JP2014046965A

JP2014046965A - 包装機

Info

Publication number: JP2014046965A
Application number: JP2012192336A
Authority: JP
Inventors: Fumito Kinoshita; 文人木下
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17

Abstract

【課題】部品の挟み込みを判断すれば即座に開口手段を開放し前記部品の破損を低減する包装機の提供を目的とする。
【解決手段】一対の狭持部材を備えた開口手段と、前記狭持部材を縮閉方向に移載する直進駆動源と、前記狭持部材の向かい合う面に配した熱線と、前記直進駆動源に掛かる狭持負荷および直進駆動源の往復動作位置をそれぞれ受けるとともに直進駆動源を駆動制御する制御手段とからなる。前記制御手段は、前記直進駆動源への駆動指令開始から前記狭持部材が密着する直前までの第１狭持工程が設定され、第１狭持工程での直進駆動源の駆動力である第１設定負荷に基づき前記直進駆動源を駆動制御するとともに、前記直進駆動源の前記狭持負荷と前記第１設定負荷とを比較し前記狭持負荷が前記第１設定負荷に達すれば前記直進駆動源の駆動を中断する。よって、前記狭持部材が異物を噛み込んでも強い負荷を受けることがない特徴がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂からなる袋の開口部を熱溶着して、所謂部品を袋詰めする包装機に関する。

従来の包装機は、特許文献１に示すものが公知となっている。この特許文献１には、樹脂材からなる袋を多数重ねて貯留できる貯留部と、前記袋の中央付近を吸着可能な吸着手段と、この吸着手段を搭載した移載手段と、前記袋の上部を開口する開口手段と、開口した前記袋の内部に所謂部品を案内する投入シュートとから構成される包装機が開示されている。また、前記袋は、透明の材質からなる薄いシートを折りたたみ長方形に形取られ、その一辺のみが開口するように底部と側部とがすでに熱溶着されている。この袋は多数重ねられており、その開口部分が全て上方を向くように前記貯留部に貯留されている。前記貯留部はコ字型に成形されており、コ字の開口部が上方を向くように配される一方、コ字の底部には、前記袋の長方形よりも若干小さな面積からなる抜き穴が形成されている。前記吸着手段は、前記袋を吸着する吸着部材を備えており、前後および左右方向に移動可能な移載手段に装着されている。前記移載手段は、前記吸着手段を左右方向に往復移動可能な第１移載手段と、前記吸着手段を前後方向に往復移動可能な第２移載手段とから構成されており、前記吸着手段を所定の位置へ移動できる。前記開口手段は、拡開・縮閉可能な対向する２つの狭持部材を具備しており、これら狭持部材は、前記袋を吸着する一対の吸盤および一瞬の通電により高熱を発する熱線が配され、前記袋の開口動作および前記袋の開口部を狭持して熱溶着可能に構成される。次に従来の包装機の作用について説明する。従来の包装機は、前記吸着手段が前記移載手段により前方へ移載され、前記吸着部材が前記貯留部に貯留された袋を前記抜き穴から１枚吸着する。この後、前記移載手段の駆動によって前記吸着手段が後退し、続いて前記袋を吸着したまま拡開状態の前記開口手段へ水平に搬送する。搬送されると前記吸着手段が前進するため、前記開口手段が縮閉して前記袋を狭持するとともに前記吸盤によって前記袋の上部外側を両面から吸着する。この吸着完了により前記吸着手段が後退し、前記開口手段が拡開して前記袋の上端を開口する。その後、開口した袋内に前記部品が所定量投入されると、前記開口手段が狭持部材を縮閉して袋の上部を狭持するとともに、前記熱線により狭持した袋の上部を熱溶着して前記部品の袋詰めが完了する。このように、従来の包装機は、一対の前記狭持部材を縮閉する方向に移動させ、開口した前記袋の上部を密着状態にして完全に閉口させた後、熱溶着する。

