WO2013164985A1 - 製袋包装機 - Google Patents

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WO2013164985A1
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speed
transport speed
sealing
tubular packaging
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PCT/JP2013/062340
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涼 佐々木
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株式会社イシダ
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    • B29L2031/7128—Bags, sacks, sachets

Definitions

  • the present invention relates to a bag making and packaging machine, and in particular, a belt-like packaging material is formed into a tube shape with a homa, and an article is filled into a bag formed at the lower end of the tube, and then an upper opening portion of the bag and a subsequent succeeding portion.
  • the present invention relates to a so-called vertical bag making and packaging machine in which a horizontal seal is simultaneously applied to the bottom of a bag to separate the boundaries between the upper and lower bags.
  • Patent Document 1 There is a packaging machine disclosed in Japanese Patent No. 2540117.
  • the packaging machine disclosed in Patent Document 1 includes a conveying unit that lowers a tubular packaging material at a constant speed, a pair of seal jaws that are opposed to each other across the conveyance path of the tubular packaging material, and the pair of sealing jaws.
  • the left and right swivel arms that swivel the seal jaws inwardly and the rotation axes of the swivel arms are moved close to and away from each other, so-called D-shaped movements (hereinafter, this movement is referred to as D-motion).
  • Driving means for drawing a trajectory In the linear motion section of the D-motion, each sealing jaw is lowered integrally with the packaging material while pressing the tubular packaging material against each other, whereby a horizontal seal is placed on the tubular packaging material sandwiched between the sealing jaws.
  • the descending distance when each sealing jaw descends while pressing the tubular packaging material is It is the product of the descending speed (mm / second) of the material and the sealing time (second). Therefore, if the operation speed (number of bags / min) is constant, the lowering speed (mm / sec) becomes slower as the bag length (length in the bag transport direction) becomes shorter, and accordingly, at the time of sealing.
  • the descent distance is also shortened. For example, when the operation speed is 60 bags / minute and the sealing time is 100 milliseconds, the descending distances of the bag lengths of 200 mm and 100 mm are compared as shown in Table 1 below.
  • the D motion of the seal jaw is composed of four sections as shown in FIG. Since the movement trajectory of the left and right seal jaws is a plane object, only the movement trajectory of the right seal jaw is drawn in FIG. here, Sections A to B are sections where the return speed sealing jaws are decelerated to the packaging material transport speed, Sections B to C are sections where the seal jaws are lowered at a constant speed together with the packaging material. Sections C to D are sections where the sealing jaws are accelerated to the return speed. Sections D to A are sections where the sealing jaws are swung at a constant return speed. It is.
  • the present invention was developed in view of such problems, and provides a new bag making and packaging machine capable of packaging a bag having a shorter bag length than before without increasing the motor load. Is an issue.
  • the bag making and packaging machine applies a lateral seal to a bag formed at an end of the tubular packaging material at a constant cycle while continuously conveying the packaging material formed into a tube shape.
  • a bag making and packaging machine that includes at least control means for controlling the conveying speed of the tubular packaging material.
  • the control means sets the conveyance speed during the horizontal sealing of the tubular packaging material to a speed higher than the conveyance speed at other times.
  • the bag making and packaging machine is the packaging machine according to the first aspect, and further includes a conveying means, a pair of sealing jaws, and a pair of swivel arms.
  • a conveyance means conveys a tubular packaging material continuously downstream.
  • the pair of sealing jaws are disposed opposite to each other across the conveyance path of the tubular packaging material on the downstream side of the conveyance means.
  • the pair of swivel arms swivel the pair of seal jaws inward with respect to each other.
  • the control means moves the pair of sealing jaws together with the tubular packaging material pressed between them while moving the rotation axes of the pair of swing arms close to and away from each other.
  • a lateral seal is applied to the bag formed at the end of the material.
  • the bag making and packaging machine is the bag making and packaging machine according to the first aspect or the second aspect, and further includes input / display means.
  • the input / display means inputs an operation speed indicating the number of bags to be manufactured per unit time, a bag length, and a lateral seal time.
  • the control means controls the conveyance speed of the tubular packaging material based on the input value from the input / display means. Furthermore, the control means sets the transport speed of the tubular packaging material to a transport speed V2 that is faster than the average transport speed V1 obtained from the input operation speed and bag length during the horizontal sealing. Furthermore, the control means sets the conveyance speed after the horizontal sealing to a conveyance speed V0 that is slower than the average conveyance speed V1 so that the movement distance of the tubular packaging material within one cycle is constant.
  • the time required for one rotation of the sealing jaw is determined from the input operation speed, and the average conveyance speed V1 of the tubular packaging material is determined from the bag length. Is decided. Then, when the conveyance speed during the horizontal sealing of the tubular packaging material is changed from V1 to V2 as shown in FIG. 2, for example, the angular velocity in the section B to C of the sealing jaw (during horizontal sealing) The speed is switched to a speed ⁇ 1 that is faster than the speed ⁇ 0.
  • the movement distance in one cycle drawn by the dotted line graph before the change (that is, the area in one cycle surrounded by the dotted line and the time axis) and Since the moving distance within one cycle drawn by the solid line graph after the change (that is, the area within one cycle surrounded by the solid line and the time axis) must be the same, when the horizontal seal is finished
  • the return speed of the sealing jaw (the angular speed ⁇ 2 in the section D to A) must be made slower than the previous return speed to make the movement distance within one cycle equal.
  • the deviation between the angular velocity ⁇ 1 in the section B to C of the sealing jaw and the maximum angular speed ⁇ 2 in the section D to A becomes smaller, so that the motor load on the sealing jaw can be suppressed.
  • the bag making and packaging machine according to the fourth aspect of the present invention is the bag making and packaging machine according to the third aspect, further comprising setting means for manually setting the conveyance speed V2 to a value exceeding the average conveyance speed V1. Yes.
  • the bag making and packaging machine is the bag making and packaging machine according to the third aspect, further comprising a vertical sealing device.
  • the vertical sealing device performs sealing by applying a rotating metal belt for heat welding to a vertical joint of the tubular packaging material T.
