(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】P2024029952
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】縦型充填包装機
(51)【国際特許分類】
B65B 9/10 20060101AFI20240229BHJP
【FI】
B65B9/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022132449
(22)【出願日】2022-08-23
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用申請有り 令和4年3月8日~令和4年3月10日、よつ葉乳業株式会社 オホーツク北見工場
(71)【出願人】
【識別番号】596088093
【氏名又は名称】オリヒロエンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100123788
【弁理士】
【氏名又は名称】宮崎 昭夫
(74)【代理人】
【識別番号】100127454
【弁理士】
【氏名又は名称】緒方 雅昭
(72)【発明者】
【氏名】山口 晶
(72)【発明者】
【氏名】横山 隆之
【テーマコード(参考)】
3E050
【Fターム(参考)】
3E050AA02
3E050AB02
3E050BA02
3E050BA11
3E050CA01
3E050CB03
3E050DC02
3E050DD03
3E050DF01
3E050DH04
3E050FB01
3E050FB07
3E050GA01
3E050GB06
(57)【要約】
【課題】縦型充填包装機において、内容物の定量性を高める。
【解決手段】縦型充填包装機1は、筒状フィルムF2を下方に搬送する搬送ローラ4と、筒状フィルムF2の内部に位置し、高粘度物質を供給する供給口9Aと、供給口9Aの下方に位置し、高粘度物質が充填された筒状フィルムF2を成形する一対の成形板5A,5Bと、一対の成形板5A,5Bの下方に位置し、高粘度物質が充填された筒状フィルムF2に無充填部11を形成する一対のシゴキローラ7A,7Bと、一対のシゴキローラ7A,7Bの下方に位置し、筒状フィルムF2の無充填部11をシールする横シール装置8と、を有する。一対の成形板5A,5Bは、筒状フィルムF2を両側から挟み込む平行な板状部5Cを有する。
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状フィルムを下方に搬送する搬送ローラと、
前記筒状フィルムの内部に位置し、高粘度物質を供給する供給口と、
前記搬送ローラの下方に位置し、前記高粘度物質が充填された前記筒状フィルムを成形する一対の成形板と、
前記一対の成形板の下方に位置し、前記高粘度物質が充填された前記筒状フィルムに無充填部を形成する一対のシゴキローラと、
前記一対のシゴキローラの下方に位置し、前記筒状フィルムの前記無充填部をシールする横シール装置と、
を有し、
前記一対の成形板は、前記筒状フィルムを両側から挟み込む平行な板状部を有する、縦型充填包装機。
【請求項2】
前記一対の成形板の各々は、前記板状部の横方向における両端部から内側に延びるガイド部を有する、請求項1に記載の縦型充填包装機。
【請求項3】
前記ガイド部は板状であり、前記板状部に対して鈍角をなす、請求項2に記載の縦型充填包装機。
【請求項4】
前記ガイド部の幅は前記板状部の幅の10~20%である、請求項3に記載の縦型充填包装機。
【請求項5】
前記一対の成形板の間の両側の隙間から進退可能に設けられ、前記高粘度物質が充填された前記筒状フィルムに折り込み部を形成する一対の折り込み板を有する、請求項1に記載の縦型充填包装機。
【請求項6】
前記搬送ローラの制御部を有し、前記制御部は充填される前記高粘度物質の頂部高さが前記一対の成形板の上端または前記搬送ローラを超えないように前記搬送ローラを制御する、請求項1に記載の縦型充填包装機。
【請求項7】
前記高粘度物質の粘度は0.07Pa・s以上1000Pa・s以下である、請求項1から6のいずれか1項に記載の縦型充填包装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は縦型充填包装機に関する。
