特開 2024-116670 包装体のシール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024116670

(43)【公開日】2024-08-28

(54)【発明の名称】包装体のシール装置

(51)【国際特許分類】

   B65B 51/10 20060101AFI20240821BHJP

   B65B 51/14 20060101ALI20240821BHJP

【ＦＩ】

B65B51/10 M

B65B51/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022405

(22)【出願日】2023-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000151461

【氏名又は名称】株式会社東京自働機械製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002664

【氏名又は名称】弁理士法人相原国際知財事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 義和

【テーマコード（参考）】

3E094

【Ｆターム（参考）】

3E094AA12

3E094BA11

3E094CA06

3E094CA12

3E094DA06

3E094EA02

3E094FA19

3E094FA25

3E094GA03

3E094HA12

(57)【要約】

【課題】シール圧力をシールブロックの移動速度や包装フィルムの厚み、材質に応じて適正に維持しつつ、各シールブロックの衝突力を低減することができる包装体のシール装置を提供する。
【解決手段】シール装置３００は、駆動側シールブロック３０１と受け側シールブロック３０２とで包装体３を挟み込んでシールし、受け側シールブロック３０２に対する接離方向に駆動側シールブロック３０１を移動させる駆動機構３０３と、受け側シールブロック３０２を接離方向に変位させるサーボモータ３１４と、サーボモータ３１４のモータ軸３１５の回転量を検出する回転量検出手段３１９と、回転量検出手段３１９で検出したモータ軸３１５の回転量とサーボモータ３１４に供給するモータ電流とに基づいて、サーボモータ３１４のトルクを制御することにより、受け側シールブロック３０２の変位量を制御する制御手段３１６と、サーボモータ３１４の制御パラメータの設定値を入力するための設定値入力手段３１７とを備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動側シールブロックと受け側シールブロックとで包装体を挟み込んでシールするシール装置であって、
前記受け側シールブロックに対する接離方向に前記駆動側シールブロックを移動させる駆動機構と、
前記受け側シールブロックを前記接離方向に変位させるサーボモータと、
前記サーボモータのモータ軸の回転量を検出する回転量検出手段と、
前記回転量検出手段で検出した前記モータ軸の回転量と前記サーボモータに供給するモータ電流とに基づいて、前記サーボモータのトルクを制御することにより、前記受け側シールブロックの変位量を制御する制御手段と、
前記サーボモータの制御パラメータの設定値を入力するための設定値入力手段と
を備える、包装体のシール装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記駆動側シールブロックと前記受け側シールブロックとにより前記包装体を挟んでシールするときのシール圧力を所定圧力とするべく、前記駆動側シールブロックの衝突に伴う前記受け側シールブロックの変位量に応じて前記サーボモータの前記トルクを増減して制御する、請求項１に記載の包装体のシール装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記シール圧力を前記所定圧力とするべく、前記サーボモータの前記トルクをインピーダンス制御する、請求項２に記載の包装体のシール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、包装体のシール装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、物品の外面に包装フィルムが胴巻きされた包装体の端部を折り込み、且つ熱シールするための包装体のシール装置（端部熱シールユニット３００）が開示されている。このシール装置は、第１シールブロック及び第２シールブロックを有し、第１シールブロックは、駆動機構によって上下方向に駆動され、一方、第２シールブロックは支持台に固定されている（公報図５及び図６参照）。

【0003】

シール装置においては、駆動側の第１シールブロックが受け側の第２シールブロックに移動することにより、第１及び第２シールブロックで包装体の端部が挟み込まれ、包装体にシール圧力を付与しつつ熱シールが行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－２８４１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

第２シールブロックに対する第１シールブロックの移動速度を高速化した場合、第１及び第２シールブロックの各シール面が包装体を挟んで互いに急激に衝突する。このため、第１及び第２シールブロックの各シール面が摩耗してシール装置のシール機能低下及び寿命低下を招いたり、或いは、第１及び第２シールブロックの衝突音によって作業環境が悪化したりすることがある。

【0006】

これらの問題を回避しつつ第１及び第２シールブロックのシール圧力を適正に維持するために、第１シールブロックの駆動機構にスプリング等の弾性部材を設けるなどの対応が取られている（公報図５参照）。しかし、弾性部材の弾性率は一定であるため、第１シールブロックの移動速度や包装フィルムの厚み、材質に応じたシール圧力の調整は困難である。

