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(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】P2024173106
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】エア供給系統へのエア補充機能を備えた包装機
(51)【国際特許分類】
B65B 9/213 20120101AFI20241205BHJP
B65B 57/00 20060101ALI20241205BHJP
【ＦＩ】
B65B9/213
B65B57/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023091261
(22)【出願日】2023-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】000148162
【氏名又は名称】株式会社川島製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100108567
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 雅夫
(72)【発明者】
【氏名】山本 博久
【テーマコード（参考）】
3E050
【Ｆターム（参考）】
3E050AB02
3E050CA01
3E050CB03
3E050DC02
3E050DD03
3E050DF03
3E050DF05
3E050FA01
3E050FB01
3E050FC01
3E050GB06
(57)【要約】
【課題】包装動作装置の包装サイクル動作に基づいて生成する圧力エアを利用して、電動モータの消費電力を軽減するとともに、エア供給系統のエアチャンバーのエア補充に用いることで、エア供給系統が負う圧力エア補充負担を軽減する包装機を提供する。
【解決手段】横シール装置の昇降ユニット６０のような重量の大きい包装動作装置が電動モータの出力に基づいて包装サイクル動作をするとき、連結ロッド１５を介して、ポンプ機構３０が当該包装サイクル動作に連係してポンプ動作をして、外気を取り込むとともに昇圧した圧力エアを吐出する。ポンプ機構３０における圧力エアによる制動作用と反発作用は所定の包装サイクル動作を助ける働きをするので、駆動モータの消費電力が軽減される。ポンプ機構３０から吐出される圧力エアは、エアが消費されたエア供給系統２０のエアチャンバー２３に補充され、エア供給系統が負う圧力エア補充負担が軽減される。
【選択図】図１
【解決手段】横シール装置の昇降ユニット６０のような重量の大きい包装動作装置が電動モータの出力に基づいて包装サイクル動作をするとき、連結ロッド１５を介して、ポンプ機構３０が当該包装サイクル動作に連係してポンプ動作をして、外気を取り込むとともに昇圧した圧力エアを吐出する。ポンプ機構３０における圧力エアによる制動作用と反発作用は所定の包装サイクル動作を助ける働きをするので、駆動モータの消費電力が軽減される。ポンプ機構３０から吐出される圧力エアは、エアが消費されたエア供給系統２０のエアチャンバー２３に補充され、エア供給系統が負う圧力エア補充負担が軽減される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電動モータの出力に基づいて包装物を包装材に収容・封鎖するための包装サイクル動作を行う包装動作装置、
前記包装サイクル動作に付随する包装関連動作を行う一つ又は複数のアクチュエータ、並びに、前記一つ又は複数のアクチュエータを作動させるため、エア圧力源から送られる圧力エアをエアチャンバーに蓄えるとともに当該エアチャンバーから前記一つ又は複数のアクチュエータに作動エアを供給するエア供給系統を備えた包装機において、
前記包装動作装置の前記包装サイクル動作に連係してポンプ動作をするポンプ機構を備えており、
前記ポンプ機構は、前記ポンプ動作において、取り入れた外気を昇圧し、昇圧された当該外気を前記エア供給系統の前記エアチャンバーに補充すること
から成る包装機。
前記包装サイクル動作に付随する包装関連動作を行う一つ又は複数のアクチュエータ、並びに、前記一つ又は複数のアクチュエータを作動させるため、エア圧力源から送られる圧力エアをエアチャンバーに蓄えるとともに当該エアチャンバーから前記一つ又は複数のアクチュエータに作動エアを供給するエア供給系統を備えた包装機において、
前記包装動作装置の前記包装サイクル動作に連係してポンプ動作をするポンプ機構を備えており、
前記ポンプ機構は、前記ポンプ動作において、取り入れた外気を昇圧し、昇圧された当該外気を前記エア供給系統の前記エアチャンバーに補充すること
から成る包装機。
【請求項2】
前記包装動作装置は、前記電動モータの前記出力を変換して回転動作、往復動作又はボックスモーションのような循環動作をし、当該循環動作をする間に前記包装材にシールを施して前記包装物を当該包装材に封鎖する封鎖用シール装置であることから成る請求項１に記載の包装機。
【請求項3】
前記包装機は、
帯状包装材が通される中で当該帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマと、
当該略筒状包装材が縦方向に送られる中で当該略筒状包装材を筒状包装材に成形する縦シール装置と、
前記包装物を前記筒状包装材内に投入する包装物供給装置と、
前記筒状包装材が縦方向送られる中で前記筒状包装材に横断方向に横シールを施すことで袋を形成しながら内部に前記包装物が収容された袋包装体を形成する横シール装置
を備えている縦型製袋充填包装機であり、
前記縦シール装置又は前記横シール装置が前記封鎖用シール装置として用いられていること
から成る請求項２に記載の包装機。
帯状包装材が通される中で当該帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマと、
当該略筒状包装材が縦方向に送られる中で当該略筒状包装材を筒状包装材に成形する縦シール装置と、
前記包装物を前記筒状包装材内に投入する包装物供給装置と、
前記筒状包装材が縦方向送られる中で前記筒状包装材に横断方向に横シールを施すことで袋を形成しながら内部に前記包装物が収容された袋包装体を形成する横シール装置
を備えている縦型製袋充填包装機であり、
前記縦シール装置又は前記横シール装置が前記封鎖用シール装置として用いられていること
から成る請求項２に記載の包装機。
【請求項4】
前記ポンプ機構は、前記包装動作装置と連係機構と連係して往復運動を行う作動部材を備えており、当該作動部材の前記往復運動によって容積が変更される容積式ポンプを備えており、
前記容積式ポンプは、前記作動部材としてシリンダ内を往復動するピストンを備えており、前記ピストンによって前記シリンダ内に前記容積を有する出力室が形成されるピストンポンプであり、
前記連係機構は、前記包装動作装置と前記ピストンポンプの前記ピストンとを連係する連係ロッドであること
から成る請求項１に記載の包装機。
前記容積式ポンプは、前記作動部材としてシリンダ内を往復動するピストンを備えており、前記ピストンによって前記シリンダ内に前記容積を有する出力室が形成されるピストンポンプであり、
前記連係機構は、前記包装動作装置と前記ピストンポンプの前記ピストンとを連係する連係ロッドであること
から成る請求項１に記載の包装機。
【請求項5】
前記ポンプ機構は、前記ピストンポンプと前記エアチャンバーとを接続する接続管、当該接続管に介装されており、前記チャンバーから前記ピストンポンプに向かうエアの流れを遮断する一方で、前記ピストンポンプの前記出力室内のエアが前記チャンバーに送り込むのを許容する第１設定圧力が設定されている第１チェックバルブ、及び前記出力室への外気流入経路に介装されており、前記出力室への外気の流入を遮断する一方で、前記出力室内へ外気が流入するのを許容する第２設定圧力が設定されている第２チェックバルブを備えていることから成る請求項４に記載の包装機。
【請求項6】
前記第２チェックバルブは、前記ピストンに取りつけられており且つ前記シリンダの内壁に対して接離可能な弾性膜を備えた可撓弁であり、
前記可撓弁は、前記出力室の前記容積が縮小する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁に当接しつつ摺動することで前記出力室から外気への圧力エアの流出を遮断し、前記出力室の前記容積が拡大する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁から離れて移動することで前記出力室内への外気の流入を許容する
ことから成る請求項５に記載の包装機。
前記可撓弁は、前記出力室の前記容積が縮小する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁に当接しつつ摺動することで前記出力室から外気への圧力エアの流出を遮断し、前記出力室の前記容積が拡大する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁から離れて移動することで前記出力室内への外気の流入を許容する
ことから成る請求項５に記載の包装機。
【請求項7】
前記エア供給系統は、
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第１供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エア圧力源からの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧されて前記エアチャンバーに蓄えられ、前記エアチャンバーに蓄えられた前記圧力エアが前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
ことから成る請求項５に記載の包装機。
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第１供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エア圧力源からの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧されて前記エアチャンバーに蓄えられ、前記エアチャンバーに蓄えられた前記圧力エアが前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
ことから成る請求項５に記載の包装機。
【請求項8】
前記エア供給系統は、
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第２供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エアチャンバーからの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧された前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
ことから成る請求項５に記載の包装機。
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第２供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エアチャンバーからの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧された前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
ことから成る請求項５に記載の包装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、製品を包装材で包装する包装サイクル動作を行う包装機において、当該包装機の各種作動機構のための駆動系として用いられるエアアクチュエータに圧力エアを供給するエア供給系統を備える包装機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、包装物である製品を包装材で包装する包装機においては、当該包装機を構成する各種作動装置のための駆動系として各種のアクチュエータが用いられている。例えば、包装機の一例として縦型製袋充填包装機が挙げられるが、当該縦型製袋充填包装機においては、近年、縦シール装置や横シール装置のシール動作というような主たる包装サイクル動作のための駆動系として動作精度や応答性等の制御性の良いサーボモータが多用されている。一方、こうした主たる包装サイクル動作の他に、当該包装サイクル動作に付随して、例えば包装材の折込み動作、袋内での製品のしごき動作、或いは製品の移動を規制するシャッタ動作等の付随動作のための駆動系については小型であって調達コストや運転コストが安い流体アクチュエータが用いられることが多い。流体アクチュエータとしては、包装機とその周囲を汚さないためにも、圧力エアを駆動流体とするエアアクチュエータが用いられており、複数のエアアクチュエータを駆動するため、共通のエアチャンバーからエア供給管を通じて各エアアクチュエータに圧力エアを分配供給するエア供給系統が備わっている。こうしたエア供給系統においては、包装機の包装サイクル動作に連係して当該分配エアのエアアクチュエータへの給排気を電磁弁で制御することにより、包装機の付随動作のためのエアアクチュエータを、簡単な構造で簡便且つ精度良く制御することを可能にしている。