特願2012-33321号公報

ところで、開口した前記袋内へ投入される部品が比較的大きくしかも複数個であれば、前記部品は袋内で積み重なり袋の上下方向に積み上げられる。これにより、投入された部品は、袋の開口部に留まることがしばしば発生する。また、従来の包装機は、前記狭持部材を縮閉する方向に所定の位置まで移載して、開口している前記袋が密着状態になるまで第２移載手段を駆動制御し続けていた。したがって、従来の包装機は、前記袋の開口部付近に留まる部品を前記狭持部材で強く挟み込んでしまい、挟み込んだ部品および前記狭持部材、前記熱線を傷付ける問題があった。

本発明は上記課題に鑑みて創成されたものであり、前記開口手段の縮閉動作時において、部品等の噛み込みを検出して即座に袋の狭持動作を中断する包装機の提供を目的とする。この目的を達成するために、本発明は、一対の狭持部材を備え少なくとも一方の狭持部材を摺動可能に配した開口手段と、摺動する前記狭持部材を縮閉方向に移載する往復動作可能な直進駆動源と、前記狭持部材の向かい合う面に配された熱線と、前記直進駆動源に掛かる狭持負荷および直進駆動源の往復動作位置をそれぞれ受け取るとともに直進駆動源を駆動制御可能な制御手段とからなる包装機において、前記制御手段は、前記直進駆動源への駆動指令開始から前記狭持部材が密着する直前までの第１狭持工程と、この第１狭持工程以降の第２狭持工程とがそれぞれ設定され、前記第１狭持工程での直進駆動源の駆動力である第１設定負荷および第２狭持工程での直進駆動源の駆動力である第２設定負荷に基づき前記直進駆動源を駆動制御するとともに、前記直進駆動源の前記狭持負荷と前記第１設定負荷とを比較し前記狭持負荷が前記第１設定負荷に達すれば前記直進駆動源の駆動を中断するように制御した。

本発明の包装機１は、従来のように狭持する袋の開口部付近に留まる部品により完全に前記狭持部材が縮閉しない場合であれば、比較的小さな狭持負荷に達した段階で狭持動作を中断できる利点がある。これにより、前記狭持部材および前記熱線、前記部品が傷付いたり破損したりすることが低減する。

本発明に係わる開口手段の狭持動作を示す説明図である。図１の異常波形時の要部概略説明図である。図１の正常波形時の要部概略説明図である。本発明に係わる一実施例の概略説明図である。本発明に係わる一実施例の斜視図である。

以下、図１ないし図５に基づいて、本発明の一実施例を説明する。本発明の包装機１は、樹脂材からなる袋５を多数重ねて貯留できる袋ストッカ１０と、この袋ストッカ１０から前記袋５を１枚吸着し取り出す取出手段２０と、この取出手段２０を搭載し水平方向に所定の位置へ移載する往復移動手段３０と、水平方向に搬送した前記袋５を開口および狭持可能な開口手段４０と、開口した前記袋５の上方に配され部品Ｗを下方へ案内する投入シュート６５と、前記開口手段４０により部品Ｗを投入した袋５の開口部を狭持した状態で溶着する熱線４３と、前記往復移動手段３０等の駆動を制御する制御手段９０とを備えてなる。

前記袋５は、透明の材質からなる薄い長方形のシートが重なっており、底部と両側部とが既に熱溶着され、上部の一辺のみが開口するように構成されている。また、この袋５は、多数重ねられており、その開口部が全て上方を向くように前記袋ストッカ１０に貯留されている。

前記袋ストッカ１０は、コ字型に成形されており、コ字の開口部が上を向くように配される一方、コ字の底部には、前記袋５の長方形よりも若干小さな面積からなる抜き穴１１が形成されている。

