JP2011079536A - 製袋充填装置および製袋充填方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計量された被充填物をシュート部材に投入して落下させ、シュート部材の下方に位置する包装材に充填するときの落下距離に係るロスタイムを少なくして生産効率の向上を図ることができる製袋充填装置を提供する。
【解決手段】包装材Ｓは筒状の投入シュート７の外面に沿って筒状に送られ、重ね部を縦シール手段１１でシールされ、投入シュート７の下側開口７ｃの下方で横シール手段により下側の横シール部が形成される。この時点で既に計量装置５により計量された被充填物は投入シュート７に投入されてその下端部内方にシュート開閉手段１７により貯留されている。下側の横シール部が形成されると、シュート開閉手段１７が動作して投入シュート７の下側開口７ｃが開放され、被充填物が落下・充填される。被充填物の落下距離は、投入シュート７の上端からのＴａではなく、Ｔｂとなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ティーバッグなどのように、熱溶着方式で袋を作製しながら同時に茶葉等の被充填物を充填して製品化する製袋充填装置および製袋充填方法に関するものである。

この種の製袋充填装置としては、例えば本出願人による特許文献１に記載のものが知られている。装置構成としては、装置本体の上部に計量部が設けられ、計量された被充填物を縦方向に延びる筒状のシュート部材を介して落下させ、既に縦シール部と下側の横シール部が形成されて袋状になってシュート部材の下方に位置する包装材内に充填し、所定量送った後、上側の横シール部を形成して切り離すようになっている。
包装材はシュート部材の外面を覆う筒状の状態で送られ、前段の袋の上側の横シール部の形成と同時に次段の袋の下側の横シール部が形成され、次段の袋に対する計量済みの被充填物の落下・充填が可能となり、これを繰り返すことにより、連続的にティーバッグ等を生産することができる。

特開２００８−１５００７１号公報

上記のように、特許文献１等に開示された従来方式では、下側の横シール部が形成された後、すなわち包装材が被充填物を収容可能な袋状に形成された後、計量された被充填物をシュート部材に投入して落下させるため、被充填物は、下側の横シール部のシールが終了したタイミングを開始基準として、シュート部材の縦方向の距離を落下することになる。
このため、下側の横シール部が形成された後、上記距離を被充填物が落下する時間が必ず必要となり、これがロスタイムとなって生産効率の低下を来たしていた。
下側の横シール部の形成が終了する前に落下を開始させる方式も考えられるが、被充填物が茶葉等のように空気抵抗の影響を受けやすい場合には落下・充填タイミングを全袋について均一にすることは極めて困難である。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、上記被充填物の落下に係るロスタイムを少なくして生産効率の向上を図ることができる製袋充填装置及び製袋充填方法の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するための、請求項１記載の発明は、熱溶着可能な包装材を縦方向へ送りながら重ね合わせる包装材送り手段と、前記包装材送り手段によって送られる包装材の縦方向のシールを行って縦シール部を形成する縦シール手段と、前記縦シール部が形成された包装材に充填部を挟む上下部分に横方向のシールを行って上側の横シール部と下側の横シール部を形成する横シール手段と、縦方向に延びる筒状のシュート部材を有し、該シュート部材の上方から計量された被充填物を落下させ、該シュート部材の下方に位置して前記下側の横シール部がシールされた状態の包装材へ被充填物を充填する充填手段とを有する製袋充填装置おいて、前記シュート部材の下側開口を任意に開閉可能で、閉じた状態では該シュート部材の下端部に計量済みの被充填物を貯留するシュート開閉手段を有していることを特徴とする製袋充填装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の製袋充填装置において、前記シュート開閉手段は、前記シュート部材内に縦方向に延びるように設けられた棒状部材と、該棒状部材の下端部に設けられ、前記シュート部材の下側開口を閉塞する大きさを有するパッドと、前記棒状部材を縦方向に移動させて前記下側開口を開閉する開閉駆動部材とを有していることを特徴とする製袋充填装置である。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の製袋充填装置において、前記パッドが、被充填物を前記棒状部材の下端部からその径方向へ拡げるように縦方向下方へ案内する傾斜面を有していることを特徴とする製袋充填装置である。

請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の製袋充填装置において、前記棒状部材が中空形状を有しているとともに除電エアー発生手段に接続され、前記シュート部材の内部に除電エアーを供給することを特徴とする製袋充填装置である。

