムを採用することができる。

[0016] 熱融着シートにおいて、その熱シール部分は限定されない。例えば、 1枚の熱融着シートを、その幅方向の中間位置から熱融着シ一卜の幅方向の両端部を重ね合わせて折り曲げ、その熱融着シ一卜の重なり合った両端部分を熱シール部分としてもよい。

シーリング部材は、開閉アームに対して少なくとも 1つ存在すればよく、 2対以上を配設してもよい。

シーリング部材の素材、形状、大きさは、包装紙の重ね合わされた部分を設定シール圧力で挟持して熱シールできれば限定されない。例えば、シーリング部材は、 1枚の熱融着シートを、その幅方向の中間位置から熱融着シ一卜の幅方向の両端部を重ね合わせて折り曲げ、その熱融着シ一卜の重なり合つた両端部分を熱シールする縦シーリング用のものでもよい。また、この熱融着シ一卜の重なり合った両端部に直交するように、熱融着シ一卜の幅方向の全域を熱シールする横シ一リング用のものでもよい。そして、縦シ一リングおよび横シーリングを同時に行なえるものでもよい。

[001 7] カムフォロアおよびカムの素材、形状、大きさはそれぞれ限定されない。

カムの種類は限定されない。例えば、回動軸を中心にして回動する回動力ムでもよいし、直線移動する直動カムでもよい。モータとしては、カムを正移動および逆移動が可能なモータであれば限定されない。例えば、汎用の三相交流モータなどの電動モータを採用することができる。また、油圧モータなどの他のァクチユエ一タでもよい。その他、板カム、円板カム、球面カム、斜板カム、エンドカム、確動カムでもよい。ここでいうカムの正移動とは、カムを熱融着シートの熱シール方向へ移動させることをいう。ここでいう力ムの逆移動とは、カムを熱シール解除方向へ移動させることをいう。シーリング装置を完全に自動化させるには、カムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの正移動の終端（逆移動の始端）に達したことを検知する閉検知センサと、カムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの逆移動の終端（正移動の始端）に達したことを検知する開検知センサとを配設した方がよい。さらに、この自動化には開検知センサからの検知信号に基づき、モータによりカムを正回動させるとともに、閉検知センサからの検知信号に基づき、モータによりカムを逆転させる回動制御手段も必要となる。

[0018] 開検知センサおよび閉検知センサとしては、例えば、開検知センサと閉検知センサとを兼用したエンコーダが挙げられる。すなわち、開検知センサおよび閉検知センサとはそれぞれ単独のセンサでもよいし、開検知機能と閉検知機能とを 1つに備えた兼用センサでもよい。

[001 9] 回動制御手段は、例えば、シーリング装置の制御部に組み込んでもよいし、これとは別に独立して設けてもよい。

高トルク発生用隆起部の形状は限定されない。また、カムのカム面上における高トルク発生用隆起部は、カムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの正移動の終端まで徐々に隆起させ、その終端部分に高トルク発生用隆起部を設けてもよい。もしくは、カムの正移動の終端部分のみに設けてもよい。熱融着シ一卜の重ね合わせ部分に作用される最大シール圧力とは、熱融着シートを熱融着させる際に必要とされるシール圧力のうち、最大となる圧力である。

[0020] 請求項 3に記載の発明は、熱融着シ一卜からなる包装紙を供給する供給部と、前記包装紙の縦両縁部を合掌状に合わせた縦シール部を熱シールして筒形状の予備包装体にする縦シール形成部と、包装体を製造する途中の前記予備包装体の上下両端を熱シールして横シール部を形成する横シール形成部と、内容物を貯留してこの内容物の所定量を落下させる内容物貯留部と、前記内容物貯留部から投下された内容物を前記予備包装体に供給する内容物供給部と、上下両端の前記横シール部をカツタにより切断する横シール切断部と、これらが搭載される装置本体とを備えた包装機において、前記縦シール形成部および横シール形成部として、請求項 1または請求項 2のシーリング装置を用いた包装機である。

