(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
1つのバーシーラ用の駆動機構として、前記回転体と前記カムフォロアと、前記カムと前記シーラ連結部からなる駆動部を2組用意し、その2組の駆動部を前記フィルムの移動方向に沿って並べて配置するとともに、その2組の駆動部のシーラ連結部同士を連結部材で連結し、その連結部材に前記バーシーラを片持ち支持させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のシール装置。
前記一対のバーシーラは、互いのシール面と平行な方向に対しての相対移動が抑止され、両シール面が接近離反する方向の相対的な移動を許容するガイド機構で連携されることを特徴とする請求項1または2に記載のシール装置。
【背景技術】
【0002】
包装形態の1つとして、スタンディングパウチ等と称される自立型の包装体がある。自立型の包装体は、商品の陳列の容易性やディスプレイ効果が優れており近年需要が伸びている。この自立型の包装体は、起立する側縁を内側に折り込んだガゼットを有するものもある。
【0003】
この種の自立型の包装体は、例えばシート状の包装フィルムを用いて袋体を製造する製袋工程、その製造した袋を受け取り上方の開口部を開く開袋工程、開いた開口部から袋体の内部にスナック菓子等の被包装物を充填する充填工程、開いた開口部を閉じて密封シールする密封工程等を経て製造される。例えば特許文献1等に示されるようにこれらの1つのシステム内で各工程を連続して行う製袋充填包装機や、例えば特許文献2等に示された別途製造された袋を受け取り、開袋工程以降の各工程を行う充填包装機などがある。
【0004】
そして、上記の密封工程を行うシール装置として、特許文献1,2には、一対のバーシーラを備え、袋の開口部を挟み込んで加熱することで熱シールして密封する思想が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
各特許文献に開示されたシール装置は、具体的な構成が開示されていない。さらに各特許文献に開示されたものは、処理対象の袋が停止しているときに密封処理を行うもので、袋を間欠移送するシステムに適用するものを前提としている。従って、例えば高速性・生産性その他の理由から袋を連続移送しながら各工程を行う製袋充填包装機や充填包装機などのシステムに適用することはできない。
【0007】
また、連続移送しているフィルムに対してシールを行うバーシーラを用いたシール装置としては、ピロー包装機等に用いられるいわゆるボックスモーションタイプのエンドシール装置がある。このエンドシール装置では、筒状のフィルムの移送方向と直交する方向にシールするものである。これに対し、本発明が対象とするシール装置は、袋体の移送方向と同一方向にシールするものであり、上記のエンドシール装置を単純に適用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決するために、本発明に係るシール装置は、(1)移動するフィルムに対し、その移動方向に長さを有するシールを行うシール装置であって、そのフィルムを挟んで対向配置される一対のバーシーラと、その一対のバーシーラのシール面を対向させた状態を保持しながらそれぞれを水平面内で公転移動させる駆動機構とを備え、前記一対のバーシーラは、そのシール面の長手方向を前記フィルムの移動方向に沿うように配置し、前記駆動機構は、前記一対のバーシーラのそれぞれに対し、当該バーシーラを片持ち支持した状態で公転移動するものであり、それぞれのバーシーラ用の駆動機構は、駆動モータの出力を受け水平面内で回転する回転体と、その回転体に取り付けたカムフォロアと、そのカムフォロアが連携されるカムと、前記回転体における前記カムフォロアと反対側に設けたシーラ連結部と、を備え、前記カムの形状は、前記回転体の回転に伴い、カムフォロアがカムの軌跡に沿って移動することで前記回転体が回転しながらその回転中心から前記シーラ連結部までの距離が変動し、少なくとも、前記一対のバーシーラが接触した状態で一定区間は前記フィルムの移動方向と平行移動するように