請求項５記載の発明は、熱溶着可能な包装材を縦方向へ送りながら重ね合わせて縦シール部を形成し、包装材に下側の横シール部を形成した後、縦方向に延びる筒状のシュート部材の上方から計量された被充填物を落下させて前記シュート部材の下方に位置する包装材に充填し、その後、包装材の上側の横シール部を形成して切り離す製袋充填方法において、前記下側の横シール部が形成される前に、計量済みの被充填物を前記シュート部材の下部に予め貯留しておき、前記下側の横シール部が形成された直後に前記シュート部材の下側開口を開放して充填することを特徴とする製袋充填方法である。

本発明によれば、計量された被充填物をシュート部材に投入して落下させ、包装材に充填するまでの時間を１袋毎に短縮できるので、生産性の効率を大幅に向上させることができる。

本発明の一実施の形態に係る製袋充填装置の概要正面図である。 シュート開閉手段の使用状態を示す斜視図である。 シュート開閉手段の斜視図である。 製袋充填工程を示す図で、被充填物を充填した後、上側の横シール部をシールする直前で且つ次袋用の被充填物を投入シュートの下端部内方に貯留した状態を示す図である。 製袋充填工程を示す図で、前袋の上側の横シール部と次袋の下側の横シール部のシール及びカットが完了し、且つ、投入シュートの下側開口が開放されて次袋に被充填物が充填されている状態を示す図である。 製袋充填工程における本発明と従来との比較を示すタイミングチャートである。

本発明の実施の形態に係る製袋充填装置及び製袋充填方法を図面にしたがって説明する。
図１に製袋充填装置１の全体構成の概要を示す。図１において、符号３は装置本体を示し、この装置本体３の上部には被充填物としての茶葉を所定計量するための計量装置５が備えられている。
装置本体３における計量装置５の下方には、縦方向に延びるシュート部材としての投入シュート７が備えられている。投入シュート７は、計量装置５の下方に位置するホッパ部７ａと、ホッパ部７ａの下端から直線状に延びるストレート部７ｂとから構成されている。計量装置５と投入シュート７とにより充填手段が構成されている。
投入シュート７の外周面は包装材Ｓを筒状に案内するための案内面となっている。包装材Ｓはナイロン製不織布、ポリエチレン繊維製不織布等の熱溶着可能なものが適用される。

装置本体３における投入シュート７のストレート部７ｂの位置には、４つの対向ローラ９が備えられ、対向ローラ９は対向する２つを一組として上下二組が投入シュート７の背面側に配置されている。これら２組の対向ローラ対９によって包装材送り手段が構成されている。
二組の対向ローラ対９の上下方向の間には縦シール手段としての超音波シール装置１１が備えられている。超音波シール装置１１は超音波ホーン１１ａとこれに対向して配置された受けロール装置１１ｂとによって構成されている。
投入シュート７の下側開口７ｃの下方には、横シール手段としての超音波シール装置４１が配置されている。超音波シール装置４１は、超音波ホーン４１ａとこれに対向して配置された受けロール装置４１ｂとによって構成されている。

超音波シール装置４１は、装置本体３に固定された枠部材１５に、紙面厚み方向（投入シュート７の軸方向と直交する方向）に往復移動可能に支持されている。
超音波シール装置４１によって最終的にシールアンドカットされた製品としてのティーバッグＢ１は、枠部材１５の中央開口部を落下し、装置本体３の下方に設けられた排出シュート１９を通って機外に排出される。

投入シュート７の内方には、計量装置５によって計量された茶葉を投入シュート７の下端部内方に貯留して待機させるシュート開閉手段１７が設けられている。
シュート開閉手段１７は、図２に示すように、投入シュート７内に縦方向に延びるように設けられた中空の棒状部材２１と、この棒状部材２１の下端部に設けられ、投入シュート７の下側開口７ｃを閉塞する大きさを有するパッド２３と、棒状部材２１を縦方向に上下移動させて下側開口７ｃを開閉する開閉駆動部材（アクチュエータ）２５とを有している。開閉駆動部材２５はソレノイドで駆動する構成を有している。
棒状部材２１の上端部は、図示しない除電エアー発生手段にホース２７を介して接続されている。
図３に示すように、棒状部材２１の側面には、縦方向のほぼ全体の領域に亘って除電エアーを吐出するための穴２９が複数形成されている。