【0003】
縦型製袋充填包装機は、包装材から袋を形成しながら製品を包装する包装機であり、その一例が斜視図である図５に概略的に示されている。図５に示す縦型製袋充填包装機（以下、図５に関しては、「包装機」と略す。）４０は、縦シール装置４５と横シール装置４６が共にボックスモーション動作をして、帯状包装材Ｆｗから製作される袋Ｂに製品Ｓを充填・収容して包装する連続動作型の製袋充填包装機の一般的な例である。包装機４０の背後に配設されている包装材供給部（ここでの図示及び詳細な説明を省略する。）は、帯状包装材Ｆｗを包装材ロールから繰り出して包装機４０に供給する。包装機４０は、その他の基本的な構造として、フォーマ（製筒器）４１、製袋充填筒（以下、「充填筒」と略す。）４２、ホッパ４３及び包装材送り装置４４を備えている。
【0004】
包装機４０においては、帯状包装材Ｆｗは、フォーマ４１によって、帯状包装材Ｆｗの両側端縁部分ｆｅ，ｆｅが合掌状に重ね合わされる状態にまで充填筒４２の周囲を取り巻いた略筒状に曲成される。帯状包装材Ｆｗは、充填筒４２の周囲を縦方向（包装材の送り方向）に送られる中で縦シール装置４５によって筒状包装材Ｆｔに成形される。充填筒４２は、フォーマ４１内を縦に貫通する態様で連なった製筒ユニットとしてユニット化されている。計量機から排出された計量済の製品Ｓが、袋Ｂの製作に合わせたタイミングでホッパ４３に投入され、更にホッパ４３に連なって配設されている充填筒４２を通して筒状包装材Ｆｔ内に投入される。ガイドローラ４９は、帯状包装材Ｆｗをフォーマ４１に送り込む角度等を調整するためのローラである。
【0005】
充填筒４２の左右両側には、略筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗ又は筒状包装材Ｆｔを充填筒４２の外周面に沿って縦方向に送る包装材送り装置４４が配設されている。包装材送り装置４４は、左右対称の対となる構造・配置を有しており且つ左右同期して作動する送りベルトユニット４４ａ，４４ｂから成っており、送りベルトユニット４４ａ，４４ｂは、それぞれ、ローラの回りに巻き掛けられて駆動・案内され且つ列状に吸引孔が並んで形成された送りベルト５４ａ，５４ｂと、略筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗ又は筒状包装材Ｆｔを、当該吸引口を通じて吸引する吸引ボックス５５（一方のみを示す）を備えている。吸引ボックス５５の負圧が送りベルト５４ａ，５４ｂに形成されている吸引孔を通して包装材を吸引して送りベルト５４ａ，５４ｂに吸い寄せ、包装材は左右において送りベルト５４ａ，５４ｂに吸引されつつ縦方向に搬送される。
【0006】
充填筒４２の前方には、縦シール装置４５が縦方向に延びる態様で配設されている。縦シール装置４５は、シール面が互いに対向する態様で縦に並設されており且つ図示しない駆動装置によって互いに接近・離間するように開閉動作される一対の縦シールブロック４５ａ，４５ｂを備えている。縦シール装置４５は、側端縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込む左右方向に接近する閉じ動作行程、側端縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込んでヒートシールを施しながら充填筒４２の縦方向下方に移動するヒートシール動作行程、ヒートシールが施された側端縁部分ｆｅ，ｆｅから互いに離れる方向に移動する離間動作行程、及び縦方向上方に移動する戻り動作行程とからなるボックスモーション動作をする。略筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗは、包装材送り装置４４によって停止することなく連続送りされる間に、縦シール装置４５によって縦シール（センターシール）Ｓｃが施されて、筒状包装材Ｆｔに形成される。
【0007】
包装機４０において、充填筒３の下方には横シール装置４６が配設されている。横シール装置４６は、シール面が互いに対向する横置きの態様で並設されており且つ駆動装置によって互いに同期して接近・離間するように開閉動作される一対のバー状の横シールブロック４６ａ，４６ｂを備えている。各横シールブロック４６ａ，４６ｂは、袋Ｂのための底側の横シール（横シールＳｅの一部）を形成する上側の横シーラ部と、袋包装体Ｂｐの天側の横シール（横シールＳｅの残部）を形成する下側の横シーラ部とを有する。横シール装置４６は、筒状包装材Ｆｔを挟み込む前後方向に接近する閉じ動作行程、筒状包装材Ｆｔを挟み込んでヒートシールを施しながら縦方向下方に移動しつつヒートシール動作行程、筒状包装材Ｆｔからその前後に離れる方向に移動する離間動作行程、及び縦方向上方に移動する戻り動作行程とからなるボックスモーション動作をする。筒状包装材Ｆｔは、包装材送り装置４４によって停止することなく連続送りされる間に、横シール装置４６によって横シール（エンドシール）Ｓｅが施される。
【0008】
横シール装置４６は、更に筒状包装材Ｆｔを突き破る形態で切断するカッタ刃４７を備えた横シール・カット装置として構成されている。カッタ刃４７は、一方の横シールブロック４６ａに上下の両横シーラ部間において出没自在に取り付けられており、他方の横シールブロック４６ｂには、両シールブロック４６ａ，４６ｂが相互に接近したときに突き出されたカッタ刃４７が入り込み可能な溝４８が形成されている。両シールブロック４６ａ，４６ｂが接近して筒状包装材Ｆｔを挟み込むときに、筒状包装材Ｆｔに横シールＳｅが形成されるが、それと同時にカッタ刃４７が横シールＳｅの中間位置で溝４８内に入り込むことでカッタ刃４７は筒状包装材Ｆｔを突き切って切断する。
【0009】
ホッパ１３を通して充填筒３内に投入された製品Ｓは、筒状包装材Ｆｔの底部、即ち、袋Ｂに充填される。横シール装置４６が筒状包装材Ｆｔに横シールＳｅを施すことによって、先行して形成され且つ内部に製品Ｓが包装された袋包装体Ｂｐが製造される（袋Ｂの袋口が当該横シールＳｅによって封じられる）と同時に、当該横シールＳｅによって筒状包装材Ｆｔの先端（下端）に袋底として封じられ且つ次に製品Ｓが投入・充填されるべき後続の袋Ｂが形成される。袋包装体Ｂｐは、カッタ刃４７の切断作用によって、筒状包装材Ｆｔの下端部（製作中の袋Ｂ）から切り出される。縦シール装置４５と横シール装置４６の両ボックスモーション動作は、包装機の包装サイクル毎に同期しており、包装運転中、繰り返して動作する。袋Ｂの製作、製品Ｓの袋Ｂ内への充填及び袋Ｂの封鎖から成る包装サイクル動作を繰り返すことで、帯状包装材Ｆｗ及び筒状包装材Ｆｔが停止することなく連続送りされる間に、袋包装体Ｂｐが高速で且つ連続して製造される。
【0010】
この種の縦型製袋充填包装機は、縦シール装置と横シール装置としてボックスモーション動作しない装置を採用し、包装運転中、包装材が間欠的に停止する間欠動作式の包装機として構成されることもある。しかしながら、包装速度（単位時間当たりに袋包装体を製造する速度）を向上するためには、図示のように、帯状包装材Ｆｗ及び筒状包装材Ｆｔを間欠的に停止させることなく連続的に送り、包装材が連続送りされる中で縦シール装置４５及び横シール装置４６が共にボックスモーション動作をして帯状包装材Ｆｗ又は筒状包装材Ｆｔに縦シールＳｃ又は横シールＳｅを施す連続作動式の包装機が用いられる。
【0011】
出願人は、縦型製袋充填包装機において、サーボモータによって２軸方向（縦方向と前後方向）それぞれにする往復運動を合成することによってボックスモーション動作をするように構成した横シール装置の例を開示している（特許文献１参照）。図６は、ボックスモーション動作をする当該横シール装置の一例であって、図５に示す包装機に備えることができる横シール装置を示す斜視図である。図６に示す横シール装置については、図５に用いたのと同じ符号を用いることができるものについては再度の詳細な説明を省略する。図６に示す横シール装置４６は、横シール装置４６を昇降させるための昇降ユニット６０と、昇降ユニット６０上に配設されており横シールブロック４６ａ，４６ｂを左右に開閉させるための開閉ユニット７０を有している。開閉ユニット７０は、昇降ユニット６０の昇降動作によって昇降しながら、横シールブロック４６ａ，４６ｂを前後に開閉する。
【0012】
昇降ユニット６０は、装置フレーム６１に対して昇降メインブロック６２を昇降動作させるためのユニットである。昇降メインブロック６２は、左右に対称に配置された左側昇降ブロック６２ａ及び右側昇降ブロック６２ｂと、これら左右の昇降ブロック６２ａ，６２ｂを連結する連結部材６２ｃを有していて、平面略コ字状の構造を形成している。昇降メインブロック６２は、装置フレーム６１に対して縦方向に且つ互いに平行に延びる態様で取り付けられた二本の昇降用のガイドロッド６３，６４に沿った方向のみスライド動作可能である。昇降ユニット６０は、昇降駆動用サーボモータ６５と、その回転出力軸６６と昇降メインブロック６２（具体的には左側昇降ブロック６２ａ）との間に配設されており回転を直線往復運動に変換する昇降用リンク機構６７を有している。昇降駆動用サーボモータ６５は、ガイドロッド６３，６４の上端に取り付けられているモータ取付け板６８に設定されており、回転出力軸６６はモータ取付け板６８に設けられているブラケット６９に支えられている。昇降ユニット６０においては、昇降駆動用サーボモータ６５が駆動されるとき、回転出力軸６６は「ａ」又は「ｂ」の方向に回転し、昇降メインブロック６２は、この回転方向に応じて、昇降用リンク機構６７によるリンク作用によってガイドロッド６３，６４に沿うように昇降動作をする。
【0013】
横シール装置６の開閉ユニット７０は、昇降ユニット６０の昇降メインブロック６２に関連して設けられているユニットであって、横シール装置６の横シールブロック４６ａ，４６ｂを開閉させて横シール動作を行わせるためのユニットである。開閉ユニット７０は、昇降メインブロック６２の連結部材６２ｃに取り付けられた開閉駆動用サーボモータ７１と、昇降メインブロック６２の左右両側の昇降ブロック６２ａ，６２ｂの前後両端において左右内側に延びるアーム部６２ｄ，６２ｄ；６２ｅ，６２ｅに対して前後方向（ガイドロッド６３，６４が延びる方向に対して直交し、且つ横シールブロック４６ａ，４６ｂの開閉方向と平行な方向）にスライド可能であり且つ互いに平行に延びる前後開閉用のガイドロッド７３，７４と、横ヒートシーラ６ａ，６ｂがそれぞれ取り付けられている前後各側の取付けブロック７５，７６と、開閉駆動用サーボモータ７１の回転出力軸７８と前後各側の取付けブロック７５，７６との間にリンク作用を及ぼすように配設されており回転を直線往復運動に変換するための開閉用リンク機構７９を有している。
【0014】
ガイドロッド７３，７４の前方端は前側の取付けブロック７５に取り付けられていて、後方端は最も後方に配設されている中間ブロック７７に取り付けられており、これによって前側の取付けブロック７５と中間ブロック７７を連結している。開閉用リンク機構７９は、一方では後側の取付けブロック７６に直接的に連係されており、他方では、中間ブロック７７からガイドロッド７３，７４を介して前側の取付けブロック７５に間接的に連係されている。ガイドロッド７３，７４は、後側の取付けブロック７６に対してスライドスリーブ８０，８０を介してスライド可能に嵌合している。
【0015】