[0021 ] 請求項 3に記載の発明によれば、縦シール形成部および横シール形成部において、カムをモータにより正回動させると、開閉アームを回動軸を中心にして閉方向に回動させる。その後もこれを継続させると、カムフォロアが力ムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの正移動の終端部分に達する。これにより、カムフォロアが高トルク発生用隆起部に徐々に乗り上げて行く。このとき、モータによるカムの正移動速度は一定である。そのため、カムフォロアが高トルク領域を通過する際には、この領域を通過する前に比べて、モ —タのトルクと開閉アームのトルクとの間に大きなトルク比が得られる。言い換えれば、カムに高トルク領域を設けたことで、カムに減速機の機能が付加されたことになる。

[0022] このように、シール機構として、高トルク発生用隆起部（高トルク領域）を有するカム方式を採用したので、サーポモータやハーモニック減速機などの機器を組み込んだコストが高い包装機を使用することなく、例えば、安価な三相交流モータを利用し、高圧かつ同じタイミングで包装紙のシール部を熱シールすることができる。汎用の三相交流モータを使用すれば、カムに対して力の制御（トルク制御）、高速位置決め制御（べクトル制御）ができる。その結果、低コストな包装機でありながら、包装機を高速運転した場合でも、未シール部分を有した包装紙の発生頻度を低下させることができる。カムフォロアが、カムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの正移動の終端に到達した後は、モータが逆転され、カムフォロアが、カムフォロアの接触点の軌跡のうち、カムの逆移動の終端まで、開閉アームを徐々に開きながら戻される。

[0023] 供給部としては、例えば、包装紙が巻回されたリールなどを採用することができる。

縦シール形成部と横シール形成部としては、例えば、熱融着器を採用することができる。

包装体に充填される内容物としては、例えば、インスタントコ一ヒ一、ィンスタントミルク、砂糖、塩などの食品、顆粒状やパウダー状の薬品などを採用することができる。また、各種の液状の素材でもよいし、塊状の素材でもよい。

内容物貯留部としては、例えば、ホッパなどを採用することができる。

[0024] 内容物供給部としては、例えば、定量ポンプなどを採用することができる横シール切断部としては、カツタとこれを横移動させるカツタ往復移動手段（電動モータ、エアシリンダなど）とを有している。

これらの供給部、縦シール形成部、横シール形成部、内容物貯留部、内容物供給部および横シール切断部を有した包装体の製造装置の主要部は、 2組 ( 2連）または 3組（3連）以上を装置本体に搭載されてもよい。

[0025] 請求項 1に記載のシ一リング装置および請求項 3に記載のシ一リング装置を用いた包装機によれば、シール機構として、高トルク発生用隆起部を有するカムを備えた方式のものを採用したので、サ一ポモータ、ハーモニック減速機およびコントローラなどの機器をシーリング装置または包装機に組み込まなくても、例えば、安価な汎用の三相交流モータを利用し、高圧かつ同じタイミングで熱融着シ一トまたは包装紙のシール部を熱シールすることが可能となる。その結果、低コストなシーリング装置およびこのシーリング装置を用いた包装機でありながら、シ一リング装置およびこのシ一リング装置を用いた包装機を高速運転した場合でも、未シール部分を有した熱融着シ一トまたは包装体の発生頻度を低下させることができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1 ]図 1は、この発明の実施の形態に係る包装機の側面図である。

[図 2]図 2は、この発明の実施の形態に係る包装機の正面図である。

[図 3]図 3は、この発明の実施の形態に係る包装機に組み込まれたシーリング装置の拡大側面図である。

[図 4]図 4は、この発明の実施の形態に係るシ一リング装置の開閉アームの拡大平面図である。

[図 5]図 5は、この発明の実施の形態に係るシ一リング装置の開閉アームの拡大背面図である。

[図 6]図 6は、この発明の実施の形態に係るシーリング装置の回動カムの拡大正面図である。

[図 7]図 7は、図 6に示す S 7 _ S 7断面図である。

符号の説明

[0027] 1 0 包装機、 1 1 供給部、 1 2 A 予備包装体（熱融着シート）、 1 2 a 縦シール部、 1 2 b 横シール部、 1 3 縦シール形成部 (シーリング部材）、 1 4 横シール形成部（シーリング部材）、 1 5 ホッパ（内容物貯留部）、 1 6 内容物供給部、 1 7 横シール切断部、 1 7 a カツタ、 3 9 a 回動制御手段、 5 4 回動軸、 5 5 開閉アーム、 5 6 カムフォロア、 5 7 回動カム、 5 8 回動モ —タ（モータ）、 5 9 エンコーダ（開検知センサ、閉検知センサ）、 B 高トルク領域、 F 包装紙（熱融着シート）、 X 開角度位置、 Y 閉角度位置、