【背景技術】
【0002】
縦型充填包装機は、液体や固体の内容物を筒状フィルムに充填し、筒状フィルムをシールすることで、内容物が充填された包装袋を製造する用途に使用されている。特に内容物が高粘度物質である場合、輸送や陳列の効率を高めるため包装袋を一定の形状に成形することが望まれる。特許文献1には、クリーム状の物質を充填した包装袋を一定の厚さに成形するための成形手段を備えた、偏平フィルム袋詰製品の製造装置が開示されている。成形手段は横シール装置の下方に設けられている。特許文献2には、液体や粘体を充填した包装袋を成形するための成形手段を備えた縦型充填包装機が開示されている。成形手段はシゴキローラと横シール装置との間に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特公平6-62131号公報
【特許文献2】特許第3051684号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
高粘度物質を充填する際に、筒状フィルムが不規則に膨らむことがある。筒状フィルムが不規則に膨らむと、充填量のばらつきが生じやすい。充填量を一定に制御する(以下、定量性という)ためには筒状フィルムの膨らみ方を制御することが効果的である。特許文献1に開示された成形手段は横シール装置の下方に設けられており、筒状フィルムを成形する際はすでに充填が終了しているため、定量性を高めることには役立たない。特許文献2に開示された成形手段は横シール装置の上方に設けられているため、定量性を高めることが可能である。しかし、シゴキローラと横シール装置との間に成形手段を設けたことで、シゴキローラと横シール装置との間隔が大きくなり、その結果、投入パイプの供給口と筒状フィルムの底部との距離が大きくなる。一方、筒状フィルムはシゴキローラと横シール装置との間で押しつぶされているので、充填物は押しつぶされた筒状フィルムを押し広げるようにして充填される必要がある。しかし高粘度物質の場合、筒状フィルムを押し広げて充填することが難しい場合があり、結果的に定量性を高めることが困難となる。
【0005】
本発明は、内容物の定量性を高めることが容易な縦型充填包装機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】
【0006】
本発明の縦型充填包装機は、筒状フィルムを下方に搬送する搬送ローラと、筒状フィルムの内部に位置し、高粘度物質を供給する供給口と、供給口の下方に位置し、高粘度物質が充填された筒状フィルムを成形する一対の成形板と、一対の成形板の下方に位置し、高粘度物質が充填された筒状フィルムに無充填部を形成する一対のシゴキローラと、一対のシゴキローラの下方に位置し、筒状フィルムの無充填部をシールする横シール装置と、を有する。一対の成形板は、筒状フィルムを両側から挟み込む平行な板状部を有する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、内容物の定量性を高めることが容易な縦型充填包装機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本発明の一実施形態に係る縦型充填包装機の概要図である。
【
図2】
図1に示す縦型充填包装機の成形板と折り込み板の概要図である。
【
図3】
図1に示す縦型充填包装機の作動を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図面を参照して本発明の縦型充填包装機1の実施形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る縦型充填包装機1の概要図を示している。縦型充填包装機1は投入パイプ9から投入される内容物を袋詰めにするものである。内容物は高粘度物質であり、液体でもよく、流動性のある固体でもよい。一例として常温のバター、マーガリンが挙げられる。高粘度物質の粘度は特に限定されないが、本発明は特に粘度0.07Pa・s以上1000Pa・s以下の高粘度物質の充填に好適に適用できる。
