WO2018180431A1 - 制御装置、間欠型包装機および間欠型包装機の制御方法 - Google Patents

制御装置、間欠型包装機および間欠型包装機の制御方法 Download PDF

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film
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motor
packaging
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Inventor
大悟 三宅
Original Assignee
富士電機株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B51/00Devices for, or methods of, sealing or securing package folds or closures; Devices for gathering or twisting wrappers, or necks of bags
    • B65B51/10Applying or generating heat or pressure or combinations thereof

Definitions

  • the present invention relates to a control device, an intermittent packaging machine, and a method for controlling the intermittent packaging machine.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-182223
  • the sealing time varies depending on the packaging cycle. Therefore, when the packaging cycle is changed, there may be a waiting time until the sealer temperature is within a specified range. In addition, when the packaging cycle is shortened, the sealer speed is increased and an extreme collision between the sealers may occur.
  • a control device for an intermittent wrapping machine that includes a sealer that operates by a sealer motor that is driven at a predetermined speed to seal a film, and that seals the film when the film is stopped.
  • the control device may control the speed of the sealer motor of the intermittent wrapping machine, and may control the sealing time that the film and the sealer are in contact with each other regardless of the packaging cycle of the intermittent wrapping machine.
  • the control device may bring the film and the sealer into contact with each other by controlling the speed of the sealer motor while the film and the sealer are in contact with each other before the film and the sealer are in contact with each other.
  • the sealer may include a crank mechanism that is driven by a sealer motor, and a sealer mechanism that is connected to the sealer motor by the crank mechanism and seals the film with a sealing time corresponding to the speed of the sealer motor.
  • the control device may control the speed of the sealer motor while the film and the sealer are in contact with each other.
  • the intermittent wrapping machine may change the speed of the sealer motor until the film and the sealer come into contact after the film and the sealer are separated according to the packaging cycle.
  • the control device may control the speed of the sealer motor to be constant before the film and the sealer come into contact with each other.
  • the control device makes the speed of the sealer motor before the film and the sealer contact each other than the speed of the sealer motor while the film and the sealer are in contact, and then the speed of the sealer motor is changed between the film and the sealer. It may be slower than the speed of the sealer motor during the operation.
  • the control device may control the sealer operation pattern so that the speed of the sealer motor is increased, held, and lowered.
  • an intermittent wrapping machine that seals a film when the film is stopped, the sealer being operated by a sealer motor that is driven at a predetermined speed to seal the film, and the first aspect of the present invention.
  • An intermittent packaging machine including the control device according to one aspect is provided.
  • the sealer may include a crank mechanism that is driven by a sealer motor, and a sealer mechanism that is connected to the sealer motor by the crank mechanism and seals the film with a sealing time corresponding to the speed of the sealer motor.
  • a control method for an intermittent wrapping machine that includes a sealer that operates by a sealer motor that is driven at a predetermined speed to seal the film, and that seals the film when the film is stopped,
  • the speed of the sealer motor is controlled according to the packaging cycle of the intermittent packaging machine, and the sealing time for contact between the film and the sealer is controlled to be constant regardless of the packaging cycle of the intermittent packaging machine.
  • a control method is provided in which the film and the sealer are brought into contact with each other by controlling the speed of the sealer motor while the film and the sealer are in contact with each other.
  • An outline of the configuration of the intermittent packaging machine 200 is shown. An example of a specific configuration of the intermittent packaging machine 200 is shown. An example of the operation of the crank mechanism 24 and the sealer mechanism 26 is shown. An example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200 is shown. An example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200 is shown. An example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200 is shown. An example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200 is shown. An example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200 is shown.
  • FIG. 1 shows an outline of the configuration of the intermittent packaging machine 200.
  • the intermittent packaging machine 200 of this example includes a control device 100, a drive unit 10, a sealer 20, and a feed unit 30.
  • the intermittent wrapping machine 200 is a wrapping machine that wraps an article to be packaged by sealing a film.
  • the driving unit 10 drives the sealer 20 and the feeding unit 30.
  • the driving unit 10 of this example controls the driving of the sealer 20 and the feeding unit 30 in accordance with a control signal from the control device 100.
  • the control signal may include operation patterns of the sealer 20 and the feeding unit 30.
  • the feeding unit 30 sends the film sealed by the intermittent packaging machine 200 to the sealer 20.
  • the intermittent packaging machine 200 sends the film to the sealing position and stops it.
  • the intermittent packaging machine 200 operates as an intermittent packaging machine.
  • the intermittent packaging machine 200 is a vertical packaging machine
  • the feeding unit 30 feeds the film in the vertical direction.
  • the intermittent packaging machine 200 is a horizontal type
  • the feeding unit 30 feeds the film in the horizontal direction.
  • the feeding unit 30 may superimpose a plurality of films and send them to the sealer 20.
  • the sealer 20 seals the film disposed at the seal position.
  • the sealer 20 heats and seals two films sent from the feeding unit 30. Thereby, an article to be packaged is packaged between two films.
  • the sealer 20 is driven by the drive unit 10 so as to come into contact with the film.
  • the sealer 20 contacts the film with a predetermined contact time (ie, sealing time).
  • a cutter mechanism that cuts the film 40 at a seal portion is provided at the subsequent stage of the sealer 20.
  • the control device 100 controls the sealing time at which the film and the sealer 20 are in contact with each other regardless of the packaging ability of the intermittent packaging machine 200.
  • the packaging capacity of the intermittent packaging machine 200 refers to the speed with which the intermittent packaging machine 200 packages an article to be packaged.
  • the packaging capacity of the intermittent packaging machine 200 is a packaging cycle. Since the sealing time is controlled to be constant regardless of the packaging cycle, the sealing quality of the film is stabilized.