上記のように構成されている開閉ユニット７０においては、開閉駆動用サーボモータ７１が駆動されると回転出力軸７８が「ｃ」又は「ｄ」の方向に回転し、開閉用リンク機構７９のリンク作用によって直接に駆動される後側の取付けブロック７６は、この回転方向に応じて、ガイドロッド７３，７４に沿って移動して後側の横シールブロック４６ｂを前後方向に動作させる。また、開閉用リンク機構７９のリンク作用によって中間ブロック７７を駆動すると、中間ブロック７７はガイドロッド７３，７４を介して前側の取付けブロック７５を前後方向に動作させる。前後各側の取付けブロック７５，７６の動作方向は互いに逆であるので、回転出力軸５８の出力回転方向に応じて横シールブロック４６ａ，４６ｂが前後方向に開動作又は閉動作される。横シールブロック４６ａ，４６ｂが閉じ方向の死点に近づくと、横シールブロック４６ａ，４６ｂは開閉用リンク機構７９のトグル作用によって筒状包装材Ｆｔを強く挟み込み、横シールＳｅを形成する。
【0016】
包装機４０の制御装置が、昇降駆動用サーボモータ６５と開閉駆動用サーボモータ７１の動作をそれぞれ制御することで昇降ユニット６０と開閉ユニット７０の動作タイミングと動作量が制御される。昇降ユニット６０の昇降動作によって横シールブロック４６ａ，４６ｂのボックスモーションのうちの上下移動動作が生じ、開閉ユニット７０の開閉動作によって横シールブロック４６ａ，４６ｂのボックスモーションのうちの前後移動動作が生じる。これらの昇降動作と開閉動作が合成されて、横シール装置４６の横シールブロック４６ａ，４６ｂは、閉じ方向に移動して筒状包装材Ｆｔに当接し、筒状包装材Ｆｔを挟み込みながら下降することで横シールＳｅを形成し、その後、横シールブロック４６ａ，４６ｂが開き方向に移動し、更に上昇方向に移動して、また元の位置に戻るというボックスモーション動作をする。サーボモータ６５，７１の回転を往復動作に変換する手段として、リンク機構６７，７９を説明したが、ピニオンラック機構やカム機構のような別の機構を用いても実施することが可能である。
【0017】
縦型製袋充填包装機のような包装機においては、上記したように、包装物である製品を包装材に次々に収容・封鎖して袋包装体を製造するときに、包装サイクル動作に従ってシール装置が包装材に対して繰り返してヒートシールを施す。横シール装置のような包装動作装置は、ヒータを内蔵するなど多くの部品からなるとともに、横シール動作時に求められる強度の観点から軽量化が困難であるので、結果的に大きな重量になっている。横シール装置は、サーボモータのような強力な駆動源によって往復駆動され、横シール動作時には大きな押圧力によって安定して筒状包装材を挟み込むことで確実なシールを施す。
【0018】
横シール装置４６の昇降ユニット６０は、強度確保上の必要から、或いは開閉ユニット７０を搭載していることにも起因して大きな重量を持つ構造となっている。昇降ユニット６０がボックスモーション動作の中での降下動作をする際には、その重量に起因して落下しようとする勢いが当該ボックスモーション動作で定まる降下動作に勝っている。そこで、昇降ユニット６０の落下運動にブレーキを掛けるように昇降駆動用サーボモータ６５の制御を行うことで、実際の降下動作がボックスモーション動作で設定される降下動作となるようにしている。このときの昇降駆動用サーボモータ６５に生じる回生電力は電力量が充分ではない等、利用には不向きであるため、現状では単に捨てられている。また、昇降ユニット６０がボックスモーション動作の中での上昇動作をする際には、昇降駆動用サーボモータ６５が重量の大きな昇降ユニット６０を重力に打ち勝って上昇するように駆動する必要がある。更に、昇降ユニット６０が上昇から下降に、或いは下降から上昇に転じる等の際に、昇降停滞する待機期間がある場合には、当該待機期間の間、重量のある昇降ユニット６０が自由落下を始めないように、昇降駆動用サーボモータ６５に電流を供給し続ける必要もある。したがって、昇降駆動用サーボモータ６５には相応の電力が消費され続けており、縦型製袋充填包装機４０の運転コストの上昇原因の一つとなっている。
【0019】
一方、包装機には、その包装サイクル動作に付随する動作のための駆動系としてのエアアクチュエータを駆動するため、エア圧力源としてのコンプレッサーで生成された一次エア（高圧エア）をエアチャンバーに引き込み、エアチャンバーから送り出されるエアを更にレギュレータで減圧するなどしてエアアクチュエータに供給して駆動するエア供給系統が備わっている。エアアクチュエータが駆動の戻り方向にある場合には、シリンダに供給されたエアは大気中に排出されており、圧力エアは常に消費される一方となっている。シリンダからの排出エアを単に集めるだけでは再利用可能な充分高い圧力のエアとして集めるには至らず、現実的ではない。したがって、現状、エアアクチュエータのシリンダ内の圧力エアを再利用しようとする策は採られておらず、コンプレッサーを常に稼働させるなどして側からエアチャンバーへの高圧エアの補充が絶えず必要となっており、その結果、エア供給系統においてエア圧力源側の負担が大きくなっている、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0020】
【特許文献1】特開２０１９－１５１３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
そこで、包装サイクル動作を行う包装動作装置と、その包装サイクル動作に付随する包装関連動作を行うエアアクチュエータのためのエア供給系統を備える包装機において、包装動作装置が包装サイクル動作の際に生じる慣性動作に基づいて圧力エアを得て、当該圧力エアを利用することで包装サイクル動作に要する駆動モータの消費電力を軽減するとともに、その圧力エアをエア供給系統に備わるエアチャンバーのエア補充に用いる点で解決すべき課題がある。
【0022】
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、包装機において包装動作装置が包装サイクル動作を繰り返して行うときの慣性動作に基づいて圧力エアを得て、当該圧力エアを利用することで包装サイクル動作に要する駆動モータの消費電力を軽減するとともに、その圧力エアをエア供給系統に備わるエアチャンバーのエア補充に用いることで、外部コンプレッサーのようなエア圧力源によるエアチャンバーへのエア補充量を抑え、エア圧力源が負うエア補充負担を軽減することができる包装機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0023】
上記の課題を解決するため、この発明による包装機は、
電動モータの出力に基づいて包装物を包装材に収容・封鎖するための包装サイクル動作を行う包装動作装置、
前記包装サイクル動作に付随する包装関連動作を行う一つ又は複数のアクチュエータ、並びに、前記一つ又は複数のアクチュエータを作動させるため、エア圧力源から送られる圧力エアをエアチャンバーに蓄えるとともに当該エアチャンバーから前記一つ又は複数のアクチュエータに作動エアを供給するエア供給系統を備えた包装機において、
前記包装動作装置の前記包装サイクル動作に連係してポンプ動作をするポンプ機構を備えており、
前記ポンプ機構は、前記ポンプ動作において、取り入れた外気を昇圧し、昇圧された当該外気を前記エア供給系統の前記エアチャンバーに補充すること
から成っている。
電動モータの出力に基づいて包装物を包装材に収容・封鎖するための包装サイクル動作を行う包装動作装置、
前記包装サイクル動作に付随する包装関連動作を行う一つ又は複数のアクチュエータ、並びに、前記一つ又は複数のアクチュエータを作動させるため、エア圧力源から送られる圧力エアをエアチャンバーに蓄えるとともに当該エアチャンバーから前記一つ又は複数のアクチュエータに作動エアを供給するエア供給系統を備えた包装機において、
前記包装動作装置の前記包装サイクル動作に連係してポンプ動作をするポンプ機構を備えており、
前記ポンプ機構は、前記ポンプ動作において、取り入れた外気を昇圧し、昇圧された当該外気を前記エア供給系統の前記エアチャンバーに補充すること
から成っている。
【0024】
この包装機によれば、包装動作装置が電動モータの出力に基づいて包装物を包装材に収容・封鎖するための包装サイクル動作を行う。エア供給系統においては、例えばコンプレッサーのようなエア圧力源から供給される圧力エアがエアチャンバーに蓄えられ、エアチャンバーに蓄圧されている圧力エアが作動エアとして一つ又は複数のエア作動式のアクチュエータに供給される。作動エアの供給を受けてアクチュエータが作動することで、包装動作機構の包装サイクル動作に付随する包装関連動作が行われ、包装関連動作を行う毎にエアチャンバー内の圧力エアは消費される。エアチャンバーは、基本的には、エア圧力源から圧力エアの供給を受けるが、ポンプ機構が包装サイクル動作に連係してポンプ動作をするときに、ポンプ機構に取り入れられた外気が昇圧されたエアも圧力エアとして補充される。
包装動作装置は、相応の重量を備えている装置が電動モータの出力に基づいて包装サイクル動作を行うので、通常の運転状態では当該包装サイクル動作を継続的に且つ安定的に繰り返す。ポンプ機構は、包装動作装置のこのような包装サイクル動作に連係しており、この連係を介して包装動作装置から動力を得てポンプ動作をするので、外気の吸込みと吸い込んだ外気を昇圧して得られた圧力エアの吐出というポンプ動作をムラ無く且つ安定的に行う。包装動作装置の所定の包装サイクル動作に対して、ポンプ機構がポンプ作用の圧縮行程で圧力エアを生成するときには、圧力エアのエア圧は当該動作に制動作用として働き、ポンプ作用の圧縮行程後の外気取込み行程の初期では圧力エアのエア圧による反発作用によって、包装サイクル動作を助ける働きをするので、包装動作装置を所定の包装サイクル動作で作動させるのに要する電動モータの消費電力が軽減される。
包装動作装置は、相応の重量を備えている装置が電動モータの出力に基づいて包装サイクル動作を行うので、通常の運転状態では当該包装サイクル動作を継続的に且つ安定的に繰り返す。ポンプ機構は、包装動作装置のこのような包装サイクル動作に連係しており、この連係を介して包装動作装置から動力を得てポンプ動作をするので、外気の吸込みと吸い込んだ外気を昇圧して得られた圧力エアの吐出というポンプ動作をムラ無く且つ安定的に行う。包装動作装置の所定の包装サイクル動作に対して、ポンプ機構がポンプ作用の圧縮行程で圧力エアを生成するときには、圧力エアのエア圧は当該動作に制動作用として働き、ポンプ作用の圧縮行程後の外気取込み行程の初期では圧力エアのエア圧による反発作用によって、包装サイクル動作を助ける働きをするので、包装動作装置を所定の包装サイクル動作で作動させるのに要する電動モータの消費電力が軽減される。
【0025】
この包装機において、前記包装動作装置は、前記電動モータの前記出力を変換して回転動作、往復動作又はボックスモーションのような循環動作をし、当該循環動作をする間に前記包装材にシールを施して前記包装物を当該包装材に封鎖する封鎖用シール装置であるとすることができる。
包装動作装置は、電動モータの出力を変換して回転動作、往復動作又はボックスモーションのような循環動作をする間に、包装材に押し当てられて包装材を溶着してシールをするシールブロックを備えるヒートシール装置のような、封鎖用シール装置とすることができる。ヒートシール装置のシールブロックは、ヒータを内蔵している構造等に起因して高い強度を必要としているものであり、その強度を確保するために結果的に重量が大きい構造となっている。重量が大きいことで、シール動作時に包装材にバラツキなく安定し且つ確実なシールを施すことも可能となっている。電動モータが封鎖用シール装置を駆動するとき、封鎖用シール装置は包装サイクル動作としてのシール動作を大きな慣性により安定して繰り返すので、ポンプ機構によるポンプ動作はムラの無いスムーズな動作となり、滑らかなポンプ作用が得られる。
包装動作装置は、電動モータの出力を変換して回転動作、往復動作又はボックスモーションのような循環動作をする間に、包装材に押し当てられて包装材を溶着してシールをするシールブロックを備えるヒートシール装置のような、封鎖用シール装置とすることができる。ヒートシール装置のシールブロックは、ヒータを内蔵している構造等に起因して高い強度を必要としているものであり、その強度を確保するために結果的に重量が大きい構造となっている。重量が大きいことで、シール動作時に包装材にバラツキなく安定し且つ確実なシールを施すことも可能となっている。電動モータが封鎖用シール装置を駆動するとき、封鎖用シール装置は包装サイクル動作としてのシール動作を大きな慣性により安定して繰り返すので、ポンプ機構によるポンプ動作はムラの無いスムーズな動作となり、滑らかなポンプ作用が得られる。
【0026】
この包装機は、
帯状包装材が通される中で当該帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマと、
当該略筒状包装材が縦方向に送られる中で当該略筒状包装材を筒状包装材に成形する縦シール装置と、