図1においてZ方向は鉛直方向を示し、筒状フィルムF2はZ方向に搬送される。Z方向と直交し後述の板状部5Cが延びる方向をX方向、Z方向及びX方向と直交する方向をY方向という。X方向及びY方向は直交する水平方向である。
【0010】
縦型充填包装機1は、Z方向の上方から下方に向けて、製袋ガイド2、縦シール装置3、搬送ローラ4、一対の成形板5A,5B(総称して成形板5という)、一対の折り込み板6A,6B(総称して折り込み板6という)、一対のシゴキローラ7A,7B(総称してシゴキローラ7という)、横シール装置8を備えている。折り込み板6Bは
図1には示されていない。成形板5と折り込み板6はほぼ同じ高さに設けられている。製袋ガイド2はシート状フィルムF1を筒状に成形する。筒状に成形されたフィルムは搬送ローラ4によって下方に搬送されながら、縦シール装置3によって上下方向にシールされる。これによって、シート状フィルムF1は周方向に閉じた筒状フィルムF2に成形される。
図1には一対の搬送ローラ4だけが示されているが、実際には筒状フィルムF2の裏側にもう一対の搬送ローラ4が設けられており、2対の搬送ローラ4で、筒状フィルムF2の、上方視で180度離れた2点を挟むようにされている。2対の搬送ローラ4が設けられる角度位置(上方からみた角度位置)は図示の例に限定されない。搬送ローラ4は制御装置10の制御に従い、予め決まったタイミングで回転と停止を繰り返す。筒状フィルムF2の内部には投入パイプ9が設けられている。投入パイプ9の上流には、内容物を圧送するためのポンプ(図示せず)が設けられている。投入パイプ9の下端には内容物を供給する供給口9Aが形成されている。供給口9Aは、充填性を確保するため、シゴキローラ7の上方且つ近傍に設けることが好ましく、本実施形態では成形板5の下端近傍に設けられている。
【0011】
一対の成形板5A,5Bは搬送ローラ4の下方且つシゴキローラ7の上方に設けられ、高粘度物質が充填された筒状フィルムF2をY方向両側から成形する。
図2(a)は一対の成形板5A,5Bの概略斜視図を、
図2(b)は一対の成形板5A,5Bの水平断面図を示している。成形板5A,5Bの間の空間は高粘度物質が充填された筒状フィルムF2の通過スペースとなる。一対の成形板5A,5Bは、筒状フィルムF2を両側から挟み込む互いに平行な板状部5Cを有している。また、一対の成形板5A,5Bのそれぞれは、板状部5Cの横方向(X方向)における両端部5Eから内側に延びる板状のガイド部5Dを有している。成形板5Aのガイド部5Dと、成形板5Bのこれと対向するガイド部5Dとの間のY方向の隙間Gは、折り込み板6の進退スペースとして利用される。ガイド部5Dは筒状フィルムF2の横方向(X方向)への膨らみを抑制する。板状部5Cとガイド部5Dは一体成形され、例えば鋼板を曲げ加工して製作することができる。成形板5は縦型充填包装機1のフレーム(図示せず)などにボルト及びナット(図示せず)で固定される。従って、成形板5A,5Bの間の間隔(Y方向の間隔は固定されている。ガイド部5Dは板状でなくてもよく、例えば場所によって厚さが変わるものであってもよい。また、板状部5Cとガイド部5Dは共に平板状であるが、ガイド部5Dを曲面状に形成してもよいし、板状部5Cとガイド部5Dの接続部を曲面で構成してもよい。
【0012】
ガイド部5Dは板状部5Cに対して鈍角θをなす。鈍角θは例えば110~160度程度の範囲から選択される。ガイド部5Dの幅W2(水平方向の寸法)は板状部5Cの幅W1(X方向の寸法)の10~20%とすることが好ましく、板状部5C同士の間隔D(Y方向の間隔)の15~25%とすることがさらに好ましい。ガイド部5Dの幅W2が狭いと筒状フィルムF2が横方向に張り出しやすくなる。ガイド部5Dの幅W2が広いと成形板5A,5BのY方向の隙間Gが狭くなり、投入パイプ9の目視点検がやりにくくなるなど、メンテナンス性が低下する可能性がある。
【0013】