  • control device 100 may control the sealing time regardless of the packaging size of the film 40. That is, even when the packaging dimensions are changed, the sealing time may be kept constant. Thereby, as for the control apparatus 100, the sealing quality of a film is stabilized irrespective of a packaging dimension.
  • a packaging dimension refers to the dimension of the feed direction of a to-be-packaged item. That is, the packaging dimension corresponds to the interval between adjacent seal positions.
  • FIG. 2 shows an example of a specific configuration of the intermittent packaging machine 200.
  • the sealer 20 includes a sealer motor 22, a crank mechanism 24, and a sealer mechanism 26.
  • the feeding unit 30 includes a film motor 32 and a film feeding mechanism 34.
  • the control device 100 executes various data setting, calculation and control.
  • the packaging capacity for example, the number of packaging per unit time
  • the control device 100 may set the packaging capacity of the intermittent packaging machine 200 according to the characteristics of the sealer 20 and the feeding unit 30.
  • the user of the intermittent packaging machine 200 inputs the packaging capability of the intermittent packaging machine 200 to the control device 100.
  • the control apparatus 100 sets the virtual main axis
  • the control device 100 generates position commands for the sealer 20 and the feeding unit 30 according to the virtual spindle. Further, the control device 100 generates an operation pattern for the sealer 20 and the feeding unit 30.
  • the operation pattern of the sealer 20 is referred to as a sealer operation pattern
  • the operation pattern of the feeding unit 30 is referred to as a feeding operation pattern.
  • both a sealer operation pattern and a feed operation pattern may be included.
  • the control device 100 sets the packaging capacity of the intermittent packaging machine 200, and generates a sealer operation pattern including a seal start position, a seal end position, and a seal time based on the set packaging capacity. Moreover, the control apparatus 100 produces
  • the intermittent packaging machine 200 may include a storage unit that stores the angle of the crank mechanism 24 and the seal start time and end time.
  • the film motor 32 is driven according to the feed operation pattern generated by the control device 100.
  • the film motor 32 of this example is driven by a drive unit 10 such as a servo amplifier. Thereby, the film motor 32 rotates at a predetermined feed speed.
  • the pulse generator PG of the film motor 32 inputs the position or speed signal of the film motor 32 to the drive unit 10.
  • the film feed mechanism 34 is connected to the film motor 32.
  • the film feed mechanism 34 is driven according to the rotation operation of the film motor 32. Thereby, the film feeding mechanism 34 feeds the film 40 to the sealer 20 at a speed corresponding to the feeding operation pattern.
  • the film feed mechanism 34 of this example includes two rollers arranged so as to be sandwiched from both sides of the film 40.
  • the structure of the film feed mechanism 34 is not limited to this example.
  • the feeding operation pattern defines the speed at which the film 40 is fed between the feeding start position of the film 40 and the feeding completion position of the film 40.
  • the speed at which the film 40 is fed may be determined based on the packaging length and the packaging cycle.
  • the feeding operation pattern is defined so as to stop the film motor 32 corresponding to the sealing time from the feeding completion position of the film 40 to the feeding start position of the film 40.
  • the sealer motor 22 is driven according to the sealer operation pattern generated by the control device 100.
  • the sealer motor 22 includes a motor driven by the driving unit 10. Thereby, the sealer motor 22 rotates at a predetermined sealer motor speed.
  • the sealer motor speed in this example corresponds to the angular speed of the sealer motor 22. However, if the sealer 20 is operated, the sealer motor speed is not limited to the angular speed.
  • the pulse generator PG of the sealer motor 22 inputs a position or speed signal of the sealer motor 22 to the drive unit 10.
  • the crank mechanism 24 is driven according to the rotation operation of the sealer motor 22.
  • the crank mechanism 24 connects the sealer motor 22 and the sealer mechanism 26.
  • the packaging period corresponds to the crank period of the crank mechanism 24.
  • the sealer mechanism 26 is connected to the sealer motor 22 by the crank mechanism 24.
  • the sealer mechanism 26 seals the film 40 with a sealing time corresponding to the sealer operation pattern.
  • the sealer mechanism 26 seals the films 40 by heating the plurality of films 40. A detailed method for setting the sealer operation pattern will be described later.
  • FIG. 3 shows an example of the operation of the crank mechanism 24 and the sealer mechanism 26.
  • the crank mechanism 24 is driven by the sealer motor 22, and the sealer mechanism 26 opens and closes according to the operation of the sealer motor 22.
  • the sealer mechanism 26 of this example includes a sealer mechanism 26a and a sealer mechanism 26b.
  • the sealer mechanism 26 sandwiches the film 40 from both sides by the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b, and seals the film 40.
  • the sealer mechanism 26 of this example shows a case where the sealer mechanism 26 b is connected to the crank mechanism 24, the sealer mechanism 26 a may also be connected to the crank mechanism 24. Thereby, the sealer mechanism 26 opens and closes the sealer mechanism 26 a and the sealer mechanism 26 b according to the rotation angle of the crank mechanism 24. Further, each of the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b may have a spring. Thereby, the sealer mechanism 26 and the film 40 come into contact at a rotation angle corresponding to the seal end position from the seal start position.
  • step (A) the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b are in a state of being most separated from each other.
  • stage (B) the seal mechanism 26 a and the sealer mechanism 26 b are in contact with the film 40 by rotating the crank mechanism 24 clockwise from the state of the stage (A).
  • stage (B) shows the moment when the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b come into contact. That is, the position of the crank mechanism 24 in the step (B) corresponds to the seal start position.
  • Stage (C) shows a state where the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b are closest to each other.
  • the sealer motor speed is reduced to the extent that the apparatus does not break down at the position where the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b approach.