前記取出手段２０は、前記袋５を吸着する吸着面を備えた吸盤２２と、この吸盤２２の上部後方に配された当てボルト２４と、この当てボルト２４を備えたステー２３と、前記吸盤２２および前記ステー２３をそれぞれ固定した可動ブロック２１と、この可動ブロック２１を前後方向に往復移動可能な直進駆動源２５とから構成される。

前記直進駆動源２５および前記往復移動手段３０は、それぞれ特許第4891562号公報に示されるような超音波振動発生装置あるいは、特許第3797598号公報に示されるようなボールねじおよび回転駆動源を備えてなり、後述する制御手段９０と電気的に接続されている。また、前記直進駆動源２５および前記往復移動手段３０は、前記制御装置９０に予め設定されているそれぞれの動作条件により、前記可動ブロック２１あるいは後述する可動部３１を所定の速度および所定の距離だけ移動可能に構成される。なお、前記可動ブロック２１および前記可動部３１の動作は、前記制御手段９０から前記超音波振動発生装置および前記回転駆動源へそれぞれ電力が供給されることで可能となっている。また、前記可動ブロック２１および前記可動部３１がそれぞれ動作時に受ける負荷は、前記超音波振動発生装置および前記回転駆動源に供給している電力とほぼ比例関係にあるため、それぞれに供給する前記電力を測定することで検出できる。

前記往復移動手段３０には、板状の可動部３１を具備しており、この可動部３１に前記取出手段２０が積載され固定されている。また、前記可動部３１は、水平方向に往復移動可能に構成されており、この往復移動により前記取出手段２０を前記袋ストッカ１０の正面あるいは後述する開口手段４０へ移動可能に構成される。

前記吸盤２２は、その全長に渡って通気穴２２ａが設けられており、この通気穴２２ａは、前記可動ブロック２１に設けられた接続穴２１ａに連通するように配され、これら前記通気穴２２ａおよび前記接続穴２１ａがエア配管を介して後述する吸引検出手段８１ａに接続されている。

前記吸引検出手段８１ａは、電磁弁８１ｂに配管接続されており、この電磁弁８１ｂは、真空容器の一例である真空タンク８２へ配管接続されている。また、前記吸引検出手段８１ａおよび前記電磁弁８１ｂは、図４の二点鎖線で示すように前記制御手段９０へそれぞれ電気的に接続されて構成される。前記吸引検出手段８１ａは、内部にエアを送通可能なエア経路が形成されており、このエア経路内の圧力を表示可能に構成されるとともに、前記エア経路内の圧力値が予め設定した圧力値を下回ると前記エア経路内が真空状態である旨の取出吸着信号を前記制御手段９０へ送信可能に構成される。つまり、前記吸盤２２による袋５の吸着時において、前記取出吸着信号に基づき前記袋５が良好に吸着されているか否か前記制御手段９０によって判断できる。

前記電磁弁８１ｂは、下流と上流とをそれぞれ連通あるいは遮断する２つの内部経路を備えており、前記制御手段９０の指令を受けて前記内部経路が切り換えられる。つまり、前記電磁弁８１ｂが作動すると前記真空タンク８２および前記通気穴２２ａが連通あるいは切り離しされるため、連通した場合であれば、前記吸盤２２は、その周囲の空気を吸引して前記袋５を吸着できる。

前記真空タンク８２は、鋼材で覆われて構成されており、前記吸引検出手段８１ａと同等の吸引検出手段８３および真空ポンプ８５がそれぞれ配管接続されてなる。なお、前記吸引検出手段８３は、上述の吸引検出手段８１ａと同様の構造となっている。また、これら吸引検出手段８３および真空ポンプ８５は、それぞれ前記制御手段９０に電気的に接続されており、前記吸引検出手段８３の検出した圧力値が所定の圧力値を超えると前記制御手段９０へ真空圧不足信号を送る。これにより、前記制御手段９０は、前記真空ポンプ８５を作動させ、前記真空タンク８２内の圧力を所定の真空圧まで下げる。つまり、前記真空タンク８２内の真空圧が大きく変動しないように保たれる。