パッド２３の下端部２３ａは投入シュート７の下側開口７ｃに対応した断面円形状に形成されているとともに、その下端周面にはパッキン２４が設けられ、下側開口７ｃを閉じている状態では、被充填物が漏れないように封止する気密性を有している。
パッド２３はその中央部ではなく径方向の端部をもって棒状部材２１に接続され、接続部２３ｂと下端部２３ａとの間には、被充填物を棒状部材２１の下端部からその径方向へ拡げるように縦方向下方へ案内する傾斜面２３ｃを有している。傾斜面２３ｃは滑らかな湾曲面状に形成されている。
パッド２３がその中心部から離れた端部を介して棒状部材２１に接続されていることにより、棒状部材２１を投入シュート７内において被充填物の落下を極力妨げない位置、すなわち投入シュート７の内周面近傍に配置することができる。

次に、製袋充填装置１によって抽出用バッグとしてのティーバッグを製造する方法を説明する。
ロール状に巻き取られた包装材Ｓは繰出しホイール（図示せず）に装着され、その始端を繰出して図示しないガイドローラにガイドされ、投入シュート７の外面に沿うように案内される。
投入シュート７の外面を覆う状態で上側の対向ローラ対９によって送られ、その側縁同士が重ね合わされた状態で保持され筒状となる。
次いで超音波シール装置１１の超音波ホーン１１ａと受けロール装置１１ｂによって超音波シールされて縦シール部が形成される。

図４に示すように、筒状になった包装材Ｓは下側の対向ローラ対９によって送られ、その下端が投入シュート７の下側開口７ｃの下方における所定位置に来たところで、超音波シール装置４１の超音波ホーン４１ａと受けロール装置４１ｂとによってシールアンドカットされて、下側の横シール部Ｓｂ１が形成される。
この時、既に投入シュート７の下端部内方には計量された茶葉ＴＬが落下して貯留されている。下側の横シール部Ｓｂ１のシールアンドカットが完了すると、その信号を受けて開閉駆動部材２５が動作し、棒状部材２１を下方に移動させて投入シュート７の下側開口７ｃを開放する。
下側開口７ｃが開放されると、投入シュート７の下端部内方に貯留・待機していた茶葉ＴＬは、従来の落下距離Ｔａに比べて極めて短い高さＴｂ（図１参照）を落下し、袋状になった包装材Ｓの充填部Ｂｊに充填される。

図示しない制御手段により、開閉駆動部材２５が動作してから所定の時間が経過して充填が完了したと判断されると、開閉駆動部材２５が動作して棒状部材２１を上方に移動させ、投入シュート７の下側開口７ｃを閉じる。下側開口７ｃが閉じられると、次袋用の計量済みの茶葉ＴＬが投入シュート７に投入され、下端部内方に貯留される。
上記充填完了に伴って、包装材ＳがティーバッグＢ１の高さ寸法分のピッチで送られる。この送りが完了すると、超音波シール装置４１による前袋の上側の横シール部と次袋の下側の横シール部のシールアンドカットが開始される。図４はこの時の状態を示している。

図５に示すように、前袋の上側の横シール部Ｓｂ２と次袋の下側の横シール部Ｓｂ３のシールアンドカットが完了すると、前袋は切り離されて上記排出シュート１９から機外に排出されるとともに、上記と同様に投入シュート７の下側開口７ｃが開放され、貯留・待機していた茶葉ＴＬが高さＴｂを落下して次袋の充填部Ｂｊに充填される。
投入シュート７の下端部内方に貯留していた茶葉ＴＬは、パッド２３の傾斜面２３ｃによって径方向に拡がるように案内される。これにより、塊となって偏った位置に充填されることはなく、良好にバラケあるいはほぐされ、均一状態に分散・充填される。

図６は、製袋充填工程における本発明と従来方式との比較タイミングチャートである。図６（ａ）の「開」はシュート開閉手段１７による下側開口７ｃの開動作を、「閉」はその閉じ動作を示している。
図６に示すように、本発明では、投入シュート７の下端部内方に計量された茶葉を予め落下させて貯留し、待機させる時間を、送りと横シールの工程時間内に吸収させることができる。
すなわち、下側のシール部のシール終了を待たずに計量された茶葉を落下させて貯留することができる。
したがって、連続工程の中で実際に生じるのは、Ｔａよりもかなり低いＴｂの高さを落下する時間だけであり、従来方式に比べてロスタイムを大幅に低減することができる。
従来方式に比べて１袋毎に図６に符号Ｍで示すような時間短縮が可能となり、生産数が多ければ多い程その効率を向上させることができる。