  • the control means is based on the transport speed V2, the transport speed V0, the acceleration when the transport speed V0 is raised to the average transport speed V1, and the deceleration when the speed is reduced from the average transport speed V1 to the transport speed V0. Control the rotation speed of the metal belt.
  • control means can synchronize the rotational speed of the metal belt 62 with the conveying speed of the tube-shaped packaging material T, so that the tubular packaging material T is prevented from being deformed due to the speed deviation between the two. be able to.
  • the conveyance speed during the horizontal sealing of the tubular packaging material is set to a speed higher than the conveyance speed at other times, so the speed difference when the sealing jaw performs the D motion. Becomes smaller, and the motor load can be reduced. Therefore, since it becomes possible to wrap a bag having a shorter bag length without changing the existing hardware configuration, versatility as a packaging machine can be enhanced.
  • FIG. 3 shows the principal part explanatory drawing of the bag making packaging machine which concerns on one Embodiment of this invention.
  • the bag making and packaging machine 1 includes a cylinder 3, a houma 4, a conveying means 5, a vertical sealing device 6, and a horizontal sealing device 7.
  • the cylinder 3 is connected to the lower opening of the upper hopper 2.
  • the Houma 4 is wound around the outer periphery of the cylinder 3 with an interval through which the band-shaped packaging material passes.
  • the conveying means 5 is a pair of left and right, and conveys it downward while sucking the tubular packaging material T wound around the cylinder 3.
  • the vertical sealing device 6 heat welds both side edges of the tubular packaging material T wound around the cylinder 3.
  • the horizontal sealing device 7 is disposed below the vertical sealing device 6.
  • the side on which the vertical seal device 6 is disposed is the front side, and the direction orthogonal to the paper surface is the left-right direction.
  • a bag opening (not shown) for spreading the tubular packaging material T from the inside to the outside is provided at the lower end of the cylinder 3 so as to face in the left-right direction.
  • (2-2) Conveying means 5 The conveying means 5 conveys the tubular packaging material T downward while sucking the tubular packaging material T around the negative pressure chamber provided with an opening on the side in contact with the tubular packaging material T.
  • the conveying means 5 is provided on both the left and right sides of the tubular packaging material T so as to face each other so as to sandwich the tubular packaging material T from the left and right.
  • the vertical sealing device 6 has a metal belt 62 that circulates around the heater 61 in the direction of the arrow, and heat-welds continuously while pressing both side edges of the tubular packaging material T wound around the cylinder 3 against the cylinder 3. A vertical seal is applied to the joint of the packaging material T.
  • the horizontal sealing device 7 applies horizontal horizontal sealing to the tubular packaging material T while pressing and separating the pair of front and rear sealing jaws 71, 71, and opens the upper opening of the lower end bag b and the lower portion of the subsequent bag. At the same time, cut the border.
  • the horizontal seal device 7 has a pair of seal jaws 71, 71, swivel arms 72 to 72, and a reciprocating motion mechanism 8.
  • the pair of seal jaws 71 and 71 are disposed to face each other in the front-rear direction.
  • the pivot arms 72 to 72 pivot the seal jaws 71 and 71 inwardly with respect to each other.
  • the reciprocating operation mechanism 8 moves the rotating shafts 73 and 73 of the respective swing arms 72 to 72 close to and away from each other.
  • FIG. 4 shows a plan view of the lateral sealing device 7.
  • a pair of front and rear sealing jaws 71, 71 are attached to base members 74, 74, respectively. Both ends of each of the base members 74 and 74 are rotatably attached to the respective distal end portions of the left and right turning arms 72 to 72 via shafts 72a to 72a.
  • linear bearings 76 to 76 through which connecting rods 75 and 75 are inserted are respectively attached to upper ends of both ends of the base members 74 and 74.
  • the reciprocating mechanism 8 includes a front left bearing portion 81, a front right bearing portion 82, an outer frame 83, a rear left bearing portion 81, a rear right bearing portion 82, and an inner frame 84. And a turnbuckle 85 and a servo motor M3.
  • the outer frame 83 is a U-shaped member in plan view that connects the left and right bearing portions 81 and 82 to each other.
  • the inner frame 84 is a U-shaped member in plan view that connects the left and right bearing portions 81 and 82 to each other.
  • the turnbuckle 85 is attached between the connecting portions 83a and 84a of the inner and outer frames 83 and 84 to bring the frames 83 and 84 close to and away from each other.
  • the servo motor M3 rotates the turnbuckle 85 forward and backward.
  • the servo motor M3 causes the turnbuckle 85 to rotate forward and backward to move the inner and outer frames 83 and 84 close to and away from each other, and at the same time, a pair of front and rear bearing portions 81, 82, 81, 82 connected to the frames 83, 84.
  • the pair of front and rear rotating shafts 73 to 73 and the swivel arms 72 to 72 incorporated therein are moved close to and away from each other, so that the seal jaws 71 and 71 draw a D-shaped motion locus.
  • Front left and right bearing portions 81 and 82 and a U-shaped outer frame 83 connecting them are slidably attached to a main body frame (not shown), and the rear left and right bearing portions 81 and 82 are arranged on the outer frame. It is slidably attached to 83.
  • the outer frame 83 is shown outside the inner frame 84, but the inner and outer frames 83, 84 are vertically stacked to save space. That is, the outer frame 83 is composed of two upper and lower shafts, and the left and right bearing portions 81 and 82 are slidably attached between the shafts. Further, an inner frame 84 is configured by connecting one parallel shaft provided between the upper and lower shafts to the left and right bearing portions 81 and 82 on the rear side.
  • the right rotary shafts 73 and 73 are connected to the output shafts of the Schmitt couplings 86 and 86, and the input shafts of the couplings 86 and 86 have a pair of meshing gears.
  • the rotating shafts 87 and 87 are connected.
  • One gear 87 is connected to the servo motor M2, and the gears 87 and 87 rotate inward with respect to each other.
  • the Schmitt couplings 86 and 86 are well-known power transmission mechanisms with different shaft centers. With this transmission function, even if the bearing portions 82 and 82 are moved close to and away from each other, a constant rotational torque is applied to the swivel arms 72 to 72. Is transmitted.