  • the stage (D) shows a state immediately before the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b are separated. That is, the position of the crank mechanism 24 in the stage (D) corresponds to the seal end position. In the stage (E), the sealer mechanism 26a and the sealer mechanism 26b are separated.
  • the sealing time varies according to the packaging cycle.
  • a standby time occurs until the temperature of the sealer mechanism 26 reaches the specified temperature.
  • the speed of the sealer increases, and a collision sound due to an extreme collision occurs or a machine failure occurs. For example, due to a collision between the sealer mechanisms 26, a screw is loosened due to vibration or a sensor is broken.
  • the control device 100 of the present example includes the first packaging cycle and the second packaging cycle.
  • the operation pattern of the sealer 20 is appropriately changed.
  • the control device 100 makes the sealer motor speed during the contact between the film 40 and the sealer 20 the same as the sealer speed in the first packaging cycle. Immediately after the film 40 and the sealer 20 are separated, the sealer speed immediately before the sealer 20 comes into contact is increased from the sealer motor speed in the first packaging cycle.
  • the intermittent packaging machine 200 does not need to change the sealer temperature with respect to the packaging cycle, and the waiting time is shortened. Therefore, the packaging efficiency of the intermittent packaging machine 200 is improved. Moreover, since the intermittent type packaging machine 200 makes the sealer motor speed constant when the film 40 and the sealer 20 are in contact with each other regardless of the packaging cycle, the problem of an extreme collision is less likely to occur.
  • FIG. 4 shows an example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200.
  • the intermittent packaging machine 200 has two different packaging capabilities.
  • the packaging cycle A has a lower packaging capacity than the packaging cycle B.
  • the sealer operation pattern of this example is an example, and may be changed according to a packaging capacity, a range of a settable sealer motor speed, or the like.
  • the control device 100 controls the mutual sealing time to be constant in the packaging cycle A and the packaging cycle B. That is, the control device 100, as the difference between the sealing start time S A and the sealing end time E A in the packaging cycle A is equal to the difference between the sealing start time S B and the sealing end time E B in the packaging cycle B Control.
  • the packaging cycle A is an example of a first packaging cycle
  • the packaging cycle B is an example of a second packaging cycle.
  • the control apparatus 100 controls the sealer motor speed at the time of contact with the film 40 and the sealer 20 to be constant (V s ). That is, the control device 100 determines that the sealer motor speed during the difference between the seal start time S A and the seal end time E A is the sealer motor during the difference between the seal start time S B and the seal end time E B in the packaging cycle B. Control so that the speed is equal. Thereby, the sealer 20 can seal the film 40 stably.
  • contact the state where the film 40 and the sealer 20 are not in contact is referred to as non-contact.
  • the control device 100 controls the sealer operation pattern when not in contact. In one example, the control device 100 performs control so that the slope of the sealer motor speed at the time of non-contact is constant. Further, the control device 100 may control the sealer operation pattern so that the time of increase, hold, and decrease of the sealer motor speed is equal. In other words, the control device 100 performs control so that each of the ascending, holding, and descending times is 1/3 of the non-contact period.
  • the control device 100 changes the sealer operation pattern according to the packaging capability of the intermittent packaging machine 200, thereby making the sealing time constant regardless of the packaging capability. For example, even when the packaging capacity is increased, the control device 100 makes the speed of the sealer motor 22 constant when the sealer 20 contacts the film 40 as compared to before increasing the packaging capacity. In addition, when the packaging capacity is increased, the control device 100 changes the speed of the sealer motor 22 when the sealer 20 is not in contact with the film 40 as compared to before the packaging capacity is increased.
  • the control device 100 of this example at least one of the maximum value of the sealer speed of the packaging cycle A, the acceleration time (acceleration) to the maximum value, and the deceleration time (deceleration) from the maximum value is smaller than the packaging cycle B. It is controlled to become.
  • the sealer operation pattern is not limited to this example as long as the sealer motor speed is such that the crank can make one revolution for each packaging cycle.
  • the control device 100 trapezoidally controls the sealer motor speed until the sealer 20 moves away from the film 40 and then contacts the film 40. That is, the control device 100 trapezoidally controls the sealer motor speed when not in contact.
  • the control device 100 prevents the sealer speed from increasing too much by trapezoidally controlling the sealer motor speed.
  • the control device 100 of this example performs trapezoidal control of the sealer motor speed in both the packaging cycle A and the packaging cycle B.
  • the sealer operation pattern of this example is referred to as trapezoidal control for convenience, the actual control includes a case where control is performed with a substantially trapezoidal sealer operation pattern by combining a sine wave or the like.
  • FIG. 5 shows an example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200.
  • the packaging cycle C has a lower packaging capacity than the packaging cycle D.
  • the packaging cycle D is equal to the packaging cycle B. Controller 100, and controls the sealing time constant, the difference between the sealing start time S C and the seal end time E C in the packaging cycle C is a seal initiation time S D and the seal end time E D in the packaging cycle D Is equal to the difference.
  • the packaging cycle C is an example of a first packaging cycle
  • the packaging cycle D is an example of a second packaging cycle.
  • the control apparatus 100 of this example controls so that the sealer operation pattern in the packaging cycle C becomes a triangular wave.
  • the control device 100 sets the sealer operation pattern to a triangular wave when the maximum value of the sealer motor speed does not exceed the threshold value Vth .
  • the control device 100 changes the sealer operation pattern to a trapezoidal wave.
  • the smaller the change in the sealer motor speed in the sealer operation pattern the lower the power consumption. Since the control device 100 of this example generates a sealer operation pattern to form a triangular wave, the power consumption of the intermittent packaging machine 200 can be reduced.
  • FIG. 6 shows an example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200.
  • the packaging period E is lower in packaging capacity than the packaging period F.