し、前記回転体は、前記駆動モータの出力を受けて回転する回転支持台と、その回転支持台の上面にスライダを介して水平面内で往復移動可能に配置される回転板とを備え、前記回転板が前記スライダにより前記回転支持台の回転中心から変位することで前記回転中心から前記シーラ連結部までの距離が変動するようにした。駆動モータは、実施形態ではサーボモータであり、1つの駆動モータの出力に基づいて両バーシーラ用の駆動機構を動作させるようにしているが、各バーシーラの駆動機構内にそれぞれ設置してもよい。
【0009】
連続搬送されるフィルム(袋体)に対して、その移動方向に長さを有するシールを行うことができる。よって、一時停止する必要が無いので、高速運転に対応できる。しかも前記駆動機構によれば、シール時にカムフォロアから受ける荷重をカムの中でも強度の高い部位で受けるようにして剛性を高めることができるため、バーシーラを片持ち状態で支持していてもがたつきを抑制することができる。さらに、一対のバーシーラを所定の軌跡で公転移動する駆動機構が、それぞれのバーシーラを片持ち支持するようにしたため、各バーシーラ用の駆動機構をシール対象のフィルムの両側に分けて配置することができる。これにより、フィルムの走行路の上部空間に駆動装置を構成するモータやギヤなどが存在しないので、ギヤ間に塗布する潤滑油などがシールするフィルム部位(袋体の開口部)から内部に侵入するおそれが無くなる。
【0011】
(2)1つのバーシーラ用の駆動機構として、前記回転体と前記カムフォロアと、前記カムと前記シーラ連結部からなる駆動部を2組用意し、その2組の駆動部を前記フィルムの移動方向に沿って並べて配置するとともに、その2組の駆動部のシーラ連結部同士を連結部材で連結し、その連結部材に前記バーシーラを片持ち支持させるようにするとよい。このようにすると、片持ち支持されるバーシーラが、より安定して支持されがたつき無く動作するので好ましい。
【0012】
(3)前記一対のバーシーラは、互いのシール面と平行な方向に対しての相対移動が抑止され、両シール面が接近離反する方向の相対的な移動を許容するガイド機構で連携されるようにするとよい。このようにすると、両バーシーラが一体化するのでよりがたつき無く動作が安定する。
【0013】
(4)前記フィルムは、上部に開口部を有する袋体とするとよい。実施形態では、連続搬送される袋体をシールするようにしたが、(1)等の発明におけるシール対象のフィルムは、袋体以外のものでももちろんよい。
【発明の効果】
【0014】
本発明は、連続して移動するフィルムに対し、その移動方向に長さを有するシールを当該フィルムを一時停止すること無く行うことができ、高速運転に対応できる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1は、本発明に係るシール装置が適用される製袋充填包装機の一例を示している。
図1に示すように、この製袋充填包装機は、上流側に配置された帯状の包装フィルムを用いて袋体を製造する製袋装置11と、その製袋装置11から順次搬出される袋体に対して開口部を開き、製品を充填し、密封処理をする充填包装装置12とを備える。
【0017】
本実施形態の製袋装置11は、帯状の包装フィルムを連続して搬送しながら適宜位置を折り曲げるとともにシール・カットすることで、上部が開口し、下部並びに左右の側縁が閉塞した袋体を製袋する。この袋体1は、例えば
図2に示すように、全体が矩形状で底部側で折り返されて断面がW状となっている。そして、両側縁1aは略帯状にシールされ底部1b側は円弧状にシールされる。これにより、最終的に包装体となった場合、底部が開いて自立できるようになる。そして、製袋装置11からは、製造された袋体1が一定間隔で一時停止することなく連続して搬出される。
【0018】