  • FIG. 5 is a control block diagram of the bag making and packaging machine 1 according to the present embodiment.
  • the control means 9 which controls the whole packaging machine is comprised with the microcomputer, the input / display means 10 comprised with the touch panel there, the conveyance means 5 which conveys the tubular packaging material T, A vertical sealing device 6 and a horizontal sealing device 7 are connected to each other.
  • the control means 9 Considering various constraints and the load characteristics of the servo motor M2, the conveying speed of the tubular packaging material T at the time of sealing, the linear distance in the section B to C, the angular speed ⁇ 1, the angular speed in the sections A to B, C to The calculation means 91 calculates the angular velocity in the D section and the angular velocity ⁇ 2 in the D to A sections.
  • the time required for one rotation of the pair of sealing jaws 71 and 71 (one cycle time shown in FIG. 2) is determined, and the average transport speed V1 of the tubular packaging material T (see FIG. 2) is also determined. Therefore, the conveyance speed of the B-C section of the tubular packaging material T is changed from V1 to V2, for example, as shown in FIG. 2, and the angular speed of the seal jaw B-C section is changed from ⁇ 0 to ⁇ 1 accordingly.
  • the seal jaw 71 Since the moving distance within one cycle to be drawn (that is, the area within one cycle surrounded by the solid broken line and the time axis) is equal, the seal jaw 71, under mechanical and electrical constraints. 71 B The angular velocity ⁇ 1 in the section B to C of the sealing jaw that minimizes the difference between the angular speed ⁇ 1 in the section C and the angular speed ⁇ 2 in the sections D to A is obtained, and based on this, the conveyance speed V when sealing the tubular packaging material T is obtained. Ask for.
  • the mechanical constraint condition is, for example, the maximum linear distance of B to C sections that can be taken in the D motion
  • the electrical constraint condition is, for example, the highest specified for the servo motor M2.
  • the rotation speed and the allowable load fluctuation rate are, for example, the maximum linear distance of B to C sections that can be taken in the D motion
  • the electrical constraint condition is, for example, the highest specified for the servo motor M2.
  • the transport speed V2 of the B to C section of the tubular packaging material T is determined, the transport speed V0 of the C to B section, the acceleration when rising from V0 to V1, and the deceleration from V1 to V0 are accordingly accompanied. Since the deceleration at that time is determined, the calculation means 91 transfers them as control parameters to the driver 51 of the transport means 5 and the driver 63 of the vertical seal device 6. The reason for transferring to the vertical sealing device 6 is to synchronize the conveyance speed of the metal belt 62 with the conveyance speed of the tubular packaging material T.
  • the calculation means 91 causes the swing arm 72 of the minute arm unit time when the sealing jaws 71 and 71 are lowered by a certain distance.
  • the angular velocity and the horizontal movement distance and velocity of the rotary shaft 73 are obtained and stored as the control parameters of the servo motor M2 for the swing arm in the section B to C and as the control parameters of the servo motor M3 for moving the rotary shaft. To do.
  • the calculation means 91 obtains the angular acceleration in the C to B section, the angular velocity in the D to A section, and the angular deceleration in the A to B section of the swivel arm 72, and uses these obtained control parameters and angular velocities for the swivel arm.
  • the control parameter of the servo motor M3 for moving the rotation axis is transferred to the driver 78 of the servo motor M3 for moving the rotation axis.
  • the conveying means 5 stands by in close contact with the side surface of the tubular packaging material T, and the sealing jaws 71 and 71 of the lateral sealing device 7 move to the home position and wait, and are heated to the set temperature. Maintained.
  • control means 9 calculates the control parameters and angular velocities described above using the calculation means 91, and outputs them to each driver. Transfer to 51, 63, 77, 78 and set.
  • the metal belt 62 of the vertical sealing device 6 is brought into close contact with the tubular packaging material T, and subsequently, the metal belt 62 and the conveying means 5 are connected.
  • the pull-down belt starts to rotate synchronously.
  • the sealing jaws 71 and 71 waiting at the home position draw a D-shaped movement locus shown in FIG. 1 based on the set control parameter and angular velocity while turning inwardly with respect to each other.
  • the conveying means 5 and the metal belt 62 are accelerated in the running section immediately before entering the B to C section, and become a high conveying speed V2 in the B to C section, and the tubular packaging material T is set at the conveying speed V2. Carry only for the sealing time.
  • the vehicle decelerates to a slow speed V0, and when that speed V0 is reached, it is maintained for a predetermined time.
  • the sealing jaws 71 and 71 perform a horizontal seal on the bag b formed at the lower end of the tubular packaging material T while drawing a D-shaped movement trajectory. Since the speed difference of 1 is smaller as described above, the load on the servo motor M2 for turning the speed difference is also reduced.
  • the control means 9 is used when the conveyance speed V2, the conveyance speed V0, the acceleration when the conveyance speed V0 is raised from the average conveyance speed V1, and the average conveyance speed V1 is decelerated from the conveyance speed V0. Based on the deceleration, the rotational speed of the metal belt 62 of the vertical sealing device 6 is controlled. As a result, the control means 9 can synchronize the rotation speed of the metal belt 62 with the conveying speed of the tubular packaging material T, and can prevent the tubular packaging material T from being deformed due to the speed deviation between the two.
  • the present invention can be similarly applied to a horizontal type bag making and packaging machine that fills a bag while conveying an article in a horizontal direction by a conveyor.
  • the calculation means 91 automatically determines the transport speed V2 of the tubular packaging material, but instead of this, the transport speed V2 is set to the average transport speed V1 via the setting means. You may make it set manually to the value exceeding. For example, if the conveyance speed at the time of sealing is changed to 2 times or an arbitrary value such as 250% is manually set, the conveyance speed V2 at the time of sealing and the sealing jaws 71 and 71 The angular velocity in each section may be automatically calculated. Even in that case, it goes without saying that mechanical and electrical constraints are imposed.
  • the heating block is speed controlled so as to be the same speed as the packaging material while in contact with the packaging material.
  • the lowering control is performed so that it is faster during horizontal sealing and slower at other times.