s かやく（内容物）

発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。ここでは、 1つの包装体（即席ラーメンのかやく）を連続的に製造可能な包装機を例にとる。

[0029] 図 1において、この包装機 1 0は、ラミネート状の包装紙（熱融着シート ) Fを供給する供給部 1 1 と、各包装紙 Fの幅方向の両端部（縦両縁部）を合掌状に合わせた縦シール部 1 2 a (図 3 ) をシールして筒状に巻き付ける縦シール形成部（シーリング装置） 1 3と、製造途中の予備包装体 1 2 Aの上下両端に横シール部 1 2 b (図 3 ) を形成する横シール形成部（シ一リング装置） 1 4と、即席ラーメンの 4種類のかやく（内容物） Sを貯留し、連続的に所定量ずつ落下させる 4つのホッパ（内容物貯留部） 1 5と、各ホッパ 1 5から供給された 4種類のかやく Sを個別に計量する 4台の計量部 1 5 Aと、各計量部 1 5 Aから排出された計量済みの 4種類のかやく Sをまとめて予備包装体 1 2 A内に供給する内容物供給部 1 6と、横シール部 1 2 bを 1対のカツタ 1 7 aで切断する横シール切断部 1 7と、横シール切断部 1 7 から排出された包装体 1 2を、包装機 1 0の機外に排出する製品排出部 1 8 と、これらが搭載される装置本体 1 9とを備えている。

前記供給部 1 1、縦シール形成部 1 3、横シール形成部 1 4、ホッパ 1 5 、計量部 1 5 A、内容物供給部 1 6、横シール切断部 1 7および製品排出部 1 8により、包装機構 2 0が構成される。包装機構 2 0は、水平状態で装置本体 1 9に設けられている。

[0030] 以下、包装機 1 0を詳細に説明する。

装置本体 1 9は縦長な直方体のケ一シングである。装置本体 1 9の前側の中央部上には、門形の支柱 1 9 aを介して、軸線が水平なリール 1 1 aに巻回されたラミネ一ト状の包装紙 Fを供給する供給部 1 1が設けられている。装置本体 1 9の上板 1 9 bには、箱形状の上部カバ一 1 9 cが取り付けられている。上部カバー 1 9 cの上板の中央部には、上部が未封止状態の予備包装体（熱融着シート） 1 2 Aにかやく Sを投入する 4つのホッパ 1 5が並設されている。各ホッパ 1 5のかやく Sは、種類がそれぞれ異なる。装置本体 1 9の上板 1 9 bには、対応するホッパ 1 5から切り出された 4種類のかや <を個別に計量する 4つの計量部 1 5 Aが並設されている。

[0031 ] また、装置本体 1 9の前側の上部には、包装紙 Fを筒状に付形する略逆三角形のシュートである内容物供給部 1 6が設けられている。装置本体 1 9の前側の上部には、筒状の包装紙 Fの幅方向の両端部を貼り付け、縦シール部 (背ばり部） 1 2 aを形成する縦シール形成部 1 3が設けられている。装置本体 1 9の前側の中央部には、筒状の包装紙 Fを長さ方向に所定ピッチで、かつ包装紙 Fの長さ方向に直交するように貼り付け、横シール部 1 2 bを形成する横シール形成部 1 4が設けられている。縦シール形成部 1 3および横シール形成部 1 4の詳細は後述する。