前記包装物を前記筒状包装材内に投入する包装物供給装置と、
前記筒状包装材が縦方向送られる中で前記筒状包装材に横断方向に横シールを施すことで袋を形成しながら内部に前記包装物が収容された袋包装体を形成する横シール装置
を備えている縦型製袋充填包装機であり、
前記縦シール装置又は前記横シール装置を前記封鎖用シール装置として用いることができる。
この包装機によれば、縦型製袋充填包装機の縦シール装置又は横シール装置は、通常、重量の大きいヒートシール装置のような封鎖用シール装置であるので、循環動作をする中で大きな慣性により縦方向に運動エネルギーと位置エネルギーとを交換するような態様で安定した動作をし、ポンプ機構のポンプ動作はムラの無いスムーズな動作をし、したがって、ポンプ機構は滑らかなポンプ作用をして外気を昇圧させた圧力エアを安定して出力する。
特に、縦型製袋充填包装機が、包装材が縦方向に停止することなく連続供給される中で縦シール又は横シールが施される連続作動式の包装機である場合、ポンプ機構は、連続する循環動作をする縦シール装置又は横シール装置が持つ縦方向（重力作用方向）の大きな慣性動作を利用して効率のよいポンプ作用をすることができる。
帯状包装材が通される中で当該帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマと、
当該略筒状包装材が縦方向に送られる中で当該略筒状包装材を筒状包装材に成形する縦シール装置と、
前記包装物を前記筒状包装材内に投入する包装物供給装置と、
前記筒状包装材が縦方向送られる中で前記筒状包装材に横断方向に横シールを施すことで袋を形成しながら内部に前記包装物が収容された袋包装体を形成する横シール装置
を備えている縦型製袋充填包装機であり、
前記縦シール装置又は前記横シール装置を前記封鎖用シール装置として用いることができる。
この包装機によれば、縦型製袋充填包装機の縦シール装置又は横シール装置は、通常、重量の大きいヒートシール装置のような封鎖用シール装置であるので、循環動作をする中で大きな慣性により縦方向に運動エネルギーと位置エネルギーとを交換するような態様で安定した動作をし、ポンプ機構のポンプ動作はムラの無いスムーズな動作をし、したがって、ポンプ機構は滑らかなポンプ作用をして外気を昇圧させた圧力エアを安定して出力する。
特に、縦型製袋充填包装機が、包装材が縦方向に停止することなく連続供給される中で縦シール又は横シールが施される連続作動式の包装機である場合、ポンプ機構は、連続する循環動作をする縦シール装置又は横シール装置が持つ縦方向（重力作用方向）の大きな慣性動作を利用して効率のよいポンプ作用をすることができる。
【0027】
この包装機において、
前記ポンプ機構は、前記包装動作装置と連係機構と連係して往復運動を行う作動部材を備えており、当該作動部材の前記往復運動によって容積が変更される容積式ポンプを備えており、
前記容積式ポンプは、前記作動部材としてシリンダ内を往復動するピストンを備えており、前記ピストンによって前記シリンダ内に前記容積を有する出力室が形成されるピストンポンプであり、
前記連係機構は、前記包装動作装置と前記ピストンポンプの前記ピストンとを連係する連係ロッドであるとすることができる。
容積式ポンプとしては、一定空間容積にある流体を作動部材の往復運動又は回転運動にて容積変化させ流体にエネルギーを与える機械であり、その分類として、例えば往復ポンプと回転ポンプがある。往復ポンプとしては、ピストンの往復動により流体の吸込み・吐出し作用を行うピストンポンプがある。ピストンポンプは回転ポンプに比べて構造が比較的簡便である。この包装機においては、包装動作装置の動作は連係ロッドを介してピストンの往復動作として伝達される。
前記ポンプ機構は、前記包装動作装置と連係機構と連係して往復運動を行う作動部材を備えており、当該作動部材の前記往復運動によって容積が変更される容積式ポンプを備えており、
前記容積式ポンプは、前記作動部材としてシリンダ内を往復動するピストンを備えており、前記ピストンによって前記シリンダ内に前記容積を有する出力室が形成されるピストンポンプであり、
前記連係機構は、前記包装動作装置と前記ピストンポンプの前記ピストンとを連係する連係ロッドであるとすることができる。
容積式ポンプとしては、一定空間容積にある流体を作動部材の往復運動又は回転運動にて容積変化させ流体にエネルギーを与える機械であり、その分類として、例えば往復ポンプと回転ポンプがある。往復ポンプとしては、ピストンの往復動により流体の吸込み・吐出し作用を行うピストンポンプがある。ピストンポンプは回転ポンプに比べて構造が比較的簡便である。この包装機においては、包装動作装置の動作は連係ロッドを介してピストンの往復動作として伝達される。
【0028】
この包装機において、
前記ポンプ機構は、前記ピストンポンプと前記エアチャンバーとを接続する接続管、当該接続管に介装されており、前記チャンバーから前記ピストンポンプに向かうエアの流れを遮断する一方で、前記ピストンポンプの前記出力室内のエアが前記チャンバーに送り込むのを許容する第１設定圧力が設定されている第１チェックバルブ、及び前記出力室への外気流入経路に介装されており、前記出力室への外気の流入を遮断する一方で、前記出力室内へ外気が流入するのを許容する第２設定圧力が設定されている第２チェックバルブを備えているとすることができる。
この包装機によれば、ポンプ機構においては、包装動作装置の一回又は複数回の包装サイクル動作に基づいてピストンポンプの出力室内のエア圧が第２設定圧力を下回ることによって、出力室への外気流入経路に介装されている第２チェックバルブを通じて外気が当該出力室内に流入する。そして、包装動作装置の一回又は複数回の包装サイクル動作に基づいてピストンポンプの出力室内のエア圧が第１設定圧力を上回ることによって、第１チェックバルブを通じて当該出力室内の圧力エアがチャンバーに送られて、チャンバー内に圧力エアとして補充される。
前記ポンプ機構は、前記ピストンポンプと前記エアチャンバーとを接続する接続管、当該接続管に介装されており、前記チャンバーから前記ピストンポンプに向かうエアの流れを遮断する一方で、前記ピストンポンプの前記出力室内のエアが前記チャンバーに送り込むのを許容する第１設定圧力が設定されている第１チェックバルブ、及び前記出力室への外気流入経路に介装されており、前記出力室への外気の流入を遮断する一方で、前記出力室内へ外気が流入するのを許容する第２設定圧力が設定されている第２チェックバルブを備えているとすることができる。
この包装機によれば、ポンプ機構においては、包装動作装置の一回又は複数回の包装サイクル動作に基づいてピストンポンプの出力室内のエア圧が第２設定圧力を下回ることによって、出力室への外気流入経路に介装されている第２チェックバルブを通じて外気が当該出力室内に流入する。そして、包装動作装置の一回又は複数回の包装サイクル動作に基づいてピストンポンプの出力室内のエア圧が第１設定圧力を上回ることによって、第１チェックバルブを通じて当該出力室内の圧力エアがチャンバーに送られて、チャンバー内に圧力エアとして補充される。
【0029】
この包装機において、
前記第２チェックバルブは、前記ピストンに取りつけられており且つ前記シリンダの内壁に対して接離可能な弾性膜を備えた可撓弁であり、
前記可撓弁は、前記出力室の前記容積が縮小する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁に当接しつつ摺動することで前記出力室から外気への圧力エアの流出を遮断し、前記出力室の前記容積が拡大する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁から離れて移動することで前記出力室内への外気の流入を許容する
とすることができる。
この包装機によれば、第２チェックバルブは、ピストンに取りつけられており且つシリンダの内壁に対して接離可能な弾性膜を備えた可撓弁であるので、シリンダ内に第２チェックバルブを配置することで、ポンプ機構とその周りの構造を簡素に構成することができる。可撓弁は、出力室の容積が縮小・拡大する方向にピストンが動作をするときに応じて、弾性膜が前記シリンダの内壁に当接しつつ摺動又は内壁から離れて移動することで、可撓弁が閉じる又は開く動作をして、出力室からの圧力エアの流出を遮断又は出力室への外気の流入を許容する。
前記第２チェックバルブは、前記ピストンに取りつけられており且つ前記シリンダの内壁に対して接離可能な弾性膜を備えた可撓弁であり、
前記可撓弁は、前記出力室の前記容積が縮小する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁に当接しつつ摺動することで前記出力室から外気への圧力エアの流出を遮断し、前記出力室の前記容積が拡大する方向に前記ピストンが動作をするときに前記弾性膜が前記シリンダの内壁から離れて移動することで前記出力室内への外気の流入を許容する
とすることができる。
この包装機によれば、第２チェックバルブは、ピストンに取りつけられており且つシリンダの内壁に対して接離可能な弾性膜を備えた可撓弁であるので、シリンダ内に第２チェックバルブを配置することで、ポンプ機構とその周りの構造を簡素に構成することができる。可撓弁は、出力室の容積が縮小・拡大する方向にピストンが動作をするときに応じて、弾性膜が前記シリンダの内壁に当接しつつ摺動又は内壁から離れて移動することで、可撓弁が閉じる又は開く動作をして、出力室からの圧力エアの流出を遮断又は出力室への外気の流入を許容する。
【0030】
前記ポンプ機構が第１チェックバルブ及び第２チェックバルブを備えている包装機において、
前記エア供給系統は、
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第１供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エア圧力源からの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧されて前記エアチャンバーに蓄えられ、前記エアチャンバーに蓄えられた前記圧力エアが前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
とすることができる。
この包装機によれば、エア圧力源からの圧力エアは第１供給管を通じてエアチャンバーに供給されるが、当該圧力エアは、第１供給管に配設されたレギュレータにより各アクチュエータのために調圧されたエアとしてエアチャンバーに蓄えられる。エアチャンバー内の当該圧力エアは第２供給管を通じてそのままの圧力にて作動エアとして各アクチュエータに供給される。
前記エア供給系統は、
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第１供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エア圧力源からの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧されて前記エアチャンバーに蓄えられ、前記エアチャンバーに蓄えられた前記圧力エアが前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
とすることができる。
この包装機によれば、エア圧力源からの圧力エアは第１供給管を通じてエアチャンバーに供給されるが、当該圧力エアは、第１供給管に配設されたレギュレータにより各アクチュエータのために調圧されたエアとしてエアチャンバーに蓄えられる。エアチャンバー内の当該圧力エアは第２供給管を通じてそのままの圧力にて作動エアとして各アクチュエータに供給される。
【0031】
前記ポンプ機構が第１チェックバルブ及び第２チェックバルブを備えている包装機において、
前記エア供給系統は、
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第２供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エアチャンバーからの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧された前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
とすることができる。
この包装機によれば、エア圧力源からの圧力エアは第１供給管を通じてエアチャンバーに供給される。エアチャンバーに蓄えられた圧力エアは第２供給管を通じて前記各アクチュエータに供給されるが、第２供給管に配設されたレギュレータにより各アクチュエータのために調圧された作動エアとして、各アクチュエータに供給される。