  • the time for which the heating block is in contact with the packaging material is shortened at the time of horizontal sealing, and it is longer at other times.
  • the vertical sealing by the heating block places the heating block on the previous vertical sealing portion. Since the next vertical seal is applied while the layers are overlapped, even if the vertical seal time at the time of horizontal seal is shortened, the vertical seal time at other times is compensated for it, so that seal failure does not occur.

Abstract

モータ負荷を増大させずに、これまでよりも袋長さの短いものを包装することができる新たな製袋包装機を提供する。チューブ状包材（Ｔ）を連続的に搬送しながら、チューブ状包材（Ｔ）の搬送経路を挟んで対向配置された一対のシールジョー（７１，７１）をＤモーションさせることにより、チューブ状包材（Ｔ）の下端に形成された袋に横シールを施すようにした製袋包装機（１）において、チューブ状包材（Ｔ）の横シール時の搬送速度を、それ以外の時の搬送速度よりも速くなるように設定する。

Description

製袋包装機
　本発明は、製袋包装機に関し、特に帯状包材をホーマでチューブ状に成形し、そのチューブの下端に形成された袋内に物品を充填した後、その袋の上部開口部とそれに続く後続袋の底とに同時に横シールを施して上下の袋の境目を分離するようにしたいわゆる縦型の製袋包装機に関する。
　スナック菓子類を高速で充填包装する包装機として、縦型ピロー包装機が知られているが、その中でも包材を連続的に下降させながら横シールを施す高速タイプの装置として、例えば、特許文献１（特許第２５４０１１７号公報）に開示された包装機がある。
　この特許文献１に開示された包装機は、チューブ状の包材を一定速度で下降させる搬送手段と、そのチューブ状包材の搬送経路を挟んで対向配置した一対のシールジョーと、その一対のシールジョーを互いに内向きに旋回させる左右の旋回アームと、各旋回アームの回転軸を互いに近接離反させて、各シールジョーに所謂Ｄ字型の運動（以下、この運動をＤモーションと称する。）軌跡を描かせる駆動手段と、を備えている。そして、このＤモーションの直線運動区間において、各シールジョーがチューブ状包材を互いに押圧しながら包材と一体となって下降することにより、各シールジョー間に挟んだチューブ状包材に横シールを施すようにしている。
　ところで、この特許文献１に開示された包装機では、包材を一定速度で下降させることを前提としているから、各シールジョーがチューブ状包材を押圧しながら下降するときの下降距離は、包材の下降速度（ｍｍ／秒）とシール時間（秒）との積となる。そのため、運転速度（袋数／分）が一定であると、袋長さ（袋の搬送方向長さ）が短くなるに連れて下降速度（ｍｍ／秒）が遅くなり、それに伴ってシール時の下降距離も短くなる。例えば、運転速度が６０袋／分、シール時間が１００ｍ秒の場合の袋長さ２００ｍｍと１００ｍｍのそれぞれの下降距離を比較すると、下記表１のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　そして、シールジョーのＤモーションは、図１に示すように、４つの区間から構成されている。なお、左右のシールジョーの運動軌跡は面対象になるため、図１では、紙面に向かって右側のシールジョーの運動軌跡のみを描いている。ここで、
　　　Ａ～Ｂ区間は、復帰速度のシールジョーを包材の搬送速度まで減速する区間、
　　　Ｂ～Ｃ区間は、シールジョーが包材と一体となって一定速度で下降する区間、
　　　Ｃ～Ｄ区間は、シールジョーを復帰速度まで加速する区間、
　　　Ｄ～Ａ区間は、シールジョーを一定の復帰速度で旋回させる区間、
である。そして、シールジョーは、Ｂ～Ｃ区間のシールを終えると、次のシールに備えてＣ地点からＢ地点まで素早くリターンしなければならないから、シール時のＢ～Ｃ区間の平均角速度ω１と、リターン時のＤ～Ａ区間の角速度ω２とを比較すると、両者の間には次の関係が成立する。　　　　ω１＜ω２
　そのため、袋長さが短くなるに連れて、シール時のＢ～Ｃ区間の移動角度θ１は小さくなり、その間の平均角速度ω１は遅くなるが、これに反してリターン時のＣ～Ｂ区間の移動角度（３６０°－θ１）は大きくなり、その間の最大角速度ω２は速くなる。したがって、袋長さが短くなるに連れて、シール時の角速度ω１とリターン時の最大角速度ω２との差が大きくなり、それに伴ってモータ負荷が増大するという問題があった。
　本発明は、このような問題に鑑みて開発したもので、モータ負荷を増大させずに、これまでよりも袋長さの短いものを包装することができる新たな製袋包装機を提供することを課題とする。
　本発明の第１観点に係る製袋包装機は、チューブ状に成形された包材を連続的に搬送しながら該チューブ状包材の端部に形成された袋に一定サイクルで横シールを施していく製袋包装機であって、少なくともチューブ状包材の搬送速度を制御する制御手段を備えている。制御手段は、チューブ状包材の横シール中の搬送速度を、それ以外のときの搬送速度よりも速い速度に設定する。