前記真空ポンプ８５は、その一例が特願２０１１−１４２８６６および特願２０１１−２０８９７８に記載されており、ここではその詳細についての説明を省略する。

前記開口手段４０は、狭持部材である摺動ブロック４１と固定ブロック４２とを備えており、前記摺動ブロック４１には、前記袋５の上部に吸着する摺動パッド４１ａ，４１ａがそれぞれ所定の間隔で横並びに配されている一方、前記固定ブロック４２には、前記摺動パッド４１ａ，４１ａに対向するように固定パッド４２ａ，４２ａが配されている。前記摺動ブロック４１には、２本のシャフト４４，４４が取り付けられており、これらシャフト４４，４４は、前記摺動パッド４１ａ，４１ａの上方に配されている。前記固定ブロック４２には、２本の前記シャフト４４，４４をそれぞれ挿通したボールブッシュ４５，４５が固定されており、前記シャフト４４，４４を連結した板４６がシャフト４４，４４のそれぞれの端面に固定されている。また、この板４６は、引っ張りばね４７を介して前記固定ブロック４２に連結されているため、前記摺動ブロック４１は、固定ブロック４２から離れる方向に常時付勢されている。つまり、常時は前記摺動バッド４１ａ，４１ａが前記固定パッド４２ａ，４２ａから所定の距離を保って離れて拡開しているため、前記吸盤２２に吸引された袋５は、前記摺動パッド４１ａ，４１ａおよび前記固定パッド４２ａ，４２ａの隙間へスライドして入り込むことができる。なお、この隙間に前記袋５が侵入した段階では前記取出手段２０の前記当てボルト２４の端面および前記摺動ブロック４１は当接していない位置関係にある。

前記吸引検出手段８０ａは、内部にエアを送通可能なエア経路が形成されており、このエア経路内の圧力を表示可能に構成されるとともに、前記エア経路内の圧力値が予め設定した圧力値を下回ると前記エア経路内が真空状態である旨の開口吸着信号を前記制御手段９０へ送信可能に構成される。つまり、前記摺動バッド４１ａ，４１ａおよび前記固定パッド４２ａ，４２ａにより袋５の上部を吸着していれば、前記開口吸着信号が前記制御手段９０に送信され、前記開口手段４０が一旦狭持した前記袋５を開口しているであろう段階、つまり前記摺動ブロック４１が前記固定ブロック４２から離れた段階において、前記開口吸着信号の有無を確認することで前記袋５の上部が良好に吸着されているか否かを前記制御手段９０により判断できる。

前記電磁弁８０ｂは、下流と上流とをそれぞれ連通あるいは遮断する２つの内部経路を備えており、前記制御手段９０の指令を受けて前記内部経路が切り換えられる。つまり、前記電磁弁８０ｂが作動すると前記真空タンク８２および前記摺動パッド４１ａ，４１ａおよび前記固定パッド４２ａ，４２ａが前記真空タンク８２と接続あるいは切り離しされるため、連通した場合であれば、前記摺動パッド４１ａ，４１ａおよび前記固定パッド４２ａ，４２ａは、その周囲の空気をそれぞれ吸引して前記袋５の上部を吸着できる。

前記投入シュート６５は、その全長に渡って前記部品Ｗの通過可能な落下穴が形成されており、この落下穴は、その上部が大きく開口している一方、下部に向かって狭くなっている。また、前記投入シュート６５は、水平搬送された前記袋５の上端に触れないように袋５の上端よりも若干高い位置に配されている。さらに、この投入シュート６５は、昇降方向に動作可能な昇降手段７０が連結されており、この昇降手段７０の作動を受けて前記投入シュート６５の下端は、前述の水平搬送された袋５の上端よりも低い位置で後述する熱線４３の位置まで下降する。