前記エア供給系統は、
前記エア圧力源と前記エアチャンバーとを接続する第１供給管、前記エアチャンバーと前記各アクチュエータとを接続する第２供給管、及び前記第２供給管に配設されたレギュレータを備えており、
前記エアチャンバーからの前記圧力エアが前記レギュレータによって前記各アクチュエータのために調圧された前記作動エアとして前記各アクチュエータに供給される
とすることができる。
この包装機によれば、エア圧力源からの圧力エアは第１供給管を通じてエアチャンバーに供給される。エアチャンバーに蓄えられた圧力エアは第２供給管を通じて前記各アクチュエータに供給されるが、第２供給管に配設されたレギュレータにより各アクチュエータのために調圧された作動エアとして、各アクチュエータに供給される。
【発明の効果】
【0032】
この発明による包装機は上記のように構成されているので、包装動作装置が電動モータの出力に基づいて包装物を包装材に収容・封鎖するための包装サイクル動作を行うとき、エアチャンバー内の圧力エアが作動エアとして一つ又は複数のアクチュエータに供給される。アクチュエータが作動することで、包装動作装置の包装サイクル動作に付随する包装関連動作が行われる。包装動作装置は、電動モータの出力に基づいて通常行う包装サイクル動作をするときには、当該包装サイクル動作を継続的に且つ安定的に繰り返す。ポンプ機構は、包装動作装置の包装サイクル動作に連係しており、この連係を介して包装動作装置から動力を得てポンプ動作をするので、外気の取込みと取り込んだ外気を昇圧して得られた圧力エアの吐出というポンプ動作はムラ無く且つ安定的に行われる。包装動作装置の所定の包装サイクル動作に対して、ポンプ機構がポンプ作用の圧縮行程で圧力エアを生成するときには、圧力エアのエア圧は当該動作に制動作用として働き、ポンプ作用の圧縮行程後の外気取込み行程の初期では圧力エアのエア圧による反発作用によって、包装サイクル動作を助ける働きをするので、包装動作装置を所定の包装サイクル動作で作動させるのに要する電動モータの消費電力が軽減される。
エア供給系統においては、エア圧力源から供給される圧力エアがエアチャンバーに蓄えられ、エアチャンバーは、基本的には、エア圧力源から圧力エアの供給を受けるが、ポンプ機構が包装サイクル動作に連係してポンプ動作をするときに、ポンプ機構に取り入れられた外気が昇圧されて吐出される圧力エアもエアチャンバーに補充される。
相応の重量を備えた包装動作装置がする包装サイクル動作に連係して得られた圧力エアがエア供給系統のエアチャンバーに供給されるので、エア供給源からエアチャンバーへの高圧エアの補充量が抑えられ、エア供給源の負担、即ち、外部コンプレッサーの運転負担を軽減することができる包装機を提供することができる。
エア供給系統においては、エア圧力源から供給される圧力エアがエアチャンバーに蓄えられ、エアチャンバーは、基本的には、エア圧力源から圧力エアの供給を受けるが、ポンプ機構が包装サイクル動作に連係してポンプ動作をするときに、ポンプ機構に取り入れられた外気が昇圧されて吐出される圧力エアもエアチャンバーに補充される。
相応の重量を備えた包装動作装置がする包装サイクル動作に連係して得られた圧力エアがエア供給系統のエアチャンバーに供給されるので、エア供給源からエアチャンバーへの高圧エアの補充量が抑えられ、エア供給源の負担、即ち、外部コンプレッサーの運転負担を軽減することができる包装機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による包装機の実施例を説明する。図１、図２はこの発明による包装機として縦型製袋充填包装機を例に採った一実施例を示す概略図である。図１に示す実施例においては、ポンプ機構の一例としてピストンポンプを用いている。図１は、ピストンポンプがその出力室に外気を取り込んでいる吸込み行程にある状態を示しており、図２は当該ピストンポンプがその出力室から出力エアをエアチャンバーに送り込む吐出行程にある状態を示している。図３は、横シール装置の包装サイクル動作に伴って、図１、図２に示すピストンポンプの出力室内において変動するエア圧力の圧力推移の一例を示すグラフである。
【0035】
この発明による包装機として用いることができる縦型製袋充填包装機の主要な構成（フォーマ、充填筒、包装材供給装置、縦シール装置、横シール装置、包装材供給装置等を含む主要な構造）については、図５に示した従来周知の縦型製袋充填包装機と同様である。したがって、図１に示す縦型製袋充填包装機の横シール装置は、図６に示した横シール装置と同等の構成を備えており、横シール装置の構成要素には図６で用いた符号と同じ符号を用いることで、ここでの横シール装置についての再度の詳細な説明を省略する。
【0036】
図１、図２に示すように、この実施例において、電動モータの出力に基づいて包装物を包装材に収容・封鎖するための包装サイクル動作を行う重量の大きい包装動作機構は、縦型製袋充填包装機のシール装置、特に、筒状包装材に横シールを施す横シール装置４６である。横シール装置４６は、図５を参照しつつ背景技術に関して既に説明したように、筒状包装材Ｆｔに横シールＳｅを施すための熱源として加熱ユニット、筒状包装材を切断するカッタ装置、横シール動作に関連して動作するシャッタやしごき部材等の多数の部品を備えており、また横シール動作時に求められる強度の観点から軽量化が困難であるので、結果的に大きな重量になっている。電動モータはサーボモータのような強力な駆動源であり、横シール装置４６はサーボモータの回転出力によって往復駆動され、横シール動作時には大きな押圧力によって筒状包装材を挟み込むことで確実なシールを施している。横シール装置４６が横シール動作をするとき、当該横シール動作に連係してポンプ動作をするポンプ機構１が横シール装置４６の近傍に配設されている。ポンプ機構１に備わるポンプ装置として容積式ポンプが採用されており、この実施例では、容積式ポンプとしてピストンとシリンダを有するピストンポンプ２が用いられている。
【0037】
ピストンポンプ２は、縦型製袋充填包装機のフレーム（図示せず）に縦置きにて固定されている円筒状のシリンダ３と、横シール装置４６と連係して往復運動を行うポンプの作動部材としてシリンダ３内を往復動可能なピストンユニット４を備えている。ピストンポンプ２においては、縦型製袋充填包装機の包装サイクル動作に合わせて横シール装置４６がする縦方向（上下方向）の往復動作に応じてピストンユニット４が上下方向に往復動作をする。ピストンユニット４は、円板状のピストン本体５とピストン本体５に固定された可撓弁６を備えている。シリンダ３の内部はピストンユニット４によりその縦方向位置に応じて容積が変動する下側室７と上側室８に分割されている。この例では、シリンダ３の下部に形成され且つピストンユニット４により容積が画定される下側室７が、圧力エアを吐出する出力室となっている。また、可撓弁６の上側の上側室８は上端壁が存在せず、外気に対して開放されている。
【0038】
ピストンユニット４のピストン本体５とシリンダ３の内壁３ａとの間が環状の外気流入経路１０となっており、可撓弁６が外気流入経路１０に介装されている。可撓弁６は、ピストン本体５に挟み込まれた態様で取り付けられた円板状の弾性膜によって構成されており、ピストン本体５がシリンダ３内に組付けられた状態でその周辺部９がシリンダ３の内壁３ａに当接可能となっている。周辺部９は、寸法形状に基づいて周縁部分ほど下方向に大きく撓む態様の変形をしており、自身の弾性復元力によって平らに戻る方向の特性によってシリンダ内壁３ａに対して当接する特性を示す。可撓弁６は、円板状としたが、ピストン本体５の周囲に取り付けられた円環状の形態であってもよい。
【0039】
横シール装置４６とピストンポンプ２のピストンユニット４（特にピストン本体５）とを連係する連係機構として連係ロッド１５が設けられている。連係ロッド１５は、具体的には、上端が横シール装置４６の昇降メインブロック６２（図６参照）に取り付けられているとともに、下端がピストンユニット４のピストン本体５に取り付けられている。横シール装置４６がする縦方向（上下方向）の往復動作に応じてピストンユニット４はシリンダ３内を縦方向に往復動作をする。この例では、横シール装置４６が、縦型製袋充填包装機の包装動作に応じて縦方向に上昇・下降を交互に行う往復動作をするときに、その往復動作がそのまま、連結ロッド１５を介してシリンダ３内におけるピストンユニット４の上昇・下降の往復動作として伝達される。
【0040】
本実施例では、連結ロッド１５が下降するとピストンポンプ２も下降行程となり、それに伴って下側室７内のエア圧が上側室８のエア圧（外気圧）と同等、或いはそれよりも高圧になることに応じて、可撓弁６は、その周辺部９がシリンダ３の内壁３ａに圧接されて外気流入経路１０を閉じる閉弁状態となる。連結ロッド１５が上昇するとピストンポンプ２も上昇行程となり、それに伴って下側室７内のエア圧が上側室８のエア圧（外気圧）よりも低くなることに応じて、可撓弁６の下方向に撓みが大きくなって周辺部９がシリンダ３の内壁３ａから離間して外気流入経路１０を開く開弁状態となる。開弁状態では、下側室７と上側室８とは連通し、可撓弁６は上側室８内の比較的高い圧力のエアが下側室８へ取り込まれるのを許容する。したがって、可撓弁６は、出力室である下側室７と外気に開放されている上側室との間に介装されている弁であって、シリンダ内壁３ａとピストン本体５との間に形成されている外気流入経路１０を閉じてピストンポンプ２の下降行程において下側室７内の圧力エアが上側室８側に流出を遮断する一方で、ピストンポンプ２の上昇行程において上側室８から下側室７内へと外気流入経路１０を通じて外気が流入するのを許容するチェックバルブ（逆止弁；本発明の第２チェックバルブ）としての機能を備えている。弾性の強さの異なる可撓弁６、或いはそうした可撓弁６を備えたピストンポンプ２を選択して採用することで、下側室７と上側室８との差圧として可撓弁６が開弁する第２設定圧力の設定が可能である。なお、可撓弁６は、ピストンポンプ２の上昇行程で開弁状態となるとしたが、実際には周辺部９が弾性膜の強さに応じてシリンダ内壁３ａに対して細かく当接と離間を繰り返す挙動を示すことで、外気流入経路１０を時間平均的に絞った状態で開弁状態としている。
【0041】
この実施例においては、ピストンポンプ２のピストンユニット４の上下の行程は、縦型製袋充填包装機４０における袋包装体Ｂｐの縦長さに相当している。ピストン本体５が下死点に位置するときの下側に形成される下側室７の容積を大きく（小さく）設定すると、昇降ユニット６０の昇降メインブロック６２が下死点近傍で下降するときに、下側室７内で圧縮されたエア圧による制動作用が強く（弱く）なり、また、ポンプ機構１がエアを吐出させることなく下死点を通過した後の当該エア圧による押上げ作用も強く（弱く）なる。したがって、下側室７の容積については適宜の設定を図って、適切な制動作用と押上げ作用を得ることが好ましい。
【0042】
上記したとおり、包装材の送り、包装物である製品の供給、シール装置のシール動作等の包装機の主たる包装サイクル動作に付随する動作、即ち、包装材の折込み動作、袋内での製品のしごき動作、製品の移動を規制するシャッタ動作等の付随動作については、それらの駆動系としてエアアクチュエータが用いられることが多い。図１、図２に示すように、複数の付随動作のためのエアアクチュエータを駆動するため、包装機に関連するエア供給系統２０では、コンプレッサー又は当該コンプレッサーにより高圧に昇圧されたエアを蓄積するエアタンク（一次エア圧力源）２８から供給管２１を通じて供給される高い圧力エアがレギュレータ（圧力調整弁）２２によって降圧され、そうして降圧された圧力エア（圧力は約０．５ＭＰａ）がエアチャンバー２３で蓄えられている。エアチャンバー２３の圧力エアは供給管２４を通じて分配され、当該圧力エアは、更に各エアアクチュエータの必要な動作に応じて開閉制御される複数の電磁弁２５（符号２５は一括して表示）を通じて、作動エアとして各エアアクチュエータに供給される。エアアクチュエータへの給排気を電磁弁２５で制御することにより、包装機の付随動作のための駆動系を簡単な構造で且つ簡便に駆動制御することができる。
【0043】