投入シュート７内で静電気が発生して棒状部材２１やパッド２３に茶葉が付着する懸念があるが、本実施形態ではこれを防止すべく、上記のように投入シュート７内で除電エアーを供給するようにしている。
除電エアーは直流式コロナ放電等により空気をイオン化したもので、この除電エアーを供給することにより、静電気は中和される。
これにより、投入シュート７内でシュート開閉手段１７が動作したり棒状部材２１等に茶葉が接触することによって発生する、茶葉が凝集したり棒状部材２１やパッド２３に付着して落下しなかったりするなどの静電気による不具合を良好に防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、シュート開閉手段１７の構成において、パッド２３に代えて投入シュート７の下側開口７ｃにヒンジ構成の開閉自在な蓋を設け、ワイヤを介してこの蓋を小型モータ等の開閉駆動源で開閉するようにしてもよい。
また、縦シール手段及び横シール手段として超音波シール装置を用いたが、熱源を有する周知のヒートシール装置でシールしてもよい。
また、被充填物として茶葉を例示したが、線状体、粉状体、粒状体、破砕片等においても同様に実施することができる。

１ 製袋充填装置
７ シュート部材としての投入シュート
７ｃ 下側開口
１１ 縦シール手段としての超音波シール装置
１７ シュート開閉手段
２１ 棒状部材
２３ パッド
２３ｃ 傾斜面
２５ 開閉駆動部材
４１ 横シール手段としての超音波シール装置
Ｓ 包装材
Ｓｂ１ 下側の横シール部
Ｓｂ２ 上側の横シール部
ＴＬ 被充填物としての茶葉

Claims (5)

1. 熱溶着可能な包装材を縦方向へ送りながら重ね合わせる包装材送り手段と、
   前記包装材送り手段によって送られる包装材の縦方向のシールを行って縦シール部を形成する縦シール手段と、
   前記縦シール部が形成された包装材に充填部を挟む上下部分に横方向のシールを行って上側の横シール部と下側の横シール部を形成する横シール手段と、
   縦方向に延びる筒状のシュート部材を有し、該シュート部材の上方から計量された被充填物を落下させ、該シュート部材の下方に位置して前記下側の横シール部がシールされた状態の包装材へ被充填物を充填する充填手段とを有する製袋充填装置おいて、
   前記シュート部材の下側開口を任意に開閉可能で、閉じた状態では該シュート部材の下端部に計量済みの被充填物を貯留するシュート開閉手段を有していることを特徴とする製袋充填装置。
2. 請求項１記載の製袋充填装置において、
   前記シュート開閉手段は、前記シュート部材内に縦方向に延びるように設けられた棒状部材と、該棒状部材の下端部に設けられ、前記シュート部材の下側開口を閉塞する大きさを有するパッドと、前記棒状部材を縦方向に移動させて前記下側開口を開閉する開閉駆動部材とを有していることを特徴とする製袋充填装置。
3. 請求項２記載の製袋充填装置において、
   前記パッドが、被充填物を前記棒状部材の下端部からその径方向へ拡げるように縦方向下方へ案内する傾斜面を有していることを特徴とする製袋充填装置。
4. 請求項２又は３記載の製袋充填装置において、
   前記棒状部材が中空形状を有しているとともに除電エアー発生手段に接続され、前記シュート部材の内部に除電エアーを供給することを特徴とする製袋充填装置。
5. 熱溶着可能な包装材を縦方向へ送りながら重ね合わせて縦シール部を形成し、包装材に下側の横シール部を形成した後、縦方向に延びる筒状のシュート部材の上方から計量された被充填物を落下させて前記シュート部材の下方に位置する包装材に充填し、その後、包装材の上側の横シール部を形成して切り離す製袋充填方法において、
   前記下側の横シール部が形成される前に、計量済みの被充填物を前記シュート部材の下部に予め貯留しておき、前記下側の横シール部が形成された直後に前記シュート部材の下側開口を開放して充填することを特徴とする製袋充填方法。

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