充填包装装置12は、製袋装置11から順次搬出される袋体を1枚ずつ受け取るとともに所定の経路で連続搬送する搬送装置13と、その搬送装置13の搬送経路の途中に配置され袋体の開口部を開く開袋装置14と、開袋装置14の下流側に配置され開口部が開いた袋体内に被包装物を充填する被包装物供給装置15と、被包装物供給装置15の下流側に配置され開いた袋体の開口部を閉じると共に密封するシール装置16等を備える。
【0019】
搬送装置13は、所定の軌跡で水平に連続走行する無端のチェーン20に一定間隔ごとにクランプ21を取り付けた構成とする。本実施形態では、チェーン20の移動軌跡(配置レイアウト)は一般的な円形・楕円形のようなものではなく走行路が屈曲した形になっている。これは、チェーン20を構成する走行路の左右両側に走行路の軌跡を規定するチェーンガイドを配置する。そしてチェーンを構成するピンに一対のローラを、ピンの軸方向に隙間を設けて配置し、これらのローラが走行路の左右両側に配置されたチェーンガイドの内面のいずれかと接触する。すなわち、内側のチェーンガイドの内面には段差が設けられていて、上ローラに対向する部分はへこみ、下ローラに対向する部分は出っ張っている。また、外側のチェーンガイドの内面にも段差が設けられていて、上ローラに対向する部分は出っ張っていて、下ローラに対向する部分はへこんでいる。よって、チェーンが走行する際、上ローラは外側のチェーンガイドには接触するものの、内側のチェーンガイドには接触しない。一方、下ローラは内側のチェーンガイドに接触するものの、外側のチェーンガイドには接触しない。これによりチェーンは、チェーンガイドに案内され当該チェーンガイドで規定される経路で移動する。
【0020】
開閉装置14は、一対の吸盤(第1吸盤14a,第2吸盤14b)と、それら第1,第2吸盤14a,14bを水平面内の所定の軌跡で回転移動させる駆動装置14cを備える。駆動装置14cは、サーボモータを駆動源とし、そのサーボモータの回転出力により水平面内で回転する一対の回転体(歯車14d,14e:
図1ではカバーにより隠れている)と、各歯車14d,14eに対してそれぞれ偏芯した位置に連携されるとともに袋体1の移動経路に向けて延びるように配置された一対の連結部材14f,14gとを備える。この連結部材14f,14gの先端にそれぞれ第1,第2吸盤14a,14bを取り付ける。これにより、一対の連結部材14f,14gに取り付けた第1,第2吸盤14a,14bは、一対の歯車14d,14eの回転に伴い、吸着面が対向した状態を維持しながら接近してその吸着面が袋体1の開口部の両外表面に接触して吸着し、その吸着した状態のまま袋体1の移動に追従して前進移動しながら離反する。よって、袋体1の開口部は、第1,第2吸盤14a,14bに引っ張られて開く。
【0021】
また、この第1,第2吸盤14a,14bの開く動作に合せて搬送装置13のクランプ21の両端の間隔を狭め、袋体1の開口部を開き易くする。そして、搬送装置13は、開袋装置14の通過後はこのようにクランプ21の両端の間隔を狭めた状態のままクランプ21を移動するので、袋体1は開口部が開いた状態のまま移送される。
【0022】
被包装物供給装置15は、スナック菓子等の被包装物が定量ずつ供給されているカップを保持した状態で当該カップを半円状の軌跡を移動しながら徐々に傾斜することでカップを傾け、カップ内に供給されている被包装物を袋体の開口部から袋体内に供給するものである。この被包装物供給装置15は、チェーン20の走行路が円弧状の領域の内側に配置されたロータリー式製品充填装置本体17と、被包装物が供給されているカップ3を搬送し、当該カップ3を1つずつ順にロータリー式製品充填装置本体17に渡すカップ搬送供給装置18と、ロータリー式製品充填装置本体17から搬出された空のカップ3を受け取り搬送するカップ搬出装置19を備える。図示省略するが、カップ搬出装置19の下流側と、カップ搬送供給装置18の上流側との間には、カップに対する物品供給装置が配置されており、被包装物を構成する定量された複数の物品がカップ内に供給される。これにより、被包装物供給装置15は、まず当該物品供給装置にてカップに定量の被包装物を供給する。