ポンプ機構１において、シリンダ３の下側室７をエア供給系統２０のエアチャンバー２３に接続する接続管２６を備えており、接続管２６には、本発明による第１チェックバルブとして機能するチェックバルブ２７が備わっている。即ち、接続管２６は、ピストンユニット４が下死点を占めるときにも下側室７に通じる位置において、下側室７に接続されている。チェックバルブ２７は、シリンダ３の下側室７のエア圧がチャンバー２３のエア圧よりも高い（第１設定圧力Ｐ１以上）場合には下側室７からチャンバー２３に向かう圧力エアの流れを許容するが、下側室７のエア圧がチャンバー２３のエア圧よりも低い場合には、逆方向のエアの流れ、即ち、チャンバー２３側から下側室７側へ圧力エアが流れるのを阻止する逆止弁である。
【0044】
上記の構成を備える実施例においては、縦型製袋充填包装機の包装動作に従って横シール装置４６の昇降メインブロック６２がガイドロッド６３，６４に摺動案内されながら上昇するときには、連結ロッド１５を介してピストンユニット４がシリンダ３内を上昇する。ピストンユニット４のこの上昇行程では、シリンダ３の下側室７はその容積が強制的に拡大されるので下側室７内のエア圧が負圧傾向となり、上下両室７，８の差圧に応じてピストンポンプ３は外気の取込みが可能となる。即ち、当該上昇行程では、第１チェックバルブとしてのチェックバルブ２７はその逆止作用によって通常、閉じているので、チャンバー２３側からの圧力エアが接続管２６を通じてシリンダ３の下側室７側へ流入することはない。一方、第２チェックバルブとしての可撓弁６が開弁状態となるときには、上側室８内のエア（外気）が低圧の下側室７へと吸い込まれて流入する。
【0045】
縦型製袋充填包装機の包装動作に従って横シール装置４６が下降し、昇降メインブロック６２がガイドロッド６３，６４に摺動案内されながら下降するとき、連結ロッド１５を介して可撓弁６を含むピストンユニット４がシリンダ３内を下降する。このとき、シリンダ３の下側室７が強制的に縮小され内部のエア圧は上昇傾向となり、ピストンポンプ３は下側室７から圧力エアの吐出を行うことが可能になる。即ち、下側室７内のエア圧が第１チェックバルブとしてのチェックバルブ２７で設定されている開弁圧力よりも高くなると、チェックバルブ２７は開弁して下側室７内の圧力エアが接続管２６を通じてチャンバー２３に送出される。一方、第２チェックバルブとしての可撓弁６は閉弁状態となっているので、下側室７内の圧力エアが上側室８へと流出することはない。このように、ポンプ機構１は、外気の吸込みとその昇圧、及びチャンバー２３への吐出という一連の動作を行うことでチャンバー２３への圧力エアを蓄圧する補助コンプレッサーとして機能する。
【0046】
図３は、図１に示す縦型製袋充填包装機においてエア補充機能のためのコンプレッサーとして働くピストンポンプ２の下側室７内のエア圧力推移の一例を示す図である。図３の下側のグラフ（ａ）は、横シール装置４６の昇降メインブロック６２の上下方向の移動変化を示すグラフであり、昇降メインブロック６２は電動モータの回転を制御することによって基本的に予定された三角関数の正弦曲線を描くように移動している。横シール装置４６が所定の袋包装体を継続して製造する包装運転を行っている状態では、横シール装置４６の昇降メインブロック６２を含む昇降ユニットは、その機構上、昇降動作の上死点及び下死点の高さ位置は一定である。昇降メインブロック６２を含む昇降ユニットの昇降動作は、包装機の包装サイクル動作が安定している限り、一定の周期（タイミング）で繰り返される。図３の上側のグラフ（ｂ）は、下側の正弦曲線を描くグラフに対応したピストンポンプ２のシリンダ３の下側室７内のエア圧の推移の一例を示すグラフである。第１チェックバルブとしてのチェックバルブ２７で設定されている開弁圧力（第１設定圧力）がＰ１で示されており、第２チェックバルブとしての可撓弁６で設定されている開弁圧力（第２設定圧力）がＰ２で示されている。
【0047】
（イ）時刻ｔ０
時刻ｔ０では、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は下死点にあり、シリンダ３の下側室７内のエア圧が第１設定圧力Ｐ１を超えて後、ピストンユニット４の下降に伴って下側室７内の圧力エアがチェックバルブ２７を通じてチャンバー２３に供給・補充され終わった時点であるとする。
時刻ｔ０では、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は下死点にあり、シリンダ３の下側室７内のエア圧が第１設定圧力Ｐ１を超えて後、ピストンユニット４の下降に伴って下側室７内の圧力エアがチェックバルブ２７を通じてチャンバー２３に供給・補充され終わった時点であるとする。
【0048】
（ロ）期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］
期間Ｔａでは、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は下死点から上死点に向かって上昇する行程にある。
シリンダ３の下側室７は、ピストンユニット４が上昇していくことに起因して容積が強制的に拡大されていく過程にあり、内部のエア圧は低下傾向を示す。このとき、下側室７内のエア圧は可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を下回るので、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が可撓弁６を通じて下側室７内に流入する。可撓弁６はその絞り作用によって下側室７への外気の流入に対して抵抗を示すために、当該外気の流入は下側室７の容積拡大に追いつかず、下側室７内のエア圧は低下するものの、外気の流入が無い場合と比較して、低下の程度は緩和される。
時刻ｔ１において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は上死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は極小値を示す。
期間Ｔａでは、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は下死点から上死点に向かって上昇する行程にある。
シリンダ３の下側室７は、ピストンユニット４が上昇していくことに起因して容積が強制的に拡大されていく過程にあり、内部のエア圧は低下傾向を示す。このとき、下側室７内のエア圧は可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を下回るので、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が可撓弁６を通じて下側室７内に流入する。可撓弁６はその絞り作用によって下側室７への外気の流入に対して抵抗を示すために、当該外気の流入は下側室７の容積拡大に追いつかず、下側室７内のエア圧は低下するものの、外気の流入が無い場合と比較して、低下の程度は緩和される。
時刻ｔ１において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は上死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は極小値を示す。
【0049】
（ハ）期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］
期間Ｔｂでは、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は上下往復動作の上死点から下死点に向かって下降する行程にある。
シリンダ３の下側室７は、ピストンユニット４が下降していくことに応じて容積が強制的に縮小する過程にあり、内部のエア圧は上昇傾向を示す。ピストンユニット４が本格的に下降していくとき、下側室７内のエア圧は負圧から正圧に上昇し可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を上回るので、可撓弁６は閉弁する。シリンダ３の上側室８側の外気エアが下側室７に流入することはなく、その後、ピストンユニット４の更なる下降に伴って、下側室７内に閉じ込められたエアは圧縮されてエア圧は開弁圧力Ｐ２を超えて上昇する。
この期間Ｔｂにおいては、下降行程にある横シール装置４６の昇降メインブロック６２は、エア圧が上昇していく下側室７内のエアによって下降動作にクッション作用、即ち、制動が掛かる。下側室７内のエアによって昇降メインブロック６２に対して制動が掛からないとすると、電動モータ（昇降駆動用サーボモータ６５）によって電磁気的に強制的な制動を掛けて昇降メインブロック６２の下降速度を制御しなければならず、電動モータへの駆動負荷が大きくなるが、下側室７内のエアによる制動作用により、電動モータへの駆動負荷を軽減することができる。
時刻ｔ２において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は極大値を示す。下側室７内のエア圧は上昇しても第１チェックバルブとしてのチェックバルブ２７の開弁圧力Ｐ１には十分届かないので、下側室７内の高圧エアが接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ供給されることはない。
期間Ｔｂでは、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は上下往復動作の上死点から下死点に向かって下降する行程にある。
シリンダ３の下側室７は、ピストンユニット４が下降していくことに応じて容積が強制的に縮小する過程にあり、内部のエア圧は上昇傾向を示す。ピストンユニット４が本格的に下降していくとき、下側室７内のエア圧は負圧から正圧に上昇し可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を上回るので、可撓弁６は閉弁する。シリンダ３の上側室８側の外気エアが下側室７に流入することはなく、その後、ピストンユニット４の更なる下降に伴って、下側室７内に閉じ込められたエアは圧縮されてエア圧は開弁圧力Ｐ２を超えて上昇する。
この期間Ｔｂにおいては、下降行程にある横シール装置４６の昇降メインブロック６２は、エア圧が上昇していく下側室７内のエアによって下降動作にクッション作用、即ち、制動が掛かる。下側室７内のエアによって昇降メインブロック６２に対して制動が掛からないとすると、電動モータ（昇降駆動用サーボモータ６５）によって電磁気的に強制的な制動を掛けて昇降メインブロック６２の下降速度を制御しなければならず、電動モータへの駆動負荷が大きくなるが、下側室７内のエアによる制動作用により、電動モータへの駆動負荷を軽減することができる。
時刻ｔ２において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は極大値を示す。下側室７内のエア圧は上昇しても第１チェックバルブとしてのチェックバルブ２７の開弁圧力Ｐ１には十分届かないので、下側室７内の高圧エアが接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ供給されることはない。
【0050】
（ニ）期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］
期間Ｔｃでは、先の包装サイクルである期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。
ただし、シリンダ３の下側室７では、期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］内に流入してきたエアが蓄積されているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］の期間内での推移よりも高い圧力レベルで推移する。
この期間Ｔｃにおいては、上昇動作に転じた横シール装置４６の昇降メインブロック６２は、圧縮されて高いエア圧となった下側室７内のエアによって、その初期の時期ほど上昇動作に加勢する押上げ作用が働く。ポンプ機構３１を設けないことで下側室７内のエアによるこの押上げ作用が無い場合には、電動モータ（昇降駆動用サーボモータ６５）の出力によって強制的に上昇させて昇降メインブロック６２の上昇速度を制御しなければならず、電動モータへの駆動負荷が大きくなる。本実施例のように、ポンプ機構３１を設けている場合には下側室７内の高いエアによる押上げ作用が期待できるので、昇降メインブロック６２の上昇動作時において電動モータへの駆動負荷を軽減することができる。