  • the packaging period F is equal to the packaging period B. Since the control device 100 controls the sealing time at the time of contact between the film 40 and the sealer 20 to be constant, the difference between the sealing start time S E and the sealing end time E E in the packaging cycle E is the sealing start in the packaging cycle F. time equal to the difference between S F and the seal end time E F.
  • the packaging cycle E is an example of a first packaging cycle
  • the packaging cycle F is an example of a second packaging cycle.
  • Control device 100 of the present example in the packaging cycle E, the Shiramota speed before the film 40 and the sealer 20 are in contact, slower than sealer velocity V s of time of contact between the film 40 and the sealer 20. That is, the control device 100 slows the sealer motor speed immediately before the film 40 and the sealer 20 come into contact with each other, so that a sudden collision between the sealer mechanisms 26 can be prevented.
  • FIG. 7 shows an example of the sealer operation pattern of the intermittent packaging machine 200.
  • the packaging period G has a lower packaging capacity than the packaging period H.
  • the packaging cycle H is equal to the packaging cycle B. Controller 100, and controls the sealing time at the time of contact between the film 40 and the sealer 20 to a constant, the difference between the sealing start time S G and the seal end time E G in the packaging cycle G is started seal in the packaging cycle H time equal to the difference between S H and the seal end time E H.
  • the packaging cycle G is an example of a first packaging cycle
  • the packaging cycle H is an example of a second packaging cycle.
  • the control device 100 of this example controls the speed of the sealer motor to be constant before the film 40 and the sealer 20 come into contact with each other in the packaging cycle H. Further, the control device 100 changes the sealer motor speed after the film 40 and the sealer 20 are separated. That is, the sealer motor speed before or after the start of sealing becomes the same speed as the sealer speed during the sealing time. As described above, the control device 100 suppresses the influence on the seal operation of the sealer 20 by changing the sealer motor speed.
  • the intermittent packaging machine 200 can prevent an extreme collision of the sealer 20 when the packaging cycle is made faster, improve the environment of the production site by reducing the collision sound, and reduce the occurrence of machine failure due to the extreme collision.
  • the intermittent packaging machine 200 makes the kinetic energy at the time of the sealer collision constant by making the sealer motor speed constant, and makes the collision of the sealer 20 constant. Thereby, since the operation
  • control device 100 generates a position command for the crank mechanism 24 by calculating the sealer operation pattern. More specifically, the control device 100 may perform the calculation of the sealer operation pattern at a ratio calculated from the virtual spindle and the sealer motor 22 or the like.
  • a and B are defined as follows.
  • a [PLS] Sealing time [sec] x Virtual spindle speed [PLS / sec]
  • B [PLS] (seal completion position [deg] ⁇ seal start position [deg]) ⁇ C [PLS / shot] / 360 [deg / shot]
  • a and B are defined as follows.