前記熱線４３は、一瞬の通電により高熱を発するように構成されており、前記開口手段４０の前記固定ブロック４２に配されている。また、この熱線４３の装着面は、前記固定パッド４２ａ，４２ａの先端位置とほぼ同一面に設定されている。

前記制御手段９０は、前記直進駆動源２５、前記往復移動手段３０、前記昇降駆動源７１、前記真空ポンプ８５への駆動指令および前記電磁弁８０ｂ，８１ｂの内部経路を切り替える切替指令をそれぞれ発する制御部９６と、この制御部９６へ電気的に接続された記憶部９７および演算部９８と、からなる。また、前記記憶部９７と前記演算部９８とは、互いに接続されて構成されている。

ところで、図１は、前述の開口した袋５を密着状態にする前記狭持動作の過程をまとめたものであり、直進駆動源２５への駆動制御が示されている。また、前記狭持動作は、図１中の第１狭持工程および第２狭持工程に分かれており、前記第１狭持工程は、前記直進駆動源２５の駆動開始から前記袋５が密着する直前までの区間である一方、前記第２狭持工程は、前記第１狭持工程が完了してから前記袋５が完全に密着するまでの区間である。また、図１中の第１設定負荷および第２設定負荷は、前記第１狭持工程および前記第２狭持工程における最大の狭持負荷となる。つまり、前記開口手段４０は、前記第１および第２狭持工程毎にそれぞれ制限された最適な力で袋５の狭持動作を行うことができる。なお、この狭持動作時に前記直進駆動源２５が受ける負荷を狭持負荷という。

前記制御部９６は、前記狭持負荷を常時検出可能であり、しかも、前記吸引検出手段８０ａ，８１ａ，８３から発された前記開口吸着信号、前記取出吸着信号、前記真空圧不足信号のそれぞれを認識可能に構成されている。また、この制御部９６は、前記直進駆動源２５および前記往復移動手段３０が接続されており、これら直進駆動源２５および前記往復移動手段３０をそれぞれ所定の条件で駆動するよう指令する。

前記記憶部９７には、前記第１設定負荷および前記第２設定負荷がそれぞれ記憶されており、前記第１設定負荷は、前記第２設定負荷よりも小さく設定されている。さらに、記憶部９７には、前記直進駆動源２５および前記往復移動手段３０の駆動速度および移動距離がそれぞれ設定されており、この動作条件に基づいて前記袋５の移載および開口が行われる。

前記演算部９８は、前記第１狭持工程では、前記狭持負荷と前記第１設定負荷とを比較し、図１の異常波形のように狭持負荷が前記第１設定負荷に達した時点で前記制御部９６へ信号を送る。これにより、前記制御部９６は、前記直進駆動源２５を即座に駆動停止する。一方、図１の正常波形のように、開口した袋５が密着直前となる制御変更位置に達すれば前記第２狭持工程になるため、演算部９８は、狭持負荷と前記第２設定負荷とを比較し、前記狭持負荷が第２設定負荷に達するまで直進駆動源２５の駆動を行い続けるように制御部９６へ指令する。