容積の拡大に起因して低下し続けた下側室７内のエア圧は、期間Ｔｃの後半の時期から次の期間Ｔｄの初期に亙って可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を下回るので、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が可撓弁６を通じて下側室７内に吸い込まれるように流入する。この時期の下側室７への外気の流入程度は、前回の外気の流入、即ち、期間Ｔａとその後の期間Ｔｂの初期に亙る外気の流入の場合と比較して、流入期間が短くエア圧低下の程度も小さくなるので、流入規模（流入量）は縮小する。しかしながら、流入程度は下側室７の容積拡大に追いつくほどではないので、下側室７内のエア圧はそれでも幾分、低下する。
時刻ｔ３において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が上死点に到達する。この時のシリンダ３の下側室７内のエア圧は時刻ｔ１のときの極小値よりも高い極小値を示す。
期間Ｔｃでは、先の包装サイクルである期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。
ただし、シリンダ３の下側室７では、期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］内に流入してきたエアが蓄積されているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］の期間内での推移よりも高い圧力レベルで推移する。
この期間Ｔｃにおいては、上昇動作に転じた横シール装置４６の昇降メインブロック６２は、圧縮されて高いエア圧となった下側室７内のエアによって、その初期の時期ほど上昇動作に加勢する押上げ作用が働く。ポンプ機構３１を設けないことで下側室７内のエアによるこの押上げ作用が無い場合には、電動モータ（昇降駆動用サーボモータ６５）の出力によって強制的に上昇させて昇降メインブロック６２の上昇速度を制御しなければならず、電動モータへの駆動負荷が大きくなる。本実施例のように、ポンプ機構３１を設けている場合には下側室７内の高いエアによる押上げ作用が期待できるので、昇降メインブロック６２の上昇動作時において電動モータへの駆動負荷を軽減することができる。
容積の拡大に起因して低下し続けた下側室７内のエア圧は、期間Ｔｃの後半の時期から次の期間Ｔｄの初期に亙って可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を下回るので、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が可撓弁６を通じて下側室７内に吸い込まれるように流入する。この時期の下側室７への外気の流入程度は、前回の外気の流入、即ち、期間Ｔａとその後の期間Ｔｂの初期に亙る外気の流入の場合と比較して、流入期間が短くエア圧低下の程度も小さくなるので、流入規模（流入量）は縮小する。しかしながら、流入程度は下側室７の容積拡大に追いつくほどではないので、下側室７内のエア圧はそれでも幾分、低下する。
時刻ｔ３において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が上死点に到達する。この時のシリンダ３の下側室７内のエア圧は時刻ｔ１のときの極小値よりも高い極小値を示す。
【0051】
（ホ）期間Ｔｄ［ｔ３＜ｔ≦ｔ４］
期間Ｔｄでは、先の包装サイクルである期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。
ただし、シリンダ３の下側室７では、主に期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］内に新たに流入してきたエアが更に蓄積されているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］内での圧力推移よりも更に高い圧力レベルで推移する。
横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下降動作に転じた後の電動モータへの駆動負荷についても、期間Ｔｂの場合と同様に軽減されるが、当該期間Ｔｄ後半において、正圧を超えた下側室７のエア圧の圧力推移が更に高い圧力レベルとなることに起因して、より大きな負荷軽減が期待できる。
時刻ｔ４において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は時刻ｔ２のときの極大値よりも更に高い極大値を示す。時刻ｔ２のときと同様、下側室７内のエア圧が更に上昇していてもチェックバルブ２７が開弁する第１設定圧力Ｐ１には僅かに届かないので、依然として下側室７内の高圧エアが接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ供給されることはない。
期間Ｔｄでは、先の包装サイクルである期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。
ただし、シリンダ３の下側室７では、主に期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］内に新たに流入してきたエアが更に蓄積されているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］内での圧力推移よりも更に高い圧力レベルで推移する。
横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下降動作に転じた後の電動モータへの駆動負荷についても、期間Ｔｂの場合と同様に軽減されるが、当該期間Ｔｄ後半において、正圧を超えた下側室７のエア圧の圧力推移が更に高い圧力レベルとなることに起因して、より大きな負荷軽減が期待できる。
時刻ｔ４において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は時刻ｔ２のときの極大値よりも更に高い極大値を示す。時刻ｔ２のときと同様、下側室７内のエア圧が更に上昇していてもチェックバルブ２７が開弁する第１設定圧力Ｐ１には僅かに届かないので、依然として下側室７内の高圧エアが接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ供給されることはない。
【0052】
（ヘ）期間Ｔｅ［ｔ４＜ｔ≦ｔ５］
期間Ｔｅでは、先の包装サイクルである期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。
ただし、シリンダ３の下側室７では、前々回（主に期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］内）に流入してきたエアに加えて、更に前回（主に期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］内）に流入してきたエアも蓄積されているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］内での推移よりも更に高い圧力レベルで推移する。
期間Ｔｃの場合と同様、シリンダ３の下側室７内の高いエアによる押上げ作用によって、昇降メインブロック６２の上昇動作時における電動モータの駆動負荷の一層の軽減が期待できる。
また、容積の拡大に起因して低下し続ける下側室７内のエア圧は、期間Ｔｅの後半の時期から次の期間Ｔｆの初期に亙って可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を下回るので、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が可撓弁６を通じて下側室７内に流入する。この時期の下側室７への外気の流入程度は、前回の外気の流入、即ち、期間Ｔｃとその後の期間Ｔｄの初期に亙る外気の流入の場合と比較して、流入期間が更に短くエア圧低下の程度も更に小さくなるので、流入規模（流入量）は縮小する。しかしながら、流入程度は幾分あり、それに応じて下側室７内のエア圧も低下する。
時刻ｔ５において、時刻ｔ３の場合と同様に、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が上死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は時刻ｔ３のときの極小値よりも一層高い極小値を示す。上側室８内のエア圧は、時刻ｔ３のときの極大値と同等の極大値を示す。
期間Ｔｅでは、先の包装サイクルである期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。
ただし、シリンダ３の下側室７では、前々回（主に期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］内）に流入してきたエアに加えて、更に前回（主に期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］内）に流入してきたエアも蓄積されているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔｃ［ｔ２＜ｔ≦ｔ３］内での推移よりも更に高い圧力レベルで推移する。
期間Ｔｃの場合と同様、シリンダ３の下側室７内の高いエアによる押上げ作用によって、昇降メインブロック６２の上昇動作時における電動モータの駆動負荷の一層の軽減が期待できる。
また、容積の拡大に起因して低下し続ける下側室７内のエア圧は、期間Ｔｅの後半の時期から次の期間Ｔｆの初期に亙って可撓弁６の開弁圧力Ｐ２を下回るので、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が可撓弁６を通じて下側室７内に流入する。この時期の下側室７への外気の流入程度は、前回の外気の流入、即ち、期間Ｔｃとその後の期間Ｔｄの初期に亙る外気の流入の場合と比較して、流入期間が更に短くエア圧低下の程度も更に小さくなるので、流入規模（流入量）は縮小する。しかしながら、流入程度は幾分あり、それに応じて下側室７内のエア圧も低下する。
時刻ｔ５において、時刻ｔ３の場合と同様に、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が上死点に到達する。シリンダ３の下側室７内のエア圧は時刻ｔ３のときの極小値よりも一層高い極小値を示す。上側室８内のエア圧は、時刻ｔ３のときの極大値と同等の極大値を示す。
【0053】
（ト）期間Ｔｆ［ｔ５＜ｔ≦ｔ６］
期間Ｔｆでは、先の包装サイクルである期間Ｔｄ［ｔ３＜ｔ≦ｔ４］に生じていたのと同様の動作・圧力推移を生じようとする。
シリンダ３の下側室７では、主に期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］及び期間Ｔｄ［ｔ３＜ｔ≦ｔ４］に加え、更に前回（主に期間Ｔｅ［ｔ４＜ｔ≦ｔ５］内）に流入してきたエアが蓄積されてきているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔｄ［ｔ３＜ｔ≦ｔ４］内での圧力推移よりも更に一層高い圧力レベルで推移しようとする。その結果、下側室７内のエア圧力はチェックバルブ２７の開弁圧力Ｐ１（図示の例では０．５ＭＰａ）を超えるに至るので、チェックバルブ２７が開弁し、下側室７内の高圧エアが接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ供給される。
ピストンユニット４は下死点に到達するまで下降し続けるため、シリンダ３の下側室７のエア圧力はチェックバルブ２７の開弁圧力Ｐ１よりも高い圧力となる状態が続き、チェックバルブ２７の開弁が継続し、接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ圧力エアが供給され続ける。ただし、ピストンユニット４の下降速度は下死点に近づくに従って次第に減速するので、それに応じてチャンバー２３への圧力エアの供給量も低減していく。
横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下降動作に転じた後の電動モータへの駆動負荷についても、期間Ｔｄの場合と同様に軽減されるが、当該期間Ｔｆにおいて、正圧を超えた下側室７のエア圧の圧力推移が更に高い圧力レベルとなることに起因して、より大きな負荷軽減が期待できる。
時刻ｔ６において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下死点に到達する。
期間Ｔｆでは、先の包装サイクルである期間Ｔｄ［ｔ３＜ｔ≦ｔ４］に生じていたのと同様の動作・圧力推移を生じようとする。