そして、その被包装物が入ったカップをカップ搬送供給装置18が一列縦隊で搬送し、タイミングを合わせて先頭から1つずつロータリー式製品充填装置本体17に当該カップを渡す。ロータリー式製品充填装置本体17に渡されたカップは、円周上に沿って移動する。この際、カップは循環する複数のキャリアの一つに底部を保持された状態で搬送されながら、キャリアが水平の状態から徐々に内側に傾斜することで傾けられ、最終的にカップの底部全体がカップの上方開口部よりも上に位置する。よって、カップ内の被包装物は、カップから落下し袋体内に充填される。その後、キャリアが水平の状態に徐々に復帰することで、空のカップの底部が下降しカップの姿勢が元に戻る。そして、カップ搬出装置19は、ロータリー式製品充填装置本体17から搬出される空のカップ2を受け取り一列縦隊で搬送しカップに対する物品供給装置に至るように搬送する。
【0023】
密封するシール装置16は、袋体1の移送方向に沿って配置される一次シール装置22,冷却用の二次シール装置23を備える。一次シール装置22,二次シール装置23は、ともに一対のバーシーラと、そのバーシーラを水平面内で所定の軌跡で公転移動させる駆動装置とを備える。バーシーラは、袋体の移送方向と同一方向に延びるように配置される。そして、一対のバーシーラは、互いに接近して袋体1の上端を挟み込み、その状態のまま袋体1の移送に合せてその移送方向に移動し、その後バーシーラが互いに離反するとともに袋体の位相方向と逆方向に移動して元の位置に復帰する。これにより、一次シール装置22においては一対のバーシーラにて一定時間袋体の上端を挟み込んで加熱・加圧することでシール処理し、二次シール装置23においては水冷式のバーシーラでシール部分を挟み込んで冷却するとともにシール面に形成されたゴザ目でシール目を形成する。
【0024】
さらに、シール装置16の下流側にはホールパンチ装置24,トリミングカッター装置25が配置される。ホールパンチ装置24は、シール装置16でシールした中央部位を打ち抜いて孔部を形成する。トリミングカッター装置25は、袋体の角を曲線状に切り取る処理を行う。これにより被包装物が密封収納されたパウチ4が製造される。良品のパウチ4は、搬出コンベア26に排出される。なお、不良品のパウチ4′は、不良品排出コンベア27により排出される。さらに搬送装置13の走行路の所定位置に設けた良否判定装置により製造されたパウチの良否判定が行われ、その良否判定結果を受けていずれのコンベア26/27にパウチ4/4′は排出される。
【0025】
次に、
図3以降の図面に基づいてシール装置16のより具体的な一実施形態を説明する。上述したようにシール装置16は、一次シール装置22と二次シール装置23を備えており、両シール装置22,23ともバーシーラを除いては同一構成を採る。そこで、一次シール装置22を例にして説明する。
【0026】
一次シール装置22は、袋体の走行路の左右に対向配置される一対のバーシーラ(第1バーシーラ31,第2バーシーラ32)を備え、その第1,第2バーシーラ31,32のシール面31a,32aを対向させた状態を保持しながらそれぞれを水平面内で公転移動させるようになっている。
【0027】
第1,第2バーシーラ31,32を公転移動させる駆動装置は、袋体の走行路の下方に位置させる。そして、第1,第2バーシーラ31,32は、その駆動装置により上方に突出した状態で片持ち支持され、回転するようにしている。このようにすることで、走行路を移送される袋体の上方には、駆動装置を構成するモータやギヤなどが存在しないので、ギヤ間に塗布する潤滑油などが袋体の開口部から袋体内に侵入するおそれが無くなる。
【0028】
この駆動装置は、以下のように構成される。まず、底板35とその底板35の両サイドに起立した側板36からメインフレームが形成される。そして、メインフレーム内には、両側板36間に渡るように、モータベース37が連結される。このモータベース37に、サーボモータ38をモータ取付板39にて固定する。