次に、本発明の包装機１の作用について説明する。前記直進駆動源２５の作動とともに前記電磁弁８１ｂが作動し、前記取出手段２０の吸盤２２は、周囲の空気を引き込みながら前方へ移載する。これにより、前記吸盤２２は、前記抜き穴１１に進入して前記袋ストッカ１０の袋５の中央付近に当接するため、前記袋５は、吸着され前記直進駆動源２５の後退により前記袋ストッカ１０から取り出される。続いて、前記袋５が水平方向に搬送され、前記袋５の上部が前記ガイド板５１，５２の前記傾斜面５１ａ，５２ａによって前記開口手段４０へと案内され進入する。このように、前記開口手段４０に前記袋５を搬送した取出手段２０は、前記直進駆動源２５の前進により、前記当てボルト２４が前記摺動ブロック４１に当接し、前記摺動ブロック４１が前記固定ブロック４２側へ摺動して、前記袋５の上部が挟み込まれる。これを受け前記電磁弁８０ｂが作動するため、前記摺動パッド４１ａ，４１ａおよび前記固定パッド４２ａ，４２ａのそれぞれの吸着面に負圧が生じ、前記袋５の上部が両側から吸着される。次に、前記直進駆動源２５の作動を受けて、前記取出手段２０が後退するとともに、前記摺動ブロック４１が前記引っ張りばね４７の付勢を受けて前記当てボルト２４に常時当接した状態で拡開する方向に移動する。なお、前記袋５の上部の吸着状態は、前記摺動パッド４１ａ，４１ａおよび前記固定パッド４２ａ，４２ａの吸着面に働く負圧によって判断でき、この負圧の測定は、前記吸引検出手段８０ａにより行っているため、前記袋５が開口しているか否かの判断ができる。仮に、前記負圧が所定の範囲内で無ければ、前記直進駆動源２５が前進し、所定の負圧が得られるまで袋５の開口を行う。また、前記袋５が開口すれば、前記投入シュート６５から部品Ｗが袋５内に投入される。

このように、前記部品Ｗが袋５内に所定量投入されると、開口手段４０は、前記直進駆動源２５の前進により再び袋５を狭持して図３のように袋５の開口部を密着状態にして狭持動作を完了する。これにより、前記熱線４３の通電が行われ、袋５の開口部が熱溶着される。熱溶着の完了を受け、前記開口手段４０は、前記直進駆動源２５の後退および前記電磁弁８１ｂ，８０ｂの作動によって、袋５の狭持および吸着を解き、袋詰めされた製品を落下させ図示しない取出箇所へ排出する。

一方、図２のように部品Ｗが袋５の開口部付近に留まっていると袋５の上部が密着状態にならず、図１の異常波形のように狭持負荷が前記第１設定負荷に達してしまう。しかしながら、前述したように前記直進駆動源２５の前進動作が即座に中断される。これにより、開口手段４０が部品Ｗを挟み込んだ場合であっても、前記狭持負荷を従来よりも低く抑えられるので、挟み込んだ部品Ｗ、前記摺動ブロック４１および前記固定ブロック４２、前記熱線４３等をそれぞれ大きく傷付けたり、破損させることが低減する。

１包装機
５袋
１０袋ストッカ
１１抜き穴
２０取出手段
２２吸盤
２４当てボルト
２５直進駆動源
３０往復移動手段
４０開口手段
４１狭持部材（摺動ブロック）
４１ａ摺動パッド
４２狭持部材（固定ブロック）
４２ａ固定パッド
４３熱線
６５投入シュート
８０ａ吸引検出手段
８０ｂ電磁弁
８１ａ吸引検出手段
８１ｂ電磁弁
８２真空タンク
８３吸引検出手段
８５真空ポンプ
９０制御手段

Claims

一対の狭持部材を備え少なくとも一方の狭持部材を摺動可能に配した開口手段と、摺動する前記狭持部材を縮閉方向に移載する往復動作可能な直進駆動源と、前記狭持部材の向かい合う面に配された熱線と、前記直進駆動源に掛かる狭持負荷および直進駆動源の往復動作位置をそれぞれ受け取るとともに直進駆動源を駆動制御可能な制御手段とからなる包装機において、
前記制御手段は、前記直進駆動源への駆動指令開始から前記狭持部材が密着する直前までの第１狭持工程と、この第１狭持工程以降の第２狭持工程とがそれぞれ設定され、前記第１狭持工程での直進駆動源の駆動力である第１設定負荷および第２狭持工程での直進駆動源の駆動力である第２設定負荷に基づき前記直進駆動源を駆動制御するとともに、前記直進駆動源の前記狭持負荷と前記第１設定負荷とを比較し前記狭持負荷が前記第１設定負荷に達すれば前記直進駆動源の駆動を中断するように制御したことを特徴とする包装機。