【0007】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、シール圧力をシールブロックの移動速度や包装フィルムの厚み、材質に応じて適正に維持しつつ、各シールブロックの衝突力を低減することができる包装体のシール装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するべく、本発明の包装体のシール装置は、駆動側シールブロックと受け側シールブロックとで包装体を挟み込んでシールするシール装置であって、受け側シールブロックに対する接離方向に駆動側シールブロックを移動させる駆動機構と、受け側シールブロックを接離方向に変位させるサーボモータと、サーボモータのモータ軸の回転量を検出する回転量検出手段と、回転量検出手段で検出したモータ軸の回転量とサーボモータに供給するモータ電流とに基づいて、サーボモータのトルクを制御することにより、受け側シールブロックの変位量を制御する制御手段と、サーボモータの制御パラメータの設定値を入力するための設定値入力手段とを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明の包装体のシール装置によれば、シール圧力をシールブロックの移動速度や包装フィルムの厚み、材質に応じて適正に維持しつつ、各シールブロックの衝突力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係るシール装置が組み込まれた包装システムの斜視図である。

【図2】シール装置の側面図である。

【図3】シール装置の正面図である。

【図4】伝達機構及びサーボモータの側面図である。

【図5】シール装置のシステム構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係るシール装置について図面を参照して説明する。図１は、シール装置が組み込まれた包装システムの斜視図を示す。被包装対象となる物品１は、矢印ａ～ｅに示す搬送経路に沿って上流側から下流側へ搬送される。搬送経路の上流側には胴巻き装置１００が設置され、搬送経路の下流側には包装体の端部折り込みシール装置１０が設置されている。

【0012】

胴巻き装置１００は、物品１の外面に包装フィルム２を胴巻きするとともに、包装フィルム２の切断端部を合掌熱シールして筒状に胴巻きされた包装体３を形成する。この包装体３は、包装フィルム２の両側の延出端部２ａを物品１の両側端部より側方に延出した形態である。端部折り込みシール装置１０は、上流側から端部拡開ユニット２００、端部熱シールユニット（シール装置）３００、及び張出部折り込みシールユニット４００を備えている。

【0013】

胴巻き装置１００から搬送されてきた包装体３は、先ず、端部拡開ユニット２００により包装フィルム２の延出端部２ａを拡開して平坦化される。次に、端部熱シールユニット３００により平坦部が合掌シールされる。次に、端部熱シールユニット３００により合掌シールされた包装フィルム２の延出端部２ａは、端部熱シールユニット３００により加熱されながら折り込まれ、物品１の側面側に熱シールされる。

【0014】

端部熱シールユニット３００における熱シールにより、包装体３の端部には拡開方向に張り出す包装フィルム２の張出部２ｂが形成される。包装フィルム２の張出部２ｂは、張出部折り込みシールユニット４００により搬送過程で加熱されながら物品１の側面側に折り込まれて熱シールされ、これにより包装体３の側面が平坦面に仕上げられる。

【0015】

包装フィルム２の延出端部２ａが熱シールされた包装体３は、冷却装置６００に小端立てした姿勢で搬送され、冷却装置６００により側面が冷却されて包装システムから搬出される。なお、図示しない検査装置により不良品と判別された包装体３は、冷却装置６００の上流側に設けた不良品排除装置５００によって搬送経路から排除される。

【0016】

図２は、端部熱シールユニット３００（以下、単にシール装置３００とも称する）の側面図を示し、図３は、シール装置３００の正面図を示す。なお、図２及び図３においては後述する伝達機構３１１は一部のみが示され、また、図３においては後述する駆動機構３０３は一部のみが示されている。シール装置３００は、図３で見て左右にそれぞれ対となる第１シールブロック（駆動側シールブロック）３０１及び第２シールブロック（受け側シールブロック）３０２を有している。

【0017】

シール装置３００は、各第１シールブロック３０１と各第２シールブロック３０２とで包装体３を挟み込んでシールする。各第１シールブロック３０１は、駆動機構３０３を介しモータ３１８（後述の図５に示す）によって上下方向（接離方向）に一括して移動される。駆動機構３０３は、駆動軸３０５、カム３０６、カムレバー３０７、連結部材３０８、及びスプリング３１０を備えたカム機構により構成され、モータ３１８の動力が図示しない動力伝達機構を介して駆動軸３０５に伝達され、駆動軸３０５の回転に伴いカム３０６が回転する。

【0018】

カム３０６の上方にはカムレバー３０７が設けられ、カムレバー３０７はその一端側に設けられたレバー軸３０７ａにより揺動自在に支持されている。カムレバー３０７の長手方向中央にはカムフォロア３０７ｂが設けられている。また、カムレバー３０７には連結部材３０８が連結され、カムレバー３０７の他端側にはスプリング３１０が取り付けられ、スプリング３１０によりカムフォロア３０７ｂがカム３０６に押し付けられている。駆動軸３０５の回転に伴いカム３０６が回転し、カム３０６の回転に伴いカムフォロア３０７ｂを介してカムレバー３０７が揺動し、ひいてはカムレバー３０７に連結された連結部材３０８が上下動する。