　この製袋包装機では、チューブ状包材の横シール中の搬送速度が速くなると、それに伴って横シール中のシールジョーの移動速度も速くなる。しかし、一定サイクルで横シールを施していくためには、シールジョーの移動速度が速くなった分だけ、それを元の位置に戻すリターン速度は、これまでの速度よりも遅くしなければならない。その結果、シールジョーの横シール中の移動速度とリターン時の移動速度との速度差が縮まるから、シールジョーのモータ負荷を抑えることができるのである。
　本発明の第２観点に係る製袋包装機は、第１観点に係る包装機であって、搬送手段と、一対のシールジョーと、一対の旋回アームとをさらに備えている。搬送手段は、チューブ状包材を下流側へ連続的に搬送する。一対のシールジョーは、搬送手段の下流側において、チューブ状包材の搬送経路を挟んで対向配置されている。一対の旋回アームは、一対のシールジョーを互いに内向きに旋回させる。また、制御手段は、一対の旋回アームの各回転軸を互いに近接離反させながら、一対のシールジョーを、それらの間に押圧するチューブ状包材と一体となって移動させることにより、チューブ状包材の端部に形成された袋に横シールを行う。
　この製袋包装機では、つまりＤモーションタイプの包装機では、図１に示すＢ～Ｃ区間の直線工程において、設定されたシール時間の下で、包材の搬送速度を上げていくと、Ｂ～Ｃ区間の直線距離は、次第に伸びる。例えば、表１において、袋長さ１００ｍｍの搬送速度を１００ｍｍ／秒から２００ｍｍ／秒に上げると、Ｂ～Ｃ区間の直線距離は、１０ｍｍから２０ｍｍに伸びる。そのため、図２に示すように、包材の搬送速度をシール時のＢ～Ｃ区間で速くし、それ以外の時で遅くすると、シールジョーのＢ～Ｃ区間の移動角度θ１は大きくなり、その間の平均角速度ω１は速くなる。一方、シールジョーがリターンする時のＣ～Ｂ区間の移動角度（３６０°－θ１）は小さくなるから、その間の最大角速度ω２は、より遅くなる。したがって、図２に示すように、チューブ状包材のシール時の搬送速度を、それ以外の時の搬送速度よりも速くすると、シールジョーのＢ～Ｃ区間の角速度ω１と、Ｄ～Ａ区間の最大角速度ω２との偏差は、これまでのものよりも小さくなるから、シールジョーのモータ負荷を抑えることができるのである。
　本発明の第３観点に係る製袋包装機は、第１観点または第２観点に係る製袋包装機であって、入力・表示手段をさらに備える。入力・表示手段は、単位時間当たりに製造する袋数を表す運転速度、袋長さ、および横シール時間を入力する。また、制御手段は、入力・表示手段からの入力値に基づいてチューブ状包材の搬送速度を制御する。さらに、制御手段は、横シール中はチューブ状包材の搬送速度を入力された運転速度および袋長さから求まる平均搬送速度Ｖ１よりも速い搬送速度Ｖ２に設定する。さらに、制御手段は、横シール後は搬送速度をチューブ状包材の１サイクル内の移動距離が一定となるように平均搬送速度Ｖ１よりも遅い搬送速度Ｖ０に設定する。
　この製袋包装機では、例えば、入力された運転速度からシールジョーの１回転に要する時間（図２に示す１サイクル時間）が決まり、袋長さからは、チューブ状包材の平均搬送速度Ｖ１が決まる。そして、チューブ状包材の横シール中の搬送速度を、例えば、図２のようにＶ１からＶ２に変更すると、それに伴って、シールジョーのＢ～Ｃ区間（横シール中）の角速度は、これまでの速度ω０よりも速い速度ω１に切り替わる。しかし、１サイクル時間を一定にするには、変更前の一点鎖線の折れ線グラフが描く１サイクル内の移動距離（すなわち、一点鎖線の折れ線と時間軸とで囲まれた１サイクル内の面積）と、変更後の実線の折れ線グラフが描く１サイクル内の移動距離（すなわち、実線の折れ線と時間軸とで囲まれた１サイクル内の面積）とを同一にしなければならないから、横シールが終了すると、シールジョーのリターン速度（Ｄ～Ａ区間の角速度ω２）をこれまでのリターン速度よりも遅くして、１サイクル内の移動距離を等しくしなければならない。その結果、シールジョーのＢ～Ｃ区間の角速度ω１と、Ｄ～Ａ区間の最大角速度ω２との偏差は、より小さくなるから、シールジョーのモータ負荷を抑えることができるのである。
　本発明の第４観点に係る製袋包装機は、第３観点に係る製袋包装機であって、搬送速度Ｖ２を、平均搬送速度Ｖ１を超える値に手動で設定する設定手段をさらに備えている。
　本発明の第５観点に係る製袋包装機は、第３観点に係る製袋包装機であって、縦シール装置をさらに備える。縦シール装置は、チューブ状包材Ｔの縦の合わせ目に、回転する加熱溶着用の金属ベルトを当ててシールを行う。制御手段は、搬送速度Ｖ２、搬送速度Ｖ０、搬送速度Ｖ０から平均搬送速度Ｖ１まで立ち上げるときの加速度、及び平均搬送速度Ｖ１から搬送速度Ｖ０まで減速するときの減速度に基づいて、縦シール装置の金属ベルトの回転速度を制御する。
　この製袋包装機では、制御手段は、金属ベルト６２の回転速度をチューブ状包材Ｔの搬送速度に同期させることができるので、両者の速度ズレによるチューブ状包材Ｔの型崩れを防止することができる。
　本発明に係る製袋包装機では、チューブ状包材の横シール中の搬送速度を、それ以外の時の搬送速度よりも速い速度に設定したので、シールジョーがＤモーションを行うときの速度差がより小さくなって、モータ負荷を軽減することができる。したがって、既設のハード構成を変更することなく、袋長さがより短いものでも包装できるようになるから、包装機としての汎用性を高めることができる。
Ｄモーションの動作説明図。 チューブ状包材の搬送速度とシールジョーの角速度のタイミングチャート。 本発明の一実施形態に係る製袋包装機の要部説明図。 横シール装置の構成概略図。 製袋包装機の制御ブロック図。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
　（１）製袋包装機１の全体構成