[0032] 装置本体 1 9の前側のうち、横シール形成部 1 4の直下には、包装紙 Fを下方に引っ張ることで、包装紙 Fを供給部 1 1から導出するローラ送り手段 5 0が設けられている。ローラ送り手段 5 0は、切断前の連続する包装体 1 2の縦シール部 1 2 aを左右方向から挟持する 1対の送りローラ 5 1 と、両送りローラ 5 1を互いに逆転方向に回転させる 1対の送りモータ 5 2とを有している。両送りモータ 5 2により 1対の送りローラ 5 1を互いに逆回転させる。これにより、ローラ 5 1間に挟持された連続状態の包装体 1 2を所定速度で下方に引き下げる。これにより、リール 1 1 aに巻回された包装紙 F が導出される。

ローラ送り手段 5 0の直下には、横シール部 1 2 bを切断し、包装体 1 2 として形成する横シール切断部 1 7が設けられている。横シール切断部 1 7 は、 1対のカツタ 1 7 aと、両カツタ 1 7 aを開閉させる図示しない切断シリンダとを有している。装置本体 1 9の前側の下部には、包装体 1 2を略水平に外部排出する製品排出部 1 8が設けられている。製品排出部 1 8 (図 2 ) はベルトコンベアで、製造された包装体 1 2の図示しない検量部を設けてもよい。

図 2に示すように、装置本体 1 9の中央部には、連結アーム 3 9 aを介して、制御盤 3 9がー側方に突設されている。制御盤 3 9には、後述する回動制御手段 3 9 bが組み込まれている。

[0033] 次に、図 3〜図 7を参照して、縦シール形成部 1 3および横シール形成部

1 4を詳細に説明する。縦シール形成部 1 3と横シール形成部 1 4とは、各シーリング部材 5 3の長さ方向が互いに 9 0度の位相状態である他は、基本の構成は同じである。そのため、ここでは主に横シール形成部 1 4についてのみ説明する。

[0034] 図 3〜図 7に示すように、横シール形成部 1 4は、長さ方向の略中間部に設けられた垂直な回動軸 5 4を中心にして正逆回動することで、互いの先部同士が近接したり離反する 1対の開閉アーム 5 5と、両開閉アーム 5 5の先部にそれぞれ設けられ、包装紙 Fの一部分を予め決められた設定シール圧力で挟持して熱シールする 1対のシ一リング部材 5 3と、両開閉アーム 5 5の元部に配設された 1対のカムフォロア 5 6と、両開閉アーム 5 5をカム軸を中心にしてそれぞれ正逆回動させ、両開閉アーム 5 5を開閉操作する 1つの回動カム（カム） 5 7と、回動カム 5 7の外周面（カム面）において、両開閉アーム 5 5の全開時にカムフォロア 5 6が当接する開角度位置 Xと、両開閉アーム 5 5の閉止時にカムフォロア 5 6が当接して設定シール圧力が得られる閉角度位置 Yとの間の角度だけ、回動カム 5 7を正逆回動させる回動モ —タ（モータ） 5 8と、カムフォロア 5 6が開角度位置 Xに達したことを検知するとともに、カムフォロア 5 6が閉角度位置 Yに達したことを検知するエンコーダ（開検知センサおよび閉検知センサ） 5 9と、エンコーダ 5 9からの開角度位置 Xの検知信号に基づき、回動モータ 5 8により回動カム 5 7 を正回動させるとともに、エンコーダ 5 9からの閉角度位置 Yの検知信号に基づき、回動モータ 5 8により回動カム 5 7を逆回動させる回動制御手段 3 9 bとを有している。

[0035] 前記回動カム 5 7のカム面のうち、開角度位置 Xと閉角度位置 Yとの間が、力ム面に現出されるカムフォロァの接触点の軌跡となる。

回動カム 5 7には、その外周部に、回動カム 5 7の逆回動方向に向かうほど徐々に回動カム 5 7が大径化することで、両シーリング部材 5 3の近接方向への回動速度を低下させる高トルク領域（減速領域） Bが設けられている。また、この高トルク領域 Bには、その回動カム 5 7の正回動方向の端を除く部分に、前記閉角度位置 Yが配されている。

両開閉アーム 5 5の回動軸 5 4は、装置本体 1 9の前側の縦シール形成部 1 3の直下近傍に、軸受 5 4 aを介して軸支されている。両開閉アーム 5 5 の互いの先部同士が近接したり離反するとは、一方の開閉アーム 5 5の先部と、他方の開閉アーム 5 5の先部とが、互いに近づいたり離れたりする動作を行うことをいう。