【0019】

連結部材３０８は、第１シールブロック３０１が固定されるホルダ３０９に連結されている。これにより、駆動軸３０５の回転に伴い第１シールブロック３０１が上下方向に駆動される。一対の第２シールブロック３０２は、それぞれ伝達機構３１１を構成するホルダ３１２に固定され、各ホルダ３１２には、それぞれリンク３１３が連結されている。

【0020】

図４は、伝達機構３１１及びサーボモータ３１４の側面図を示す。一対の第２シールブロック３０２は、それぞれ伝達機構３１１を介して個々のサーボモータ３１４によって上下方向（接離方向）に変位される。伝達機構３１１は、第２シールブロック３０２が固定されるホルダ３１２と２つのリンク３１３ａ、３１３ｂとから構成される。リンク３１３ａの外端がホルダ３１２を介して第２シールブロック３０２に回転自在に連結され、各リンク３１３ａ、３１３ｂ同士は互いに回転自在に連結され、リンク３１３ｂの外端がサーボモータ３１４のモータ軸３１５に連結される。これにより、モータ軸３１５の回転に伴い第２シールブロック３０２が上下方向に変位される。

【0021】

第２シールブロック３０２の上面（シール面）３０２ａは、端部拡開ユニット２００から搬送されてくる包装体３の包装フィルム２の延出端部２ａとほぼ同一平面上に位置決めしてあり、延出端部２ａが配置される。第２シールブロック３０２の上面３０２ａは、包装体３がシールされるシール位置に設定してあり、第１シールブロック３０１はこのシール位置を下降端として上下動する。

【0022】

第１シールブロック３０１の上下動タイミングは、端部拡開ユニット２００及びシール装置３００の図示しないプッシャコンベアによる包装体３の搬送タイミングと同期するように調整される。第１シールブロック３０１には、熱源である図示しない電熱ヒータが内蔵してあり、この電熱ヒータからの熱によって第１シールブロック３０１の下面３０１ａ及び側面３０１ｂが加熱される。

【0023】

第１シールブロック３０１の下面（シール面）３０１ａは、第２シールブロック３０２上面３０２ａと協働して、包装体３の延出端部２ａを熱シールする。また、第１シールブロック３０１の側面３０１ｂは、第１シールブロック３０１の上昇動作に伴って包装体３の側面３ａに接触し、側面３ａを加熱する。包装体３の側面３ａは、熱シールされた延出端部２ａが折り込みシールされる相手先面である。

【0024】

一方、第２シールブロック３０２にも図示しない電熱ヒータが内蔵されており、この第２シールブロック３０２は、第１シールブロック３０１と協働して延出端部２ａを熱シールするとともに、包装体３の熱シールされた延出端部２ａを折り込む際のガイド面として機能する。第１，第２シールブロック３０１，３０２の下流側には、包装体３を小端立てして搬送する図示しないプッシャコンベアが搬送経路に沿って設けてある。

【0025】

このプッシャコンベアは、前述したシール位置に配置された包装体３をほぼ９０゜下方向に旋回させて小端立てした後、下流側へ搬送する。なお、駆動機構３０３及び伝達機構３１１は、カム機構やリンク機構の代わりに、エアー、オイル、電力などの各種動力を駆動源とするシリンダを連結して構成しても良い。また、伝達機構３１１を介さずにサーボモータ３１４で直接に第２シールブロック３０２を変位させても良い。

【0026】

図５は、シール装置３００のシステム構成図を示す。シール装置３００は、シール装置３００を制御する制御ユニット（制御手段）３１６を備え、制御ユニット３１６には、サーボモータ３１４の制御パラメータの設定値を入力するための設定値入力部（設定値入力手段）３１７が設置されている。制御ユニット３１６には、一対の第１シールブロック３０１を一括にて上下動させるモータ３１８と、一対の第２シールブロック３０２をそれぞれ個別に上下動させる各サーボモータ３１４とが電気的に接続されている。

【0027】

シール装置３００は、一対のサーボモータ３１４のモータ軸３１５の回転量を個別に検出する各エンコーダ（回転量検出手段）３１９をさらに備える。制御ユニット３１６は、各エンコーダ３１９で検出したモータ軸３１５の回転量と各サーボモータ３１４に供給するモータ電流とに基づいて、各サーボモータ３１４のトルクを個別に制御する。これにより、各第２シールブロックの変位量が制御される。