　図３は、本発明の一実施形態に係る製袋包装機の要部説明図を示す。図３において、製袋包装機１は、シリンダ３と、ホーマ４と、搬送手段５と、縦シール装置６と、横シール装置７とを備えている。シリンダ３は、上部ホッパ２の下部開口部に連結される。ホーマ４は、そのシリンダ３の外周に帯状包材が通る間隔を開けて巻かれている。搬送手段５は、左右一対であり、シリンダ３に巻かれたチューブ状包材Ｔを吸引しながらそれを下方へ搬送する。縦シール装置６は、シリンダ３に巻かれたチューブ状包材Ｔの両側縁を互いに熱溶着する。横シール装置７は、縦シール装置６の下方に配置されている。
　この図３において、縦シール装置６が配置された側を前側とし、紙面と直交する方向を左右方向とする。
　（２）詳細構成
　（２－１）シリンダ３及びホーマ４
　ホーマ４は、帯状包材をガイドロール４１の下から自身の表面を通らせてシリンダ３に巻き付けチューブ状に成形する。シリンダ３及びホーマ４は、チューブ状包材Ｔの両側縁がシリンダ３の前側で重ね合わせる。その上から後述する縦シール装置６で加圧加熱することにより、チューブ状包材Ｔの合わせ目が縦シールされるようになっている。
　なお、シリンダ３の下端部には、チューブ状包材Ｔを内側から外側へ広げるための図示しない袋開きが左右方向に対向するように設けられている。
　（２－２）搬送手段５
　搬送手段５は、チューブ状包材Ｔと接する側に開口部が設けられた負圧チャンバの周りを穴開きベルトが周回することにより、チューブ状包材Ｔを吸引しながら下方へ搬送する。また、搬送手段５は、前記チューブ状包材Ｔの左右両側に、そのチューブ状包材Ｔを左右から挟み込むように、互いに対向させて設けられている。
　（２－３）縦シール装置６
　縦シール装置６は、ヒータ６１の回りを金属ベルト６２が矢印方向に周回し、シリンダ３に巻かれたチューブ状包材Ｔの両側縁をシリンダ３に押し付けながら連続的に加熱溶着して、チューブ状包材Ｔの合わせ目に縦シールを施す。
　（２－４）横シール装置７
　横シール装置７は、前後一対のシールジョー７１，７１を圧接離反させながらチューブ状包材Ｔに水平方向の横シールを施して、下端の袋ｂの上部開口部と、それに続く後続袋の下部を同時に横シールした後、その境目をカットする。
　横シール装置７は、一対のシールジョー７１，７１と、旋回アーム７２～７２と、往復運動機構８とを有している。一対のシールジョー７１，７１は、前後方向に対向配置されている。旋回アーム７２～７２は、各シールジョー７１，７１を互いに内向きに旋回させる。往復運転機構８は、各旋回アーム７２～７２のそれぞれの回転軸７３，７３を互いに近接離反させる。
　（２－４－１）シールジョー７１，７１
　図４は、横シール装置７の平面図を示したものである。図４において、前後一対のシールジョー７１，７１は、ベース部材７４，７４にそれぞれ取り付けられる。各ベース部材７４，７４の両端は、左右の旋回アーム７２～７２の各先端部に軸７２ａ～７２ａを介して回動自在に取り付けられている。
　（２－４－２）旋回アーム７２～７２
　左側旋回アーム７２，７２の各回転軸７３，７３は、左側の前後の軸受部８１，８１にそれぞれ取り付けられている。右側旋回アーム７２，７２の各回転軸７３，７３は、右側の前後の軸受部８２，８２にそれぞれ取り付けられている。
　また、各ベース部材７４，７４の両端上部には、連結ロッド７５，７５が挿通されたリニアベアリング７６～７６がそれぞれ取り付けられている。これにより、旋回アーム７２～７２が回転軸７３～７３の周りに互いに内向きに旋回しても、ベース部材７４，７４とそれに連結されたシールジョー７１，７１が水平姿勢に維持されるようになっている。
　（２－４－３）往復運転機構８
　往復運動機構８は、前側の左軸受部８１と、同じく前側の右軸受部８２と、外側フレーム８３と、後側の左軸受部８１と、同じく後側の右軸受部８２と、内側フレーム８４と、ターンバックル８５と、サーボモータＭ３とを有している。外側フレーム８３は、左右の軸受部８１，８２を互いに連結する平面視コの字状の部材である。内側フレーム８４は、左右の軸受部８１，８２を互いに連結する平面視コの字状の部材である。ターンバックル８５は、これら内外フレーム８３，８４のそれぞれの連結部８３ａ，８４ａ間に取り付けられて、各フレーム８３，８４を互いに近接離反させる。サーボモータＭ３は、そのターンバックル８５を正転・逆転させる。
　このサーボモータＭ３が、ターンバックル８５を正転・逆転させ、内外フレーム８３，８４を互いに近接離反させると同時に、各フレーム８３，８４に連結された前後一対の軸受部８１，８２、８１，８２並びにそこに組み込まれた前後一対の回転軸７３～７３と旋回アーム７２～７２を互いに近接離反させて、シールジョー７１，７１にＤ字型の運動軌跡を描かせる。
　前側の左右の軸受部８１，８２と、これらを連結するコの字状の外側フレーム８３は、図示しない本体フレームにスライド自在に取り付けられ、後側の左右の軸受部８１，８２は、外側フレーム８３に対してスライド自在に取り付けられている。
　なお、図４では、理解し易くするため、外側フレーム８３を内側フレーム８４の外側に記載しているが、内外フレーム８３，８４を上下に重ねて省スペース化が図られている。すなわち、外側フレーム８３を上下２本のシャフトで構成し、そのシャフト間に後側の左右の軸受部８１，８２をそれぞれスライド自在に取り付けている。また、その後側の左右の軸受部８１，８２に、上下のシャフト間に設けた１本の平行シャフトを連結して内側フレーム８４を構成している。
　４本の回転軸７３～７３の内、右側の回転軸７３，７３には、シュミットカップリング８６，８６の出力軸が連結され、そのカップリング８６，８６の入力軸には、一対の噛み合いギヤ８７，８７の回転軸が連結されている。また、一方のギヤ８７は、サーボモ－タＭ２に連結されて、各ギヤ８７，８７が互いに内向きに回転するようになっている。
　なお、シュミットカップリング８６，８６は、周知の軸芯違いの動力伝達機構であって、この伝達機能により、軸受部８２，８２が互いに近接離反しても旋回アーム７２～７２に一定の回転トルクが伝達されるようになっている。
　（２－５）制御手段９