[0036] 両開閉アーム 5 5は、それぞれ包装機 1 0の前後方向に長い金属アームである。両開閉アーム 5 5の元部付近間には、常時、両カムフォロア 5 6を回動カム 5 7に付勢状態で押し付ける細長いコイルばね 7 0が横架されている両シーリング部材 5 3は、それぞれ横長でかつ厚肉な電熱ヒータである。両カムフォロア 5 6は、対応する開閉アーム 5 5の元部に、軸受 5 6 aに軸支された垂直な旋回軸 5 6 bを中心にして水平旋回自在に軸支されている

[0037] 回動モータ 5 8は汎用の三相交流モータで、装置本体 1 9の高さ方向の中間部の後側に設けられた縦長な固定板 1 9 dの下端部に固着されている。なお、縦シール形成部 1 3の回動モータ 5 8は、この固定板 1 9 dのうち、横シール形成部 1 4の回動モータ 5 8の直上部分に固着されている。

回動モータ 5 8の包装機 1 0の前側から突出する出力軸 5 8 aの先部には、垂直面に沿って正逆回動自在な回動カム 5 7が固着されている。回動カム 5 7の詳細は後述する。

回動モータ 5 8の包装機 1 0の後側から突出する出力軸 5 8 aの元部には、回転角度検出用の回転リング板 6 0が固着されている。また、回動モータ 5 8のケ一シングの後端板には、ブラケット 6 1を介して、回転リング板 6 0の回転角度を検出する角度センサ 6 2が設けられている。エンコーダ 5 9 は、主に、回転リング板 6 0および角度センサ 6 2により構成される。

[0038] ここで、図 6および図 7を参照して、回動カム 5 7を詳細に説明する。

回動カム 5 7は、 2枚羽根タイプの略スクリュー形状を有している。回動カム 5 7の中央部には、回動モータ 5 8の出力軸 5 8 aの嵌入孔 5 7 aが形成されている。また、回動カム 5 7の中央部の対角位置からは、第 1羽根 5 7 bおよび第 2羽根 5 7 cがそれぞれ外方に向かって放射状に一体成形されている。第 1羽根 5 7 bおよび第 2羽根 5 7 cは、先端に進むほどそれぞれ回動カム 5 7の逆転方向に向かってなだらかに湾曲している。

第 1羽根 5 7 bおよび第 2羽根 5 7 cの各正回動方向の辺部（開角度位置 Xから回動カム 5 7の正回動方向に 9 0 ° の範囲）は、長さ方向の中間部が外凸向きの円弧形状に膨出し、かつ回動カム 5 7が 1 ° 回動するごとに両カムフォロア 5 6は所定の距離移動する高速アーム開閉領域 Aとなっている。

[0039] また、第 1羽根 5 7 bおよび第 2羽根 5 7 cの外周辺部（開角度位置 Xから回動カム 5 7の正回動方向に 9 0 ° 〜 1 4 0 ° の範囲）は、前記閉角度位置 Yを含む高トルク領域 Bとなっている。

さらに、第 1羽根 5 7 bおよび第 2羽根 5 7 cの逆回動方向の辺部（開角度位置 Xから回動カム 5 7の正回動方向に 1 4 0 ° 〜 1 8 0 ° の範囲）は、両カムフォロア 5 6が略瞬時にそれぞれ開角度位置 Xまで戻る高速復帰領域 Cとなっている。ただし、両高速復帰領域 Cは、両カムフォロア 5 6が閉角度位置 Yに到達した直後、回動カム 5 7が逆回動されるため、通常、使用されない。