【0028】

詳しくは、制御ユニット３１６は、第１シールブロック３０１と第２シールブロック３０２とにより包装体３を挟んでシールするときのシール圧力を所定圧力とするべく、第１シールブロック３０１の衝突に伴う第２シールブロック３０２の変位量に応じてサーボモータ３１４のトルクを増減して制御する。シール圧力の所定圧力は、第１，第２シールブロック３０１，３０２で包装体３を挟んでシールする際に、包装体３の溶着不良や過溶着が生じない良好なシールを実現可能な値に設定される。

【0029】

より具体的には、制御ユニット３１６は、シール圧力を前述した所定圧力とするべく、サーボモータ３１４のトルクをインピーダンス制御するのが好ましい。インピーダンス制御とは、物体が受けた力を特定の値に修正するのみの直接力制御とは異なる間接力制御であり、換言すると、受ける外力の変化に対して緩やかに物体を変位させるソフトタッチな接触制御である。

【0030】

本実施形態では、前述したようなインピーダンス制御で使用するインピーダンスパラメータをサーボモータ３１４の制御パラメータとして設定値入力部３１７に入力し、各サーボモータ３１４をインピーダンス制御することにより、第２シールブロック３０２に対する第１シールブロック３０１の衝突を大幅に緩和している。

【0031】

以上のように、本実施形態のシール装置３００は、制御ユニット３１６において、エンコーダ３１９で検出したモータ軸３１５の回転量とサーボモータ３１４に供給するモータ電流とに基づいて、サーボモータ３１４のトルクを制御し、第２シールブロックの変位量を制御する。このように、第２シールブロックを自在に変位可能とすることにより、第２シールブロック３０２を単に固定する場合に比して、シール圧力を第１シールブロック３０１の移動速度や包装フィルム２の厚み、材質に応じて適正に維持しつつ、第１，第２シールブロック３０１，３０２の衝突力を低減することができる。

【0032】

従って、第１，第２シールブロック３０１，３０２の上下面３０１ａ，３０２ａ（シール面）の摩耗を抑制することができ、上下面３０１ａ，３０２ａの摩耗に起因したシール装置のシール機能低下及び寿命低下を抑制することができる。また、第１，第２シールブロック３０１，３０２の衝突音による作業環境の悪化を抑制することができる。

【0033】

詳しくは、制御ユニット３１６は、第１シールブロック３０１と第２シールブロック３０２とにより包装体３を挟んでシールするときのシール圧力を所定圧力とするべく、第１シールブロック３０１の衝突に伴う第２シールブロック３０２の変位量に応じてサーボモータ３１４のトルクを増減して制御する。これにより、第２シールブロック３０２にスプリング等の弾性部材を取り付けたようなダンパー制御が可能となるため、シール圧力を第１シールブロック３０１の移動速度や包装フィルム２の厚み、材質に応じて適正に維持しつつ、第１，第２シールブロックの衝突力をより一層効果的に低減することができる。

【0034】

具体的には、制御ユニット３１６は、第１シールブロック３０１と第２シールブロック３０２とにより包装体３を挟んでシールするときのシール圧力を所定圧力とするべく、サーボモータ３１４のトルクをインピーダンス制御する。これにより、シール圧力を第１シールブロック３０１の移動速度や包装フィルム２の厚み、材質に応じて適正に維持しつつ、第２シールブロック３０２に対する第１シールブロック３０１の接触をより一層ソフトに安定化させることができる。

【0035】

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。例えば、上記実施形態のシール装置は、包装システムの端部折り込みシール装置１０を構成する端部熱シールユニット３００に限らず、種々の包装システムに組み込まれる種々のシール装置に適用可能である。

【0036】

また、本発明は、第１シールブロック３０１のような駆動側シールブロックと、第２シールブロック３０２のような受け側シールブロックとで包装体３を挟み込んでシールするシール装置に適用可能であり、駆動側シールブロック及び受け側シールブロックは必ずしも２つずつ配置する必要はない。また、包装体３の形状や包装体３のシール形態も前述した内容に限定されない。

【符号の説明】

【0037】

３ 包装体
３００ シール装置
３０１ 第１シールブロック（駆動側シールブロック）
３０２ 第２シールブロック（受け側シールブロック）
３０３ 駆動機構
３１４ サーボモータ
３１５ モータ軸
３１６ 制御ユニット（制御手段）
３１７ 設定値入力部（設定値入力手段）
３１９ エンコーダ（回転量検出手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】