一対の折り込み板6A,6Bは制御装置10の制御により、一対の成形板5A,5Bの間の両側の隙間Gを通って、筒状フィルムF2に対してX方向に進退運動することができる。折り込み板6は概ねシゴキローラ7と同期して作動する。すなわち、折り込み板6はシゴキローラ7が閉じるのとほぼ同時に一対の成形板5A,5Bの間のスペース(筒状フィルムF2の通過スペース)に進入し、シゴキローラ7が開くのとほぼ同時に一対の成形板5A,5Bの間のスペースから退避する。折り込み板6は、下側部分が成形板5A,5Bの間のスペースに向けて張り出した概ね五角形形状の鋼板である。折り込み板6は、成形板5A,5Bの間のスペースに進入すると高粘度物質が充填された筒状フィルムF2に当接する。この状態で筒状フィルムF2を搬送することで、筒状フィルムF2に上下方向の折り込み部(ガゼット)が形成される。内容物は高粘度物質であるので、一旦形成された折り込み部の形状は良好に維持される。折り込み部を形成することで、高粘度物質が充填された筒状フィルムF2をほぼ四角柱の形状に成形することができため、輸送や陳列の効率を高めることができる。
【0014】
一対のシゴキローラ7A,7Bは成形板5及び折り込み板6の下方に設けられている。シゴキローラ7は制御装置10の制御により、筒状フィルムF2に対してXY方向に進退運動することができる。シゴキローラ7は高粘度物質が充填された筒状フィルムF2を、筒状フィルムF2の対向面同士が接触するまで両側から押圧する。これによって、シゴキローラ7が押圧する位置にあった内容物が上方に排除される。シゴキローラ7を閉じた状態で筒状フィルムF2を搬送することで、Z方向に所定の長さを持った無充填部11(
図3参照)が筒状フィルムF2に形成される。
【0015】
横シール装置8は一対のシゴキローラ7A,7Bの下方に設けられ、筒状フィルムF2の無充填部をシールする。横シール装置8は制御装置10の制御により、筒状フィルムF2に対してY方向に進退運動することができる。横シール装置8は横方向(X方向)に延びる一対のシールバー8A,8Bを有し、各シールバー8A,8Bはヒータ(図示せず)を内蔵している。横シール装置8は切断装置(図示せず)を備えており、横シール部を形成後に横シール部を横方向(X方向)に切断する。これによって、横シール部の形成と筒状フィルムF2の分離を同一装置、且つ同一工程で行うことができる。切断装置は横シール装置8とは別に設けることもできる。
【0016】
次に、
図3を参照して、本実施形態の縦型充填包装機1の作動について説明する。製袋ガイド2、縦シール装置3、搬送ローラ4は従来と同等の構成を有しているため、これらの作動についての説明は省略する。すなわち、ここでは、筒状に成形され縦シール部の形成された筒状フィルムF2が搬送ローラ4で下方に搬送された後の工程について説明する。
図3では投入パイプ9の図示を省略している。折り込み板6は退避状態を白抜き、進入状態を黒で示している。筒状フィルムF2上の「×××」は横シール部を示している。
図3には筒状フィルムF2内の内容物の上面(充填物の頂部)Lを示している。ただし、上面Lの位置は筒状フィルムF2の搬送条件や内容物の供給速度等によって変動するため、ここに示したものは一例である。内容物は全工程を通じて供給口9Aから連続的に供給される。搬送ローラ4、成形板5、折り込み板6、シゴキローラ7、横シール装置8の作動や作動タイミングは制御装置10で制御される。
【0017】
図3(a)は、先行する筒状フィルムF2が切り離された直後の筒状フィルムF2を示している。搬送ローラ4は停止し、筒状フィルムF2も停止している。筒状フィルムF2の下端は横シール部によって塞がれており、その上方はシゴキローラ7で扁平にされた無充填部11となっている。後述する
図3(e)に示す工程でシゴキローラ7が閉じられた後も内容物が供給されるため、
図3(a)に示す状態において、筒状フィルムF2の下部には内容物が充填されている。ただし、この段階では無充填部11には内容物は充填されていない。
【0018】
図3(b)は、内容物が供給口9Aからさらに供給された状態を示している。搬送ローラ4は停止し、筒状フィルムF2も停止している。内容物がさらに供給されることで、内容物が無充填部11を開き、無充填部11に侵入する。これによって、筒状フィルムF2は横シール部の直上まで内容物で充填される。内容物がさらに供給されると、
図3(c)に示すように、内容物の上面Lの位置が上昇する。ただし、制御部10は高粘度物質の充填高さが一対の搬送ローラ4の下端、または一対の成形板5A,5Bの上端を超えないように搬送ローラ4を制御するので、内容物の上面Lの位置は成形板5の上方、または成形板5の側方にある。この状態で、