  • a [PLS] (seal completion position [deg] ⁇ seal start position [deg]) ⁇ C [PLS / shot] / 360 [deg / shot] However, C> D ⁇ 0.
  • C: Servo mechanism operation amount per package [PLS] B [PLS] A [PLS] x virtual spindle speed [PLS / sec] / sealer speed [PLS / sec]
  • control device 100 disclosed in the present specification controls the sealing time for the film 40 and the sealer 20 to contact each other regardless of the packaging cycle of the intermittent packaging machine 200, the sealing quality of the film 40 is controlled. Is stable. Thereby, the packaging capability of the intermittent packaging machine 200 is improved.
  • the sealing speed at the time of non-contact is not limited to the embodiment disclosed in this specification.

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Abstract

フィルムを停止させてからシールを行う間欠型包装機を提供する。フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラを備え、フィルムの停止時にフィルムをシールする間欠型包装機の制御装置であって、間欠型包装機のシーラモータの速度を制御し、間欠型包装機の包装周期によらずフィルムとシーラとが接触するシール時間を一定に制御する制御装置を提供する。また、フィルムの停止時にフィルムをシールする間欠型包装機であって、フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラと、間欠型包装機の包装周期に応じてシーラモータの速度を制御し、フィルムとシーラとが接触するシール時間を一定に制御する制御装置とを備える間欠型包装機を提供する。

Description

制御装置、間欠型包装機および間欠型包装機の制御方法
 本発明は、制御装置、間欠型包装機および間欠型包装機の制御方法に関する。
 従来、フィルムを移動させながら連続してシールを行う連続型包装機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1 特開平1-182223号公報
解決しようとする課題
 一方、フィルムを停止させてからシールを行う間欠型包装機において、シーラを一定速度で動作させた場合、包装周期に応じてシール時間が変動する。そのため、包装周期を変更すると、シーラ温度が規定の範囲内になるまでの待機時間が生じる場合がある。また、包装周期を短くすると、シーラ速度が上昇してシーラ同士の過激衝突が生じる場合がある。
一般的開示
 本発明の第1の態様においては、フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラを備え、フィルムの停止時にフィルムをシールする間欠型包装機の制御装置を提供する。制御装置は、間欠型包装機のシーラモータの速度を制御し、間欠型包装機の包装周期によらずフィルムとシーラとが接触するシール時間を一定に制御してよい。制御装置は、フィルムとシーラとが接触する前に、フィルムとシーラとが接触している間のシーラモータの速度と同一に制御して、フィルムとシーラとを接触させてよい。
 シーラは、シーラモータにより駆動するクランク機構と、クランク機構によりシーラモータと連結され、シーラモータの速度に応じたシール時間でフィルムをシールするシーラ機構とを備えてよい。制御装置は、フィルムとシーラとが接触している間のシーラモータの速度を一定に制御してよい。
 間欠型包装機は、包装周期に応じてフィルムとシーラとが離れた後からフィルムとシーラとが接触するまでのシーラモータの速度を変更してよい。
 制御装置は、フィルムとシーラとが接触する前に、シーラモータの速度を一定に制御してよい。
 制御装置は、フィルムとシーラとが接触する前のシーラモータの速度を、フィルムとシーラとが接触している間のシーラモータの速度よりも速くし、その後、シーラモータの速度を、フィルムとシーラとが接触している間のシーラモータの速度よりも遅くしてよい。
 制御装置は、シーラモータの速度の上昇、保持、下降の各時間が等しくなるようにシーラ動作パターンを制御してよい。
 本発明の第2の態様においては、フィルムの停止時にフィルムをシールする間欠型包装機であって、フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラと、本発明の第1の態様に係る制御装置とを備える間欠型包装機を提供する。
 シーラは、シーラモータにより駆動するクランク機構と、クランク機構によりシーラモータと連結され、シーラモータの速度に応じたシール時間でフィルムをシールするシーラ機構とを備えてよい。
 本発明の第3の態様においては、フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラを備え、フィルムの停止時にフィルムをシールする間欠型包装機の制御方法であって、間欠型包装機の包装周期に応じてシーラモータの速度を制御し、間欠型包装機の包装周期によらずフィルムとシーラとが接触するシール時間を一定に制御し、フィルムとシーラとが接触する前に、フィルムとシーラとが接触している間のシーラモータの速度と同一に制御して、フィルムとシーラとを接触させる制御方法を提供する。
 なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
間欠型包装機200の構成の概要を示す。 間欠型包装機200の具体的な構成の一例を示す。 クランク機構24とシーラ機構26の動作の一例を示す。 間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。 間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。 間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。 間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。
 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
 図1は、間欠型包装機200の構成の概要を示す。本例の間欠型包装機200は、制御装置100、駆動部10、シーラ20および送り部30を備える。一例において、間欠型包装機200は、フィルムをシールすることにより被包装物を包装する包装機である。
 駆動部10は、シーラ20および送り部30を駆動させる。本例の駆動部10は、制御装置100からの制御信号に応じて、シーラ20および送り部30の駆動を制御する。制御信号には、シーラ20および送り部30の動作パターンが含まれてよい。
 送り部30は、間欠型包装機200がシールするフィルムをシーラ20に送る。間欠型包装機200において、送り部30は、フィルムをシール位置まで送って停止させる。これにより、間欠型包装機200は、間欠型の包装機として動作する。間欠型包装機200が縦型の包装機の場合、送り部30は鉛直方向にフィルムを送る。一方、間欠型包装機200が横型の場合、送り部30は水平方向にフィルムを送る。送り部30は、複数のフィルムを重ねてシーラ20に送ってもよい。