　図５は、本実施形態に係る製袋包装機１の制御ブロック図である。図５において、包装機全体を制御する制御手段９は、マイクロコンピュータで構成されており、そこにタッチパネルで構成された入力・表示手段１０と、チューブ状包材Ｔを搬送する搬送手段５と、縦シール装置６と、横シール装置７とがそれぞれ接続されている。
　入力・表示手段１０から、例えば、運転速度（袋数／分）、袋長さ（ｍｍ）、シール時間（ｍ秒）等が入力されると、制御手段９は、横シール装置７の機械的な制約条件と、サーボモータＭ２の負荷特性とを考慮しながら、シール時のチューブ状包材Ｔの搬送速度と、Ｂ～Ｃ区間の直線距離、角速度ω１、Ａ～Ｂ区間の角速度、Ｃ～Ｄ区間の角速度、Ｄ～Ａ区間の角速度ω２とを演算手段９１で算出する。
　すなわち、運転速度が決まれば、一対のシールジョー７１，７１の１回転に要する時間（図２に示す１サイクル時間）が決まり、チューブ状包材Tの平均搬送速度Ｖ１（図２参照）も決まるから、チューブ状包材ＴのＢ～Ｃ区間の搬送速度を、例えば、図２のようにＶ１からＶ２に変更し、それに伴ってシールジョーのＢ～Ｃ区間の角速度がω０からω１に変わったとしても、変更前の一点鎖線の折れ線グラフが描く１サイクル内の移動距離（すなわち、一点鎖線の折れ線と時間軸とで囲まれた１サイクル内の面積）と、変更後の実線の折れ線グラフが描く１サイクル内の移動距離（すなわち、実線の折れ線と時間軸とで囲まれた１サイクル内の面積）とは、等しくなるから、機械的、電気的な制約条件の下で、シールジョー７１，７１のＢ～Ｃ区間における角速度ω１と、Ｄ～Ａ区間における角速度ω２との差が最小となるシールジョーのＢ～Ｃ区間における角速度ω１を求め、それに基づいて、チューブ状包材Ｔのシール時の搬送速度Ｖを求める。
　ここで、機械的な制約条件とは、例えば、Ｄモーションにおいて、取り得るＢ～Ｃ区間の最大直線距離のことであり、電気的な制約条件とは、例えば、サーボモータＭ２に規定された最高回転速度と、許容負荷変動率である。
　こうして、チューブ状包材ＴのＢ～Ｃ区間の搬送速度Ｖ２が決まれば、それに伴ってＣ～Ｂ区間の搬送速度Ｖ０と、Ｖ０からＶ１まで立ち上げるときの加速度と、Ｖ１からＶ０まで減速するときの減速度が決まるから、演算手段９１は、それらを制御パラメータとして搬送手段５のドライバ５１と縦シール装置６のドライバ６３とに転送する。縦シール装置６にも転送するのは、金属ベルト６２の搬送速度をチューブ状包材Ｔの搬送速度に同期させるためである。
　また、Ｂ～Ｃ区間においては、シールジョー７１，７１が等速で降下するから、演算手段９１は、シールジョー７１，７１を一定距離だけ降下させたときの微小単位時間毎の旋回アーム７２の角速度と、回転軸７３の水平移動距離と速度とを求め、それらをＢ～Ｃ区間における旋回アーム用のサーボモータＭ２の制御パラメータとして、また、回転軸移動用のサーボモータＭ３の制御パラメータとして記憶する。
　さらに、演算手段９１は、旋回アーム７２のＣ～Ｂ区間の角加速度、Ｄ～Ａ区間の角速度、Ａ～Ｂ区間の角減速度を求め、得られたこれらの制御パラメータや角速度を旋回アーム用のサーボモータＭ２のドライバ７７に転送する。また、回転軸移動用のサーボモータＭ３の制御パラメータについては、これを回転軸移動用のサーボモータＭ３のドライバ７８に転送する。
　（３）製袋包装機１の動作
　次に、この実施形態に係る製袋包装機１の動作を図面に基づいて説明する。オペレータは、図５の入力・表示手段１０を操作して、製袋包装機１を運転待機状態に設定する。この状態では、縦シール装置６がチューブ状包材Ｔから離れた位置に待機するとともに、ヒータ６１が加熱されて設定温度に維持される。
　また、搬送手段５は、チューブ状包材Ｔの側面に密着した状態で待機し、横シール装置７のシールジョー７１，７１は、ホームポジションに移動して待機するとともに、加熱されて設定温度に維持される。
　続いて、入力・表示手段１０から運転速度、袋長さ、シール時間等が入力されると、制御手段９は、演算手段９１を使って前述の制御パラメータや角速度を算出し、それらを各ドライバ５１、６３、７７、７８に転送してセットする。
　そして、入力・表示手段１０に表示された図示しない運転キーが操作されると、縦シール装置６の金属ベルト６２がチューブ状包材Ｔに密着し、続いて、金属ベルト６２と搬送手段５のプルダウンベルトが同期して回転し始める。
　そして、ホームポジションに待機したシールジョー７１，７１は、互いに内向きに旋回しながら、設定された制御パラメータや角速度に基づいて、図１に示すＤ字型の移動軌跡を描いていく。その際、搬送手段５と金属ベルト６２は、Ｂ～Ｃ区間に入る直前の助走区間において加速しながらＢ～Ｃ区間で速い搬送速度Ｖ２となり、その搬送速度Ｖ２でチューブ状包材Ｔを設定されたシール時間だけ搬送していく。
　そして、Ｂ～Ｃ区間を過ぎると、遅い速度Ｖ０まで減速し、その速度Ｖ０になれば、それを所定時間維持していく。
　こうして、シールジョー７１，７１は、Ｄ字型の運動軌跡を描きながら、チューブ状包材Ｔの下端部に形成された袋ｂに横シールを施していくが、１サイクル中のシールジョー７１，１の速度差は、前述のように、より小さくなっているから、これを旋回させるサーボモ－タＭ２の負荷も軽減される。
　（４）特徴
　（４－１）
　製袋包装機１では、チューブ状包材Ｔの横シール中の搬送速度が速くなると、それに伴って横シール中の一対のシールジョー７１，７１の移動速度も速くなる。そして、一定サイクルで横シールを施していくために、一対のシールジョー７１，７１の移動速度が速くなった分だけ、それを元の位置に戻すリターン速度をこれまでの速度よりも遅くしている。その結果、一対のシールジョー７１，７１の横シール中の移動速度とリターン時の移動速度との速度差が縮まり、一対のシールジョー７１，７１のモータ負荷を抑えることができる。
　（４－２）
　製袋包装機１では、図２に示すように、チューブ状包材のシール時の搬送速度を、それ以外の時の搬送速度よりも速くすると、シールジョーのＢ～Ｃ区間の角速度ω１と、Ｄ～Ａ区間の最大角速度ω２との偏差は、これまでのものよりも小さくなるから、一対のシールジョー７１，７１のモータ負荷を抑えることができる。