図3(d)に示すように、制御部10は搬送ローラ4を起動し、筒状フィルムF2を下方に搬送する。内容物はさらに充填されていくが、筒状フィルムF2が下降するため、内容物の上面Lの位置は下降する。筒状フィルムF2は内容物の充填に伴い膨らみ、成形板5に密着するが、成形板5で膨らみを阻止された内容物は抵抗の少ない上方に向けて充填されるので、筒状フィルムF2が成形板5に過度に押し付けられることはない。筒状フィルムF2は搬送中に成形板5から摩擦抵抗を受けるが、こすれる程度の摩擦抵抗であり、搬送を妨げられることはない。
【0019】
次に、
図3(e)に示すように、制御部10は筒状フィルムF2を引き続き下方に搬送しながら、シゴキローラ7を閉じる。これと同時に、制御部10は一対の折り込み板6A,6Bを内側に移動させる。シゴキローラ7を閉じ、一対の折り込み板6A,6Bを内側に移動させた状態で、
図3(f)に示すように、筒状フィルムF2をさらに下方に搬送する。これによって内容物が分離され、筒状フィルムF2に所定の長さの無充填部11が形成される。また、筒状フィルムF2の折り込み板6が当接した位置に、Z方向に延びる折り込み部が形成される。無充填部11の長さは横シール装置8の高さに対して余裕を持つように設定される。
図3(c)~3(f)に示す工程では、筒状フィルムF2は連続的に下方に搬送されている。
【0020】
次に、
図3(g)に示すように、搬送ローラ4を停止し、筒状フィルムF2の下降を停止する。そして制御部10が横シール装置8を作動させ、無充填部11に横シール部を形成するとともに横シール部を水平方向に切断する。横シール装置8を開くと、
図3(h)に示すように、所定量の内容物が充填された筒状フィルムF3が分離される。分離された筒状フィルムF3の上方には、充填途中の筒状フィルムF2が残され、
図3(a)に示す状態に戻る。
図3(e)~3(h)に示す工程ではシゴキローラ7が閉じられているので、内容物の上面Lの位置は徐々に上昇する。その後、
図3(a)~3(h)に示す工程を繰り返し行う。
【0021】
次に、本実施形態の効果について説明する。
図3(a)~3(h)に示す1サイクルの時間は一定である。従って、各サイクルにおける内容物の充填量は同じになるはずである。しかし、供給口9Aは内容物に埋まった状態にあるため、内容物の充填量は内容物の充填状態によって影響を受ける。一般に筒状フィルムは、内容物が充填されるに従い、水平断面が概ね円形となるように膨らむが、内容物の偏在などによって筒状フィルムが意図せぬ方向に変形し、膨らむことがある。この様な態様で充填が行われた後にシゴキローラ7で内容物を分肉すると、定量性の向上が難しくなる。液体や流動性のある半固体(チーズ等)では、筒状フィルムの形状が自然に安定するため大きな問題にならないが、流動性の乏しいバターやマーガリンでは無視できない問題となる。この様に、筒状フィルムの形状を適切に制御しない場合、膨らみ方がばらつき、それによって内容物の充填量もばらつく可能性がある。
【0022】
本実施形態では、
図3に示す各工程において、筒状フィルムF2は一対の成形板5A,5Bによって両側側面を拘束されている。一対の成形板5A,5Bは筒状フィルムF2の膨らみを抑制し、ほぼ側面が平らになるように筒状フィルムF2の形状を制御する。これによって、充填中の筒状フィルムF2の形状が各サイクルで均一化され、各サイクルにおける筒状フィルムF2の形状のばらつきが減り、定量性が向上する。成形板5を用いない従来装置では、定量性は高々0.7~0.8%(10kgのバターを充填する場合の誤差が+70~80g)であったが、本実施形態では定量性は0.5%前後(10kgのバターを充填する場合の誤差が+45g)となった。特にガイド部5Dは筒状フィルムF2の横方向への膨らみを抑制する効果があるため、一層筒状フィルムF2の形状を制御しやすい。ただし、ガイド部5Dがなくても上述の効果は得られるので、ガイド部5Dを省略することも可能である。
【0023】