 シーラ20は、シール位置に配置されたフィルムをシールする。一例において、シーラ20は、送り部30から送られてきた2枚のフィルムを加熱してシールする。これにより、2枚のフィルムの間に被包装物が包装される。シーラ20は、フィルムと接触するように駆動部10により駆動される。例えば、シーラ20は、予め定められた接触時間(即ち、シール時間)でフィルムと接触する。また、図示しないが、シーラ20の後段には、フィルム40をシール部で切断するカッタ機構を備える。
 制御装置100は、間欠型包装機200の包装能力によらず、フィルムとシーラ20とが接触するシール時間を一定に制御する。ここで、間欠型包装機200の包装能力とは、間欠型包装機200が被包装物を包装する速さを指す。例えば、間欠型包装機200の包装能力は包装周期である。包装周期によらずシール時間が一定に制御されることにより、フィルムのシール品質が安定する。
 なお、制御装置100は、フィルム40の包装寸法によらずシール時間を制御してよい。即ち、包装寸法が変更された場合であっても、シール時間を一定に保持してよい。これにより、制御装置100は、包装寸法によらず、フィルムのシール品質が安定する。なお、包装寸法とは、被包装物の送り方向の寸法を指す。即ち、包装寸法は、隣接するシール位置の間隔に対応する。
 図2は、間欠型包装機200の具体的な構成の一例を示す。シーラ20は、シーラモータ22、クランク機構24およびシーラ機構26を備える。送り部30は、フィルムモータ32およびフィルム送り機構34を備える。
 制御装置100は、各種データの設定、演算および制御を実行する。まず、制御装置100には、制御装置100の外部から包装能力(例えば、単位時間当たりの包装個数)が入力される。また、制御装置100は、シーラ20および送り部30の特性に応じて、間欠型包装機200の包装能力を設定してもよい。例えば、間欠型包装機200のユーザが間欠型包装機200の包装能力を制御装置100に入力する。そして、制御装置100は、間欠型包装機200の包装能力に応じた仮想主軸を設定する。
 次に、制御装置100は、仮想主軸に従い、シーラ20および送り部30の位置指令を生成する。また、制御装置100は、シーラ20および送り部30の動作パターンを生成する。なお、本明細書において、シーラ20の動作パターンをシーラ動作パターンと称し、送り部30の動作パターンを送り動作パターンと称する。単に動作パターンと称する場合は、シーラ動作パターンおよび送り動作パターンの両方を含んでよい。
 例えば、制御装置100は、間欠型包装機200の包装能力が設定され、この設定された包装能力に基づいてシール開始位置、シール終了位置、シール時間からなるシーラ動作パターンを生成する。また、制御装置100は、設定された包装能力に基づいて包装長、フィルム40の送り開始位置およびフィルム40の送り完了位置からなる送り動作パターンを生成する。なお、間欠型包装機200は、クランク機構24の角度とシール開始時間および終了時間を記憶する記憶部を備えてもよい。
 フィルムモータ32は、制御装置100が生成した送り動作パターンに応じて駆動する。本例のフィルムモータ32は、サーボアンプ等の駆動部10により駆動される。これにより、フィルムモータ32は、予め定められた送り速度で回転する。なお、フィルムモータ32のパルスジェネレータPGは、フィルムモータ32の位置あるいは速度の信号を駆動部10に入力している。
 フィルム送り機構34は、フィルムモータ32と連結されている。フィルム送り機構34は、フィルムモータ32の回転動作に応じて駆動する。これにより、フィルム送り機構34は、送り動作パターンに応じた速度でフィルム40をシーラ20に送る。本例のフィルム送り機構34は、フィルム40の両側から挟むように配置された2つのローラを備える。但し、フィルム送り機構34の構造は、本例に限られない。
 例えば、送り動作パターンは、フィルム40の送り開始位置からフィルム40の送り完了位置までの間の、フィルム40を送る速度を規定する。フィルム40を送る速度は、包装長および包装周期に基づいて決定されてよい。また、送り動作パターンは、フィルム40の送り完了位置からフィルム40の送り開始位置までは、シール時間に対応し、フィルムモータ32を停止するように規定されている。
 シーラモータ22は、制御装置100が生成したシーラ動作パターンに応じて駆動する。シーラモータ22は、駆動部10により駆動されるモータを備える。これにより、シーラモータ22は、予め定められたシーラモータ速度で回転する。本例のシーラモータ速度は、シーラモータ22の角速度に対応する。但し、シーラ20を動作させるものであれば、シーラモータ速度は、角速度に限られない。なお、シーラモータ22のパルスジェネレータPGは、シーラモータ22の位置あるいは速度の信号を駆動部10に入力している。
 クランク機構24は、シーラモータ22の回転動作に応じて駆動する。クランク機構24は、シーラモータ22とシーラ機構26とを連結させる。シーラ20がクランク機構24を有する場合、包装周期はクランク機構24のクランク周期に対応する。
 シーラ機構26は、クランク機構24によりシーラモータ22と連結される。シーラ機構26は、シーラ動作パターンに応じたシール時間でフィルム40をシールする。例えば、シーラ機構26は、複数のフィルム40を加熱することによりフィルム40同士をシールする。なお、シーラ動作パターンの詳細な設定方法については後述する。
 図3は、クランク機構24とシーラ機構26の動作の一例を示す。クランク機構24は、シーラモータ22により駆動され、シーラ機構26がシーラモータ22の動作に応じて開閉する。本例のシーラ機構26は、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bを備える。
 シーラ機構26は、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bでフィルム40を両側から挟み、フィルム40をシールする。本例のシーラ機構26は、シーラ機構26bがクランク機構24に連結されている場合を図示しているが、シーラ機構26aもクランク機構24に連結されてよい。これにより、シーラ機構26は、クランク機構24の回転角度に応じて、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bが開閉する。また、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bは、それぞれバネを有してよい。これにより、シール開始位置からシール終了位置に対応する回転角度において、シーラ機構26とフィルム40とが接触する。
 段階(A)において、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bが互いに最も離れた状態にある。段階(B)では、段階(A)の状態からクランク機構24が時計周りに回転することにより、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bがフィルム40と接触している。特に、段階(B)では、シーラ機構26aとシーラ機構26bとが接触した瞬間を示している。即ち、段階(B)のクランク機構24の位置がシール開始位置に対応する。