【0029】
モータベース37の上方には、駆動ベース40を配置する。この駆動ベース40の両端は、一対の側板36にそれぞれ連結される。さらに、側板36の上端には、内側に向けて突出する上板42が連結される。この上板42の先端(側板36との非連結側)は、駆動ベース40の上面に起立形成された柱部43にて支持される。
【0030】
駆動ベース40と上板42間には、袋体の移送方向に沿ってそれぞれ2つのカム部軸受け44が配置される。このカム部軸受け44に対し、それぞれカム回転軸45が回転自在に装着される。カム回転軸45の下端は、カム部軸受け44の下方(駆動ベース40)に突出し、伝達ギヤ46が連結される。同一の上板42側に配置される伝達ギヤ46同士は離間した状態で配置されている。
【0031】
また駆動ベース40の下面には、第1軸受け47と第2軸受け48をそれぞれ取り付ける。第1軸受け47に軸受け支持された駆動ギヤ50には、サーボモータ38の出力軸が連携される。第2軸受け48には、従動ギヤ51が回転自在に軸受け支持される。駆動ギヤ50は、従動ギヤ51及び近接する2つの伝達ギヤ46の各々と噛み合っている。さらに従動ギヤ51は近接する2つの伝達ギヤ46の各々と噛み合っている。これにより、サーボモータ38が回転すると、その回転力が駆動ギヤ50から従動ギヤ51ひいては従動ギヤ51と噛み合う2つの伝達ギヤ46に伝わり、4つの伝達ギヤ46が連結されたカム回転軸45が、同期して所定の方向に回転する。
【0032】
カム回転軸45の上端にはカム機構が連携されている。カム機構は、以下のように構成される。カム回転軸45の上端に回転支持台60を連結し、カム回転軸45と回転支持台60は一体に回転するようにする。回転支持台60の上面にスライダ61を介して略矩形状の回転板62を取り付ける。ここでは、回転板62の下面に長手方向に延びるガイドレールを取り付け、回転支持台60の上面中心位置にガイドレールに連携されるスライドブロックを取り付ける。ガイドレールとスライドブロックによりスライダ61が構成される。よって、カム回転軸45が回転すると、それと一体となった回転支持台60ひいてはスライダ61を介して連携される回転板62も回転する。
【0033】
回転板62の長手方向の一端には、L型の連結ブラケット63を介してカムフォロア64を取り付ける。この連結ブラケット63により回転板62よりも低い位置にカムフォロア64が位置する。このカムフォロア64は、上板42に設けた略長円の開口部の内周面に形成されるカム面65に接触する。カム回転軸45(回転支持台60)の回転中心からカム面65までの距離は、周方向で異なる。よって回転板62は、回転しながらスライダ61によって径方向に適宜往復移動する。
【0034】
回転板62の他端の上面には、連結ブロック66を固定する。連結ブロック66は、その上端に連結ピン66aを起立形成している。同一の上板42側に配置される一対の回転板62に設けた連結ピン66aを跨ぐようにシーラ連結ホルダ68が取り付けられる。これにより、請求項3で言う連結部材としてのシーラ連結ホルダ68によって一対の連結ピン66aが連結され、その一対の連結ピン66aの相対位置(両者間の距離)が固定される。つまり、連結ピン66aは、回転板62の回転に伴い所定の軌跡で移動するが、一対の連結ピン66aは、袋体の移送方向と平行な状態を維持しながら係る移動を行う。
【0035】
そして、シーラ連結ホルダ68の先端には、シーラ取付台70を介して第1バーシーラ31,第2バーシーラ32が固定される。シーラ取付台70ひいては第1,第2バーシーラ31,32は、シーラ連結ホルダ68によって対応する一対の連結ピン66aを結ぶ線と平行に配置される。よって、第1,第2バーシーラ31,32のシール面31a,32aも、互いに平行で袋体の移送方向と平行になる。
【0036】