一対の成形板5A,5Bの主要部である板状部5Cが平行な平板であることで定量性が向上する。仮に成形板5を半円状の曲面形状にすると、拘束効果が十分に得られない。これは上述の通り、内容物が充填された筒状フィルムは水平断面が概ね円形となるように膨らみ、筒状フィルムと成形板5が密着しない部位が生じるためである。これに対して、本実施形態では板状部5Cが平行な平板で構成されているため、内容物が板状部5Cに沿って大きく変形する。この結果、筒状フィルムが板状部5Cに密着しやすくなり、大きな拘束効果が得られる。また、高粘度物質は一旦形成された形状が変化するのに時間がかかる。このため、成形板5でほぼ側面が平らになるように筒状フィルムF2の形状を制御すれば、切り離された後の筒状フィルムF3は、長期間にわたって角柱状の形状が維持される。これによって、筒状フィルムF3の輸送や陳列の効率を高めることができる。
【0024】
背景技術で述べた通り、従来の成形手段は少なくともシゴキローラ7の下流側に設けられている。しかし、シゴキローラ7の下流の部分では充填工程が終了しており、筒状フィルムF2は内容物で満たされ膨れた状態にある。この状態で筒状フィルムF2を成形手段で押圧しても、高粘度物質は容易に変形しないため、逆に不規則に変形したり横方向に膨らんだりする可能性がある。また、成形手段がシゴキローラ7の下流側に設けられていると、膨らんだ筒状フィルムF2が成形手段を通過できなくなったり、成形手段を通過した後不規則に変形して横シール装置8を通過できなくなったりする可能性もある。このような事態が発生すると筒状フィルムF2の搬送がストップし、製造工程に多大な影響が生じる。
【0025】
本実施形態では成形板5はシゴキローラ7の上流に設けられているため、充填中に筒状フィルムF2の形状を制御することができる。特に
図3(a)~3(b)に示す工程では、筒状フィルムF2に充填されている内容物の量が少ないため、成形板5は筒状フィルムF2の膨らみを容易に抑制することができる。続く
図3(c)に示す工程では、内容物は搬送ローラ4の下端付近、または成形板5の上端付近まで充填されるが、搬送ローラ4の下端、または成形板5の上端を超えて充填されることはない。つまり、内容物の充填位置を搬送ローラ4の下端付近にとどめることで、成形板5を超えた上方に成形板5よりも膨らんだ部分が形成されることはなく、あったとしてもその量は限られる(仮にこのような部分が形成されると、筒状フィルムF2が成形板5の間にスムーズに入っていかない可能性がある)。別の言い方をすれば、本実施形態では一旦膨らんだ筒状フィルムF2を押し込んで成形するのではなく、最初から膨らまないように形状制御を行い、成形板5で挟まれる空間の形状に従って筒状フィルムF2を成形する。また、成形板5を超えた上方に成形板5よりも膨らんだ部分が形成されることがないため、筒状フィルムF2を成形板5の間をスムーズに通過することができる。
【0026】
さらに、成形手段がシゴキローラ7と横シール装置8との間に設けられていると、例えば特許文献2に示されるように、成形手段と横シール装置8の配置スペースの確保のために無充填部11の長さを十分にとる必要がある。高粘度物質は筒状フィルムF2に不均一に付着して重量バランスを悪化させる傾向があるため、内容物がシゴキローラ7から離れていると、内容物が前後左右に揺れやすくシール性に影響が生じる可能性がある。また、無充填部11が長いと無充填部11を開いて無充填部11に内容物を充填すること(
図3(b)に示す工程)が困難となる場合もある。このことは充填量の低下につながる。これを解消するためにはシゴキローラ7と横シール装置8をできるだけ近接させて、無充填部11を短くすることが望ましい。しかし、そのためには成形手段の高さを抑える必要があり(例えば20mm前後)、十分な成形効果が得られない。このことは、例えば、
図3(g)においてシゴキローラ7と横シール装置8の間に成形板5を配置する状況を想像すれば理解できるであろう。本実施形態では成形板5はシゴキローラ7の上流に設けられているため、無充填部11の長さは横シール装置8に合わせて決めることができる。従って、無充填部11を短く抑えることができる。
【符号の説明】
【0027】
1 縦型充填包装機
4 搬送ローラ
5 成形板
5C 板状部
5D ガイド部
6 折り込み板
7 シゴキローラ
8 横シール装置
9A 供給口
10 制御部
11 無充填部
F2 筒状フィルム