 段階(C)ではシーラ機構26aとシーラ機構26bとが最も接近した状態を示す。ここで、クランク機構24の回転速度が速いと、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bが互いに衝突して装置が故障する恐れがある。そのため、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bが接近する位置では、装置が故障しない程度までシーラモータ速度が低減されていることが好ましい。段階(D)では、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bが離れる直前の状態を示している。即ち、段階(D)のクランク機構24の位置がシール終了位置に対応する。段階(E)では、シーラ機構26aおよびシーラ機構26bが離れている状態を示す。
 ここで、フィルム40を停止させてシールする間欠型包装機では、シーラモータ22を一定速度で動作させた場合、シール時間が包装周期に応じて変動する。この場合、包装周期を変更すると、シーラ機構26の温度が規定温度になるまで待機時間が生ずる。また、包装周期を短くした場合、シーラの速度が上がり、過激衝突による衝突音が発生したり、機械の故障が生じたりする。例えば、シーラ機構26同士の衝突により、振動でねじが緩んだり、センサが故障したりする。
 これに対して、本例の制御装置100は、間欠型包装機200が第1包装周期および第1包装周期よりも短い第2包装周期で動作する場合、第1包装周期と第2包装周期とでシーラ20の動作パターンを適宜変更する。例えば、制御装置100は、間欠型包装機200が第2包装周期で動作する場合に、フィルム40とシーラ20とが接触する間のシーラモータ速度を第1包装周期のシーラ速度と同一にするが、フィルム40とシーラ20とが離れた直後からシーラ20が接触する直前のシーラ速度を第1包装周期のシーラモータ速度よりも上昇させる。
 これにより、間欠型包装機200は、包装周期に対してシーラ温度を変更する必要がなくなり、待機時間が短くなる。そのため、間欠型包装機200の包装効率が向上する。また、間欠型包装機200は、包装周期によらず、フィルム40とシーラ20とが接触している場合のシーラモータ速度を一定にするので、過激衝突の問題が生じにくい。
 図4は、間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。本例では、間欠型包装機200が異なる2つの包装能力を有する場合について示す。包装周期Aは、包装周期Bよりも包装能力が低い。なお、本例のシーラ動作パターンは一例であり、包装能力や設定可能なシーラモータ速度の範囲等に応じて変更されてよい。
 制御装置100は、包装周期Aおよび包装周期Bで互いのシール時間を一定に制御する。つまり、制御装置100は、包装周期Aにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差が、包装周期Bにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差に等しくなるように制御する。包装周期Aは、第1包装周期の一例であり、包装周期Bは、第2包装周期の一例である。
 また、制御装置100は、フィルム40とシーラ20との接触時のシーラモータ速度を一定(V)に制御する。つまり、制御装置100は、シール開始時間Sとシール終了時間Eとの差の期間におけるシーラモータ速度が、包装周期Bにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差の期間におけるシーラモータ速度とが等しくなるように制御する。これにより、シーラ20は、安定してフィルム40をシールできる。なお、本明細書において、フィルム40とシーラ20とが接触している場合を接触時と称し、フィルム40とシーラ20とが接触していない状態を非接触時と称する。
 制御装置100は、非接触時のシーラ動作パターンを制御する。一例において、制御装置100は、非接触時のシーラモータ速度の傾きが一定となるように制御する。また、制御装置100は、シーラモータ速度の上昇、保持、下降の各時間が等しくなるようにシーラ動作パターンを制御してよい。言い換えると、制御装置100は、上昇、保持、下降の各時間が、非接触時の期間の1/3ずつとなるように制御する。
 制御装置100は、間欠型包装機200の包装能力に応じて、シーラ動作パターンを変化させることで、包装能力によらずシール時間を一定にする。例えば、制御装置100は、包装能力を上げた場合であっても、包装能力を上げる前と比較して、シーラ20がフィルム40に接触する時のシーラモータ22の速度を一定にする。また、制御装置100は、包装能力を上げた場合、包装能力を上げる前と比較して、シーラ20がフィルム40に接触していない時のシーラモータ22の速度を変化させる。例えば、本例の制御装置100は、包装周期Bよりも包装周期Aのシーラ速度の最大値、最大値までの加速時間(加速度)および最大値からの減速時間(減速度)の少なくとも一つが小さくなるように制御している。但し、それぞれの包装周期毎にクランクが一周できるようなシーラモータ速度であれば、シーラ動作パターンは本例に限られない。
 制御装置100は、シーラ20がフィルム40から離れてから、次にフィルム40に接触するまでシーラモータ速度を台形制御する。つまり、制御装置100は、非接触時にシーラモータ速度を台形制御する。制御装置100は、シーラモータ速度を台形制御することにより、シーラ速度が上昇しすぎることを防止する。本例の制御装置100は、包装周期Aおよび包装周期Bの両方においてシーラモータ速度を台形制御している。なお、本例のシーラ動作パターンを台形制御と便宜上称するが、実際の制御では正弦波等を組み合わせることにより、略台形のシーラ動作パターンで制御される場合を含む。
 図5は、間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。包装周期Cは、包装周期Dよりも包装能力が低い。包装周期Dは、包装周期Bと等しい。制御装置100は、シール時間を一定に制御するので、包装周期Cにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差が、包装周期Dにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差と等しくなる。包装周期Cは、第1包装周期の一例であり、包装周期Dは、第2包装周期の一例である。
 本例の制御装置100は、包装周期Cにおけるシーラ動作パターンが三角波となるように制御する。例えば、制御装置100は、シーラモータ速度の最大値が閾値Vthを超えない場合に、シーラ動作パターンを三角波とする。一方、制御装置100は、シーラモータ速度の最大値が閾値Vthを超える場合、シーラ動作パターンを台形波にする。ここで、シーラ動作パターンにおけるシーラモータ速度の変化が小さい程、消費電力が低減される。本例の制御装置100は、三角波を形成すべくシーラ動作パターンを生成するので、間欠型包装機200の消費電力を低減できる。
 図6は、間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。包装周期Eは、包装周期Fよりも包装能力が低い。包装周期Fは、包装周期Bと等しい。制御装置100は、フィルム40とシーラ20との接触時のシール時間を一定に制御するので、包装周期Eにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差が、包装周期Fにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差と等しい。包装周期Eは、第1包装周期の一例であり、包装周期Fは、第2包装周期の一例である。
 本例の制御装置100は、包装周期Eにおいて、フィルム40とシーラ20とが接触する前のシーラモータ速度を、フィルム40とシーラ20との接触時のシーラ速度Vよりも遅くする。即ち、制御装置100は、フィルム40とシーラ20とが接触する直前のシーラモータ速度を遅くするので、シーラ機構26同士の急激な衝突を防止できる。