[0040] 次に、図 6および図 7を参照して、各高トルク領域 Bを詳細に説明する。

各高トルク領域 Bには、回動カム 5 7の正回動方向の端をそれぞれ基準の角度位置 aとし、かつ回動カム 5 7の逆回動方向に向かって略 1 1 ° ごとに角度位置 b〜eがそれぞれ配置されている。また、各高トルク領域 Bの回動力ム 5 7の逆回動方向の端は、それぞれ角度位置 f としている。 [0041 ] このうち、各角度位置 d力あらかじめ定めた設定シール圧力が得られる両開閉アーム 5 5の閉角度位置 Yとなっている。また、各高トルク領域 Bのうち、各閉角度位置 Yより高トルク比の領域（各角度位置 d〜 f の領域）は、各カムフォロア 5 6が閉角度位置 Yに到達した直後、回動カム 5 7が逆回動されることから、通常は使用されない。

[0042] 各開角度位置 Xに両カムフォロア 5 6を配置した初期状態で、回動モータ 5 8により回動カム 5 7を所定回転速度で正回動させると、両カムフォロア 5 6は高速アーム開閉領域 Aを通過し、所定時間後には回動カム 5 7が 9 0 ° 回動する。このとき、各カムフォロア 5 6は高トルク領域 Bにそれぞれ達している。両シーリング部材 5 3間の距離は若干距離を有している。この短い離間距離を、回動カム 5 7がさらに 3 3 ° 回動するまでの間（各高トルク領域 B内で、各角度位置 aに存在するカムフォロア 5 6が角度位置 d (閉角度位置 Y ) に達するまでの間）にそれぞれ 0とする。

[0043] 各カムフォロア 5 6の閉角度位置 Yへの到達後は、直ちに回動モータ 5 8 が所定回転速度で逆回動され、各カムフォロア 5 6が開角度位置 Xまでそれぞれ戻される。各カムフォロア 5 6が開角度位置 X、閉角度位置 Y、各角度位置 a〜 f に達したことは、対応する回動モータ 5 8に組み込まれたェンコ —ダ 5 9によりそれぞれ検知される。各エンコーダ 5 9からの検知信号に基づく、回動モータ 5 8の正転または逆回動の制御は、制御盤 3 9の回動制御手段 3 9 bにより行なわれる。

[0044] 次に、図 1〜図 7を参照して、この発明の実施の形態に係る包装機 1 0の動作を説明する。

まず、供給部 1 1によりリール 1 1 aから包装紙 Fを導出する。次に、包装紙 Fを内容物供給部 1 6を用いて筒状に付形し、筒状の包装紙 Fの幅方向の両端部を縦シール形成部 1 3によって貼り付け、縦シール部 1 2 aを形成する。それから、横シール形成部 1 4により筒状の包装紙 Fを長さ方向に所定ピッチで熱融着し、一方の横シール部 1 2 bを形成する（三方シール）。

[0045] 具体的には、縦シール形成部 1 3および横シール形成部 1 4において、各開角度位置 Xに両カムフォロア 5 6を配置した初期状態で、回動モータ 5 8 により回動カム 5 7を所定回転数で正回動させる。これにより、両カムフォロア 5 6は高速アーム開閉領域 Aを通過し、所定時間経過後、回動カム 5 7 が 9 0 ° 回動する。このとき、各カムフォロア 5 6は高トルク領域 Bにそれぞれ到達することになる。両シーリング部材 5 3間の距離は若干の距離を有している。この短い離間距離を、回動カム 5 7がさらに 3 3 ° 回動して閉角度位置 Yに達するまでの間にそれぞれ 0とする。

[0046] このように、カムフォロア 5 6が高トルク領域 Bを通過する際には、回動カム 5 7の回動角度と両開閉アーム 5 5の回動角度との間に大きなトルク比 (減速比）が得られる。言い換えれば、回動カム 5 7に高トルク領域 Bを設けたことで、回動カム 5 7に減速機の機能が付加されたことになる。

また、ここではシール機構として、高トルク領域 Bを有する回動カム方式を採用したので、サ一ポモータ、ハ一モニック減速機、コントローラなどの機器を組み込んだ高価な包装機 1 0を使用しなくても、例えば、安価な三相交流モータを利用し、高圧かつ同じタイミングで包装紙 Fの縦シール部 1 2 a、横シール部 1 2 bを熱シールすることができる。汎用の三相交流モータを使用すれば、カムに対して、力の制御（トルク制御）を行うことができる。また、汎用の三相交流モータにあっては、制御電流を d軸、 q軸の直交座標成分に分離して制御するべクトル制御が一般に知られている。このべクトル制御を利用することにより、カムに対して高速位置決め制御を行うことができる。その結果、低コストな包装機 1 0でありながら、これを高速運転した場合でも、未シール部分を有した包装体 1 2の発生頻度を低下させることができる。