さらに、第1バーシーラ31側のシーラ連結ホルダ68には、その上面にガイドレールを装着している。このガイドレール75は、袋体の移送方向と直交する方向に延びている。そして、ガイドレール75にスライダブロック76を往復移動自在に連携する。このスライダブロック76は、ホルダ77により第2バーシーラ32側のシーラ連結ホルダ68に連結している。これにより、第1バーシーラ31と第2バーシーラ32は、連携されシール面31a,32aと平行(袋体の移送方向)に対しての相対移動は抑止され、両シール面31a,32aが接近離反する方向の移動が安定してガイドされる。
【0037】
さらにまた、回転板62の回転に伴い、カムフォロア64はカム面65に沿って移動するが、上述したようにカム面65の周方向の各位置におけるカム回転軸45(回転支持台60)からの距離が徐々に変化するので、回転板65は回転しながらその回転中心が移動する。これにより、連結ピン66aの位置は、カム回転軸45の回りを回転移動するが、回転角度位置により回転中心からの距離が変化する。これにより、第1バーシーラ31,第2バーシーラ32は、シール面31a,32a同士が接触した状態で一定区間、袋体の移送方向に沿って移動し、その後離反する軌跡をとる。
【0038】
さらに従動ギヤ51には、同軸状に検知軸52が下方に垂下するように連携され、その検知軸52に上下に2つの検知板53が取り付けられる。この検知板53に隣接して配置されたセンサ54は、この検知板53を検知する。このセンサ54の出力に基づき、図示省略する制御盤内の制御器は、従動ギヤ51の回転角度位置を認識し、サーボモータ38の回転動作を制御する。これにより、第1,第2シーラ31,32が袋体1に接触している間は、その第1,第2シーラ31,32の移動速度が袋体1の移送速度と等しくなるように制御する。
【0039】
次に上述した構成のシール装置の作用を説明する。
図8(a)に示すように、カムフォロア64が袋体1の走行路に最も近い位置にあると、連結ピン66aは当該走行路から最も離反した位置に位置するため、第1バーシーラ31と第2バーシーラ32は、最も離反した位置となる。これを基準位置とする。
【0040】
この基準位置からカム回転軸45が90度回転すると、
図8(b)に示すように第1バーシーラ31と第2バーシーラ32は、袋体の移送方向の上流側に移動しつつ互いに接近する。そして、カム回転軸45がさらに90度回転すると、カムフォロア64が袋体1の走行路から最も遠い位置に至り、それに伴い連結ピン66aは当該走行路に最も接近した位置に位置し、第1バーシーラ31と第2バーシーラ32のシール面31a,32aが袋体1の開口部を挟み込む。両バーシーラ31,32のシール面31a,32aが袋体に接触するのは、この
図8(c)に示す位置よりも手前側で行われる。この
図8(c)の状態からカム回転軸45が所定角度回転するまで接触した状態が保持される。そして、そのように接触しているときもカム回転軸45の回転に追従して両バーシーラ31,32は袋体の移送方向に移動するので、袋体1の開口部に対して一定期間、両シール面31a,32aで加熱・加圧し、確実にシールする。
【0041】
また、第1バーシーラ31と第2バーシーラ32のシール面31a,32aが袋体1の開口部を挟み込む際には、袋体1を加圧するため、両バーシーラ31,32にはその加圧に対する反力が回転体62にかかり、最終的にカムフォロア64からカム面65に加わることになる。この一対のバーシーラ31,32 が接触している状態では、上述したようにカムフォロア64は最も離反した状態になる。このときにカムフォロア64からカム面65の内面にかかる力(反力)の方向は、図中矢印Fで示すように、互いに離反する方向になる。そして、その力の方向には、上板42における肉厚が広い部位が存在し、しかも、その肉厚は上板42を長くすることでさらに広くして強度を増すことが簡単に行なえる。よって、両バーシーラ31,32が挟み込む際の圧力を強くし、シール強度をアップすることが簡単に行なえる。
【0042】
図8(c)の状態からさらに90度回転すると、
図8(d)に示すように、第1バーシーラ31と第2バーシーラ32は、離反する。これにより、袋体の開口部は、密封シールされる。