 図7は、間欠型包装機200のシーラ動作パターンの一例を示す。包装周期Gは、包装周期Hよりも包装能力が低い。包装周期Hは、包装周期Bと等しい。制御装置100は、フィルム40とシーラ20との接触時のシール時間を一定に制御するので、包装周期Gにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差が、包装周期Hにおけるシール開始時間Sとシール終了時間Eとの差と等しい。包装周期Gは、第1包装周期の一例であり、包装周期Hは、第2包装周期の一例である。
 本例の制御装置100は、包装周期Hにおいて、フィルム40とシーラ20とが接触する前に、シーラモータ速度を一定に制御する。また、制御装置100は、フィルム40とシーラ20とが離れた後に、シーラモータ速度を変化させる。即ち、シール開始前又は後のシーラモータ速度が、シール時間におけるシーラ速度と同じ速度となる。このように、制御装置100は、シーラモータ速度を変更することによりシーラ20のシール動作へ与える影響を抑制する。
 間欠型包装機200は、包装周期を速くした際、シーラ20の過激衝突を防止でき、衝突音軽減による生産現場の環境改善、過激衝突による機械の故障発生を軽減する。間欠型包装機200は、シーラモータ速度を一定にすることにより、シーラ衝突時の運動エネルギーを一定にし、シーラ20の衝突を一定にする。これにより、包装周期によらずシール時の動作を一定に保てるのでシール品質が安定する。
 以上の通り、制御装置100は、シーラ動作パターンの演算によりクランク機構24の位置指令を生成する。より具体的には、制御装置100は、仮想主軸およびシーラモータ22等から算出される比率でシーラ動作パターンの演算を実行してよい。
 一例において、制御装置100は、間欠型包装機200の包装周期とシール時間との関係に応じて、シーラ動作パターンの演算を行う。例えば、制御装置100は、仮想主軸速度:シーラモータ22の速度=A:Bの比率に設定する。
 ここで、AおよびBはそれぞれ次の通り定義される。
 A[PLS] = シール時間[sec] × 仮想主軸速度[PLS/sec]
 B[PLS] = (シール完了位置[deg]-シール開始位置[deg])× C[PLS/shot] / 360[deg/shot]
 但し、C > B ≧ 0である。
 C : 1包装当たりサーボ機構動作量[PLS]
 また、シールタイミングにおいて、仮想主軸がA[PLS]移動し、シーラモータ22がB[PLS]移動する。包装周期によらず、シール時の動作が一定に保たれるのでシール品質が安定する。このように、制御装置100は、シール時間を一定にすることにより、フィルム40の過熱状態を一定にする。
 また、一例において、制御装置100は、間欠型包装機200の包装周期とシーラ速度との関係に基づいて、シーラモータ速度のパターン演算を行う。例えば、制御装置100は、仮想主軸速度[PLS]:シーラモータ22の速度=仮想主軸速度[PLS/sec]:シーラ速度[PLS/sec]に設定する。シールタイミングにおいて、シーラモータ22がA[PLS]移動し、仮想主軸がB[PLS]移動する。
 ここで、AおよびBはそれぞれ次の通り定義される。
 A[PLS] = (シール完了位置[deg]-シール開始位置[deg])× C[PLS/shot] / 360[deg/shot]
 但し、C > D ≧ 0である。
 C : 1包装当たりサーボ機構動作量[PLS]
 B[PLS] = A[PLS] × 仮想主軸速度[PLS/sec] / シーラ速度[PLS/sec]
 以上の通り、本明細書に開示された制御装置100は、間欠型包装機200の包装周期によらずフィルム40とシーラ20とが接触するシール時間を一定に制御するので、フィルム40のシール品質が安定する。これにより、間欠型包装機200の包装能力が向上する。但し、非接触時のシール速度は本明細書に開示された実施形態に限定されるものではない。
 以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
 請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
10・・・駆動部、20・・・シーラ、22・・・シーラモータ、24・・・クランク機構、26・・・シーラ機構、30・・・送り部、32・・・フィルムモータ、34・・・フィルム送り機構、40・・・フィルム、100・・・制御装置、200・・・間欠型包装機

Claims (9)

  1.  フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラを備え、前記フィルムの停止時に前記フィルムをシールする間欠型包装機の制御装置であって、
     前記間欠型包装機の前記シーラモータの速度を制御し、前記間欠型包装機の包装周期によらず前記フィルムと前記シーラとが接触するシール時間を一定に制御し、
     前記フィルムと前記シーラとが接触する前に、前記フィルムと前記シーラとが接触している間の前記シーラモータの速度と同一に制御して、前記フィルムと前記シーラとを接触させる制御装置。
  2.  前記シーラは、前記シーラモータにより駆動するクランク機構と、前記クランク機構により前記シーラモータと連結され、前記シーラモータの速度に応じた前記シール時間で前記フィルムをシールするシーラ機構とを備え、
     前記フィルムと前記シーラとが接触している間の前記シーラモータの速度を一定に制御する
     請求項1に記載の制御装置。
  3.  前記間欠型包装機は、前記包装周期に応じて前記フィルムと前記シーラとが離れた後から前記フィルムと前記シーラとが接触するまでのシーラモータの速度を変更する
     請求項1又は2に記載の制御装置。
  4.  前記フィルムと前記シーラとが接触する前に、前記シーラモータの速度を一定に制御する
     請求項1から3のいずれか一項に記載の制御装置。
  5.  前記フィルムと前記シーラとが接触する前の前記シーラモータの速度を、前記フィルムと前記シーラとが接触している間の前記シーラモータの速度よりも速くし、その後、前記シーラモータの速度を、前記フィルムと前記シーラとが接触している間の前記シーラモータの速度よりも遅くする
     請求項1から4のいずれか一項に記載の制御装置。
  6.  前記シーラモータの速度の上昇、保持、下降の各時間が等しくなるようにシーラ動作パターンを制御する
     請求項1から5のいずれか一項に記載の制御装置。
  7.  フィルムの停止時に前記フィルムをシールする間欠型包装機であって、
     フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラと、
     請求項1から6のいずれか一項に記載の制御装置と
     を備える間欠型包装機。
  8.  前記シーラは、
     前記シーラモータにより駆動するクランク機構と、
     前記クランク機構により前記シーラモータと連結され、前記シーラモータの速度に応じた前記シール時間で前記フィルムをシールするシーラ機構と
     を備える
     請求項7に記載の間欠型包装機。
  9.  フィルムをシールすべく予め定められた速度で駆動するシーラモータにより動作するシーラを備え、前記フィルムの停止時に前記フィルムをシールする間欠型包装機の制御方法であって、
     前記間欠型包装機の包装周期に応じて前記シーラモータの速度を制御し、前記間欠型包装機の包装周期によらず前記フィルムと前記シーラとが接触するシール時間を一定に制御し、
     前記フィルムと前記シーラとが接触する前に、前記フィルムと前記シーラとが接触している間の前記シーラモータの速度と同一に制御して、前記フィルムと前記シーラとを接触させる制御方法。
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