　（４－３）
　製袋包装機１では、図２に示すように、一対のシールジョー７１，７１のＢ～Ｃ区間の角速度ω１と、Ｄ～Ａ区間の最大角速度ω２との偏差は、より小さくなるから、シールジョーのモータ負荷を抑えることができる。
　（４－４）
　この製袋包装機１では、制御手段９が、搬送速度Ｖ２、搬送速度Ｖ０、搬送速度Ｖ０から平均搬送速度Ｖ１まで立ち上げるときの加速度、及び平均搬送速度Ｖ１から搬送速度Ｖ０まで減速するときの減速度に基づいて、縦シール装置６の金属ベルト６２の回転速度を制御する。その結果、制御手段９は、金属ベルト６２の回転速度をチューブ状包材Ｔの搬送速度に同期させることができ、両者の速度ズレによるチューブ状包材Ｔの型崩れを防止することができる。
　（５）変形例
　以上、この発明の一実施形態を縦型の製袋包装機に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。
　（５－１）
　例えば、物品をコンベアで水平方向に搬送しながら袋内に充填する横型の製袋包装機であっても、同様に適用可能である。
　（５－２）
　また、この実施形態においては、演算手段９１でチューブ状包材の搬送速度Ｖ２を自動的に求めるようにしたが、これに代えて、設定手段を介して、搬送速度Ｖ２を平均搬送速度Ｖ１を超える値に手動で設定するようにしてもよい。例えば、シール時の搬送速度を２倍に変更するとか、あるいは、２５０％等と、任意の値を手動で設定すれば、それに応じて、シール時の搬送速度Ｖ２と、シールジョー７１，７１の各区間における角速度とが自動計算されるようにしてもよい。その場合でも、機械的、電気的な制約条件が課されることは言うまでもない。
　（５－３）
　また、この実施形態では、縦シール装置６として、金属ベルト６２をチューブ状包材Ｔと一体となって走行させる装置を挙げたが、これに代えて、チューブ状包材Ｔに沿って一定距離下降しながら縦シールを施しては、元の位置まで上昇復帰する、所謂ＢＯＸモーションを行う加熱ブロックを設けてもよい。
　この場合の加熱ブロックは、包材と接している間は、包材と同じ速度となるように速度制御される。すなわち、横シール時には速く、それ以外の時には遅くなるように下降制御される。
　そのため、加熱ブロックが包材と接している時間は、横シール時では短くなり、それ以外の時では、長くなるが、加熱ブロックによる縦シールは、前回の縦シール部分の上に加熱ブロックを一部重ねながら次回の縦シールを施していくので、例え横シール時の縦シール時間が短くなっても、それ以外の時の縦シール時間がそれを補うので、シール不良は起きない。
　　１　　　製袋包装機
　　ｂ　　　袋
　　Ｔ　　　チューブ状包材
　Ｖ０　　　非シール時の搬送速度
　Ｖ２　　　シール時の搬送速度
　　５　　　搬送手段
　　６　　　縦シール装置
　　７　　　横シール装置
　　９　　　制御手段
　７１　　　シールジョー
　７２　　　旋回アーム
　７３　　　回転軸
特許第２５４０１１７号公報

Claims (5)

  1. 　チューブ状に成形された包材を連続的に搬送しながら該チューブ状包材の端部に形成された袋に一定サイクルで横シールを施していく製袋包装機であって、
    　少なくとも前記チューブ状包材の搬送速度を制御する制御手段を備え、
    　前記制御手段は、前記チューブ状包材の横シール中の搬送速度を、それ以外のときの搬送速度よりも速い速度に設定する、
    製袋包装機。
  2. 　前記チューブ状包材を下流側へ連続的に搬送する搬送手段と、
    　前記搬送手段の下流側において、前記チューブ状包材の搬送経路を挟んで対向配置された一対のシールジョーと、
    　前記一対のシールジョーを互いに内向きに旋回させる一対の旋回アームと、
    をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記一対の旋回アームの各回転軸を互いに近接離反させながら、前記一対のシールジョーを、それらの間に押圧する前記チューブ状包材と一体となって移動させることにより、前記チューブ状包材の端部に形成された袋に横シールを行う、
    請求項１に記載の製袋包装機。
  3. 　単位時間当たりに製造する袋数を表す運転速度、袋長さ、および横シール時間を入力する入力・表示手段をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記入力・表示手段からの入力値に基づいて前記チューブ状包材の搬送速度を制御し、
    　さらに、前記制御手段は、
    　前記横シール中は、前記チューブ状包材の搬送速度を、入力された前記運転速度、および前記袋長さから求まる平均搬送速度Ｖ１よりも速い搬送速度Ｖ２に設定し、
    　前記横シール後は、前記搬送速度を、チューブ状包材の１サイクル内の移動距離が一定となるように、前記平均搬送速度Ｖ１よりも遅い搬送速度Ｖ０に設定する、
    請求項１又は請求項２に記載の製袋包装機。
  4. 　前記搬送速度Ｖ２を、前記平均搬送速度Ｖ１を超える値に手動で設定する設定手段をさらに備える、
    請求項３に記載の製袋包装機。
  5. 　前記チューブ状包材Ｔの縦の合わせ目に、回転する加熱溶着用の金属ベルトを当ててシールを行う縦シール装置をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記搬送速度Ｖ２、前記搬送速度Ｖ０、前記搬送速度Ｖ０から前記平均搬送速度Ｖ１まで立ち上げるときの加速度、及び前記平均搬送速度Ｖ１から前記搬送速度Ｖ０まで減速するときの減速度に基づいて、前記縦シール装置の前記金属ベルトの回転速度を制御する、
    請求項３に記載の製袋包装機。
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