シリンダ３の下側室７では、主に期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］及び期間Ｔｄ［ｔ３＜ｔ≦ｔ４］に加え、更に前回（主に期間Ｔｅ［ｔ４＜ｔ≦ｔ５］内）に流入してきたエアが蓄積されてきているため、下側室７の圧力推移は期間Ｔｄ［ｔ３＜ｔ≦ｔ４］内での圧力推移よりも更に一層高い圧力レベルで推移しようとする。その結果、下側室７内のエア圧力はチェックバルブ２７の開弁圧力Ｐ１（図示の例では０．５ＭＰａ）を超えるに至るので、チェックバルブ２７が開弁し、下側室７内の高圧エアが接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ供給される。
ピストンユニット４は下死点に到達するまで下降し続けるため、シリンダ３の下側室７のエア圧力はチェックバルブ２７の開弁圧力Ｐ１よりも高い圧力となる状態が続き、チェックバルブ２７の開弁が継続し、接続管２６を通じて下側室７からチャンバー２３へ圧力エアが供給され続ける。ただし、ピストンユニット４の下降速度は下死点に近づくに従って次第に減速するので、それに応じてチャンバー２３への圧力エアの供給量も低減していく。
横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下降動作に転じた後の電動モータへの駆動負荷についても、期間Ｔｄの場合と同様に軽減されるが、当該期間Ｔｆにおいて、正圧を超えた下側室７のエア圧の圧力推移が更に高い圧力レベルとなることに起因して、より大きな負荷軽減が期待できる。
時刻ｔ６において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２が下死点に到達する。
【0054】
（チ）期間Ｔｇ［ｔ６＜ｔ≦ｔ７］
期間Ｔｇでは、期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。即ち、この期間では、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は下死点から上死点に向かって上昇する行程にあり、シリンダ３の下側室７は、ピストンユニット４が上昇していくことに起因して容積が強制的に拡大していく過程にある。下側室７内のエア圧は時刻ｔ６直後から低下する。その後、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が下側室７内に流入するので、下側室７内のエア圧は低下するものの、低下の程度は緩和される。
時刻ｔ７において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は上死点に到達する。以後、期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］から期間［ｔ６＜ｔ≦ｔ７］までの各期間での動作・圧力推移が繰り返される。
期間Ｔｇでは、期間Ｔａ［ｔ０＜ｔ≦ｔ１］に生じていたのと同様の動作・圧力推移が生じる。即ち、この期間では、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は下死点から上死点に向かって上昇する行程にあり、シリンダ３の下側室７は、ピストンユニット４が上昇していくことに起因して容積が強制的に拡大していく過程にある。下側室７内のエア圧は時刻ｔ６直後から低下する。その後、可撓弁６は開弁して、シリンダ３の上側室８内の外気が下側室７内に流入するので、下側室７内のエア圧は低下するものの、低下の程度は緩和される。
時刻ｔ７において、横シール装置４６の昇降メインブロック６２は上死点に到達する。以後、期間Ｔｂ［ｔ１＜ｔ≦ｔ２］から期間［ｔ６＜ｔ≦ｔ７］までの各期間での動作・圧力推移が繰り返される。
【0055】
図３のエア圧力推移に示したように、横シール装置４６の昇降メインブロック６２の昇降動作に応じて、シリンダ３の出力室である下側室７内のエア圧と上側室８内の外気圧との差圧が第２チェックバルブである可撓弁６の第２設定圧力を下回ることによって可撓弁６を通じて上側室８側の外気が下側室７内に流入し、横シール装置４６の昇降メインブロック６２の昇降動作に基づいて下側室７内のエア圧が第１チェックバルブであるチェックバルブ２７の第１設定圧力Ｐ１を上回ることによって、下側室７内の圧力エアがチェックバルブ２７を通じてエア供給系統２０のエアチャンバー２３に補充される。横シール装置４６の昇降ユニットの昇降動作に応じて、少量ずつエア補充が可能となっている。
【0056】
図４は、この発明によるエア補充機能を備えた包装機として先の実施例と同じく縦型製袋充填包装機を例に採っているが、エア供給系統について構成を変更した別の実施例を示す概念図である。図４に示す実施では、昇降ユニットやポンプ機構自体については先の実施例に記載のものと変更はなく、エア供給系統の特定の要素以外の構成については、図１（図２）に示す構成と同様であるので、同じ構成要素には図１（図２）に示す符号と同じ符号を付すことで、再度の詳細な説明を省略する。
【0057】
包装機の主たる包装サイクル動作に付随する動作のために用いられるエアアクチュエータを正確に駆動するためには、駆動用のエア圧の変動を回避するため、設定値に調圧されたエア圧を直接に供給するのが好ましい。そこで、図４に示す実施例では、エア供給系統３０において、エア圧力源（コンプレッサー）３１によって生成された１次エア（０．７ＭＰａ～０．８ＭＰａ）がエアチャンバー２３に直接に送られてチャンバー２３に蓄えられる。即ち、先の実施例で供給管２１に配設されていたレギュレータ２２は用いられておらず、エアチャンバー２３では、エア圧力源３１又は横シール装置４６で生成された二つの圧力エアのみで圧力が保たれる。一方、エアチャンバー２３から電磁弁２５に繋がる供給管２４にはレギュレータ３２が配設されている。電磁弁２５には、レギュレータ３２で設定値に調圧されたエア圧（例えば、約０．５ＭＰａの圧力）が直接に供給されるので、エアアクチュエータへの作動エアの圧力変動が抑えられ、エアアクチュエータの正確な駆動が期待される。
【0058】
以上のように、エア補充機能を備えた包装機の実施例である縦型製袋充填包装機において、重量のある横シール装置に包装サイクル動作を維持させるのに要する電動モータの負荷（例えば、昇降メインブロックの下降中に下降速度が上昇しすぎようとする場合の制動に要する負荷、及び昇降メインブロックの上昇中に上昇速度が低下しすぎようとする場合の加速に要する負荷）が、ポンプ機構のエアの働きによって軽減され、また、重量のある横シール装置が包装サイクル動作をするときに持つ慣性（運動）作用を利用したポンプ機構の働きによって、昇圧された出力エアがエア供給系統のエアチャンバーに送られて補充される。
【0059】
この発明によるエア補充機能を備えた包装機の実施例を説明したが、図示の構造等に関わらず、種々の変更が可能である。例えば、重量の大きい包装動作装置の例として横シール装置を挙げて説明をしたが、縦シール装置についても、ボックスモーションをするものであれば、その動きをポンプ機構のポンプ動作のための動力として取り出すことが可能である。また、横シール装置４６の昇降メインブロック６２の縦方向の往復動作からポンプ動作のための動力を取り出して説明をしたが、横シール装置４６のシールブロックが円軌道を描く回転シール動作からポンプ動作のための動力を取り出してもよい。また、横シール装置４６の昇降メインブロック６２とピストンユニット４を連結する連結ロッド１５としては、直結する一つの棒状部材による一対一のそのままの連結構造を示したが、例えばリンク機構を介するなどして横シール装置４６の昇降メインブロック６２の行程量を変更してピストンユニット４を往復動させる運動変換機能を備える連結構造であってもよい。この場合、エアチャンバーに圧力エアが補充されるときの補充量が調整でき、エアチャンバー内のエア圧力が、略自動的に適切に保つように調整し、エア圧力源として、例えばコンプレッサーの負担を更に軽減することも可能である。更に、上記の実施例では、一つのエア補充機能を備えた包装機のためのエア供給系統に一つのエアチャンバーを備えたものとして説明したが、当該エア補充機能が十分であれば、当該エアチャンバーをエア補充機能が備わっていない別の包装機のエア供給系統にも接続して、当該エアチャンバーの圧力エアを当該別の包装機に対してその付随動作のための作動エアとして供給してもよい。
【0060】
更にまた、容積式ポンプとして、ピストンユニットとシリンダを備えるピストンポンプを例に採用したが、その他の型式の容積式ポンプ、例えば、ピストンポンプより概して高圧の出力を得る場合に好適なプランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ（膜ポンプ）、或いは往復作動型のピストン・シリンダを備える直動型ポンプでなくても、回転型ポンプを採用することも可能である。更に、製袋充填包装機のシール装置以外にも、重量の大きな具体例として、例えば、上包み包装機であれば製品を持ち上げて包装紙に押し込む製品持ち上げ機構があり、こうした機構にも本発明のエア補充機構を適用可能である。また、第２チェックバルブを備える外気流入経路として、上記の実施例ではシリンダ内壁とピストン本体との間の環状経路を例に挙げたが、ピストン本体や連結ロッドを貫いて形成されていて外気と出力室に通じる経路であってもよい。
【符号の説明】
【0061】
１ ポンプ機構 ２ ピストンポンプ
３ シリンダ ３ａ 内壁
４ ピストンユニット ５ ピストン本体
６ 可撓弁
７ 下側室（出力室） ８ 上側室
９ 周辺部 １０ 外気流入経路
１５ 連結ロッド
２０ エア供給系統 ２１ 供給管
２２ レギュレータ ２３ エアチャンバー
２４ 供給管 ２５ 電磁弁
２６ 接続管 ２７ チェックバルブ
２８ エア圧力源
３０ エア供給系統 ３１ エア圧力源
３２ レギュレータ
４０ 縦型製袋充填包装機 ４１ フォーマ（製筒器）
４２ 製袋充填筒（充填筒） ４３ ホッパ
４４ 包装材送り装置 ４４ａ，４４ｂ 送りベルトユニット
４５ 縦シール装置 ４５ａ，４５ｂ 縦シールブロック
４６ 横シール装置 ４６ａ，４６ｂ 横シールブロック
４７ カッタ刃 ４８ 溝
４９ ガイドローラ ５４ａ，５４ｂ 送りベルト
５５ 吸引ボックス
６０ 昇降ユニット ６１ 装置フレーム
６２ 昇降メインブロック ６２ａ，６２ｂ 昇降ブロック
６２ｃ 連結部材 ６２ｄ，６２ｄ；６２ｅ，６２ｅ アーム部
６３，６４ ガイドロッド ６５ 昇降駆動用サーボモータ
６６ 回転出力軸 ６７ 昇降用リンク機構
６８ モータ取付け板 ６９ ブラケット
７０ 開閉ユニット ７１ 開閉駆動用サーボモータ
７３，７４ ガイドロッド ７５，７６ 取付けブロック
７７ 中間ブロック ７８ 回転出力軸
７９ 開閉用リンク機構 ８０，８０ スライドスリーブ
Ｆｗ 帯状包装材 ｆｅ，ｆｅ 側端縁部分
Ｆｔ 筒状包装材 Ｓ 製品
Ｂ 袋 Ｂｐ 袋包装体
Ｓｃ 縦シール（センターシール） Ｓｅ 横シール（エンドシール）
Ｐ１ 第１設定圧力
３ シリンダ ３ａ 内壁
４ ピストンユニット ５ ピストン本体
６ 可撓弁
７ 下側室（出力室） ８ 上側室
９ 周辺部 １０ 外気流入経路
１５ 連結ロッド
２０ エア供給系統 ２１ 供給管
２２ レギュレータ ２３ エアチャンバー
２４ 供給管 ２５ 電磁弁
２６ 接続管 ２７ チェックバルブ
２８ エア圧力源
３０ エア供給系統 ３１ エア圧力源
３２ レギュレータ
４０ 縦型製袋充填包装機 ４１ フォーマ（製筒器）
４２ 製袋充填筒（充填筒） ４３ ホッパ
４４ 包装材送り装置 ４４ａ，４４ｂ 送りベルトユニット
４５ 縦シール装置 ４５ａ，４５ｂ 縦シールブロック
４６ 横シール装置 ４６ａ，４６ｂ 横シールブロック
４７ カッタ刃 ４８ 溝
４９ ガイドローラ ５４ａ，５４ｂ 送りベルト
５５ 吸引ボックス
６０ 昇降ユニット ６１ 装置フレーム
６２ 昇降メインブロック ６２ａ，６２ｂ 昇降ブロック
６２ｃ 連結部材 ６２ｄ，６２ｄ；６２ｅ，６２ｅ アーム部
６３，６４ ガイドロッド ６５ 昇降駆動用サーボモータ
６６ 回転出力軸 ６７ 昇降用リンク機構
６８ モータ取付け板 ６９ ブラケット
７０ 開閉ユニット ７１ 開閉駆動用サーボモータ
７３，７４ ガイドロッド ７５，７６ 取付けブロック
７７ 中間ブロック ７８ 回転出力軸
７９ 開閉用リンク機構 ８０，８０ スライドスリーブ
Ｆｗ 帯状包装材 ｆｅ，ｆｅ 側端縁部分
Ｆｔ 筒状包装材 Ｓ 製品
Ｂ 袋 Ｂｐ 袋包装体
Ｓｃ 縦シール（センターシール） Ｓｅ 横シール（エンドシール）
Ｐ１ 第１設定圧力
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】