[0047] 各カムフォロア 5 6の閉角度位置 Yへの到達後は、直ちに回動モータ 5 8 が所定回転速度で逆回動され、各カムフォロア 5 6が開角度位置 Xまでそれぞれ戻される。各カムフォロア 5 6が開角度位置 X、閉角度位置 Y、各角度位置 a〜 f に達したことは、対応する回動モータ 5 8に組み込まれたェンコ —ダ 5 9によりそれぞれ検知される。各エンコーダ 5 9からの検知信号に基づく、回動モータ 5 8の正転または逆転の制御は、制御盤 3 9の回動制御手段 3 9 bにより行なわれる。

[0048] 次に、上部が未封止状態の予備包装体 1 2 A内に、 4つのホッパ 1 5から、かやく Sをそれぞれ落下させて一まとめに充填する。続いて、予備包装体 1 2 Aの上端部を横シール形成部 1 4により封止する。そして、横シール切断部 1 7により横シール部 1 2 bを順次切断することで、連続的に包装体 1 2が製造される。なお、包装紙 Fの送りは、ローラ送り手段 5 0により行なわれる。

製造された包装体 1 2は、製品排出部 1 8により、次の梱包工程に、順次、移送される。

[0049] 本願発明は、三方シールの包装機に関するものである。三方シールは、市場に登場してかなりの年月が経っているが、シールの機構などはほとんど見直されることはなく、様々な問題点を抱えて使用されているのが現状であつた。一部のメーカからは新しい機構を持ったものも市場に投入されているものの、コスト的な問題や取り扱い■耐久性などの問題もあった。

そこで、本願発明に係る三方シールの包装機は、高安定、高精度でしかも低コスト化を図ったものである。すなわち、低コストの汎用の三相交流モータを使用することで、独自の力制御により高安定かつ理想的なシール制御を行うものである。また、独自のカム形状により、安定したシール機構を達成した。

産業上の利用可能性

[0050] 本発明に係るシーリング装置およびこれを用いた包装機は、粉粒体、塊体、液体の内容物を包装する包装体のシール部をシーリングするシーリング装置およびこれを用いて包装体を製造する包装機であって、粉粒体の食品や医薬品などを包装する包装体など、携帯性や利便性が高く、開封も容易となる包装体を低コス卜で高速に生産する場合に適している。

Claims

請求の範囲

[1 ] 回動軸を中心にして回動可能な開閉アームと、

この開閉アームの一端部に設けられ、熱融着シ一卜の重ね合わせ部分を押圧して熱シールするシ一リング部材と、

前記開閉アームの他端部に設けられたカムフォロアと、

このカムフォロアに当接されるカムと、

このカムを正逆移動させるモータとを備え、

前記カムには、前記カムフォロアの接触点の軌跡のうち、高トルク領域となる前記カムの正移動の終端部分に、前記熱融着シ一卜の重ね合わせ部分の最大シール圧力を発生させる高トルク発生用隆起部を設けたシーリング装置

[2] 前記カムが回動カムで、前記モータは前記カムを回転させる三相交流モータである請求項 1に記載のシーリング装置。

[3] 熱融着シ一卜からなる包装紙を供給する供給部と、

前記包装紙の縦両縁部を合掌状に合わせた縦シール部を熱シールして筒形状の予備包装体にする縦シール形成部と、

包装体を製造する途中の前記予備包装体の上下両端を熱シールして横シール部を形成する横シール形成部と、

内容物を貯留してこの内容物の所定量を落下させる内容物貯留部と、前記内容物貯留部から投下された内容物を前記予備包装体に供給する内容物供給部と、

上下両端の前記横シール部をカツタにより切断する横シール切断部と、これらが搭載される装置本体とを備えた包装機において、

前記縦シール形成部および横シール形成部として、請求項 1または請求項 2のシーリング装置を用いた包装機。