JP2014118174A

JP2014118174A - パウチ開口装置および液体充填方法

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Publication number: JP2014118174A
Application number: JP2012274060A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nagasawa; 佑介長澤; Daisuke Ito; 大介伊藤
Original assignee: Seiko Corp
Current assignee: Seiko Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-30
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP6155481B2

Abstract

【課題】充填開始から充填終了まで常にパウチの開口部を拡開可能とするパウチ開口装置および液体充填方法を提供する。
【解決手段】ピニオンギア７を挟んで平行に配置されるとともにピニオンギア７に噛み合うラックギア９ａ，１０ａを有する一対のアーム部９，１０にそれぞれパウチＰに向かって垂下形成され、互いの接離中心が常に充填ノズル２のノズル軸２ａ上に位置するように配設されるとともに、開閉手段８によってピニオンギア７を回動させることにより接離可能とされ、少なくともパウチＰの内部に対する充填ノズル２の挿入から抜去までの間、パウチＰの搬送に追従するとともに、パウチＰの開口部ＡからパウチＰの内部に位置してパウチＰの開口部Ａを拡開させるように形成された第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２とを備える。
【選択図】図１

Description

充填時にパウチの開口部を拡開するためのパウチ開口装置およびこのパウチ開口装置を用いた液体充填方法に関する。

樹脂製のフィルムなどをシールすることによって袋状とされている包材（以下、パウチという）に対して充填液を充填する充填装置においては、吸盤を有する開口手段によって、畳まれた状態のパウチの対向するフィルムの各外面に当該吸盤をそれぞれ吸着させ、密着した状態のフィルムを引き離し、パウチ内部にブローを行って膨らますようにして、パウチの開口部を一旦開く工程（開口工程）を経た後に、その開口部に対して充填ノズルを挿入して充填液を充填する液体充填方法が行われている。しかしながら、パウチの開口部は閉じ易いため、前記開口工程において一旦は十分に拡開された開口部がその後不十分な拡開状態となり、充填ノズルを挿入することができずに充填液を充填できないという不具合が生じることがあった。

このような不具合を解消するべく、充填液の充填の際に開口部を拡開させておくための開口ガイドを用いることが特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の開口ガイドは、開口工程位置において吸盤からなる開口手段によって広げられている開口部に対し、閉じた状態の一対の開口爪を挿入するとともに、次工程へ向けて搬送されるパウチに追従する開口工程位置からの移動によって一対の開口爪を開いた状態とすることで、パウチの対向するフィルムを各開口爪でそれぞれ外側へ押し広げてパウチの開口部を拡開するようにされている。

この一対の開口爪によるパウチの開口部の拡開は、充填ノズルの挿入位置において、充填ノズルが一対の開口爪によって拡開されている開口部に挿入されると終了し、当該一対の開口爪は充填液の充填が開始される前に開口部から引き抜かれて、再度、開口工程位置に戻るようにされている。

特開平０６−００８９１４号公報

このように、特許文献１に記載の開口ガイドは、充填ノズルが挿入されるまでしかパウチの開口部を拡開していないため、充填が終了して、充填ノズルを引き抜く際に、充填ノズルがパウチに当たって充填ノズルに付着した充填液がパウチのシール面に付着してしまい、シール不良が生じるという問題を有していた。

この問題を解決するべく、本発明は、パウチの搬送経路の、搬送されるパウチに追従しつつ充填を行う充填ノズルが挿入される位置から抜去される位置において、少なくとも、充填ノズルのパウチ内部に対する挿入から抜去までの間、常にパウチの開口部を拡開させるパウチ開口装置および液体充填方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するべく、本発明の第１の態様のパウチ開口装置は、搬送されるパウチに追従しつつ充填を行う充填ノズルが配設され、パウチの移動に連動して間欠回転する主軸に固定された基台と、前記基台の下面に上下に揺動可能に取り付けられた揺動テーブルに水平回転可能に軸支されたピニオンギアと、前記ピニオンギアを回転させる開閉手段と、前記ピニオンギアを挟んで平行に配置されるとともに前記ピニオンギアに噛み合うラックギアを有する一対のアーム部にそれぞれパウチに向かって垂下形成された第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを備え、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドは、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドの接離中心が常に前記充填ノズルのノズル軸上に位置するように配設されるとともに、前記開閉手段によって前記ピニオンギアを回動させることにより接離可能とし、少なくとも前記パウチ内部に対する前記充填ノズルの挿入から抜去までの間、前記パウチの搬送に追従するとともに、前記パウチの開口部からパウチ内に位置して前記パウチの開口部を拡開させるように形成されていることを特徴とする。

このような、本発明の第１の態様のパウチ開口装置においては、パウチ内部に対する充填ノズルの挿入から抜去までの間、第１開口ガイドおよび第２開口ガイドによってパウチの開口部を拡開するようにされているので、充填ノズルを挿入または抜去する際に、充填ノズルがパウチに当って汚染されるのを防止し、また、充填ノズルに付着した充填液がパウチのシール面に付着することによるシール不良の発生を防止することを可能とする。さらに、第１開口ガイドおよび第２開口ガイドの接離中心が、常に充填ノズルのノズル軸上に位置するようにされているので、充填ノズルの先端がパウチの開口部の開口中心を常に追従するように設定することで、パウチの開口部がパウチの中心からオフセットしている場合においても、パウチの形状に応じてガイド部材を取り替えることなく、確実に開口部の開口中心を拡開することができる。

本発明の第２の態様のパウチ開口装置は、請求項１において、前記パウチの搬送経路における前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドの上流側において前記パウチの開口状態を識別する開口識別手段を備え、前記開口識別手段により、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドをパウチの開口部に挿入する前に、前記パウチの開口部に近接した状態の前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドを挿入可能な隙間が有るか否かを判断することを特徴とする。

本発明の第２の態様のパウチ開口装置においては、開口識別手段によってパウチの開口部に第１開口ガイドおよび第２開口ガイドが挿入可能な隙間が有るか判断するようにされているので、隙間が確認されたパウチのみ充填作業に移行することで、第１開口ガイドおよび第２開口ガイドによって開口部を拡開できないまま充填が行われシール不良となった不良品の発生や、充填ミスによる装置の汚染などを未然に防止することを可能とする。

また、本発明の液体充填方法は、充填ノズルの移動に連動して間欠回転する主軸に固定された基台と、前記基台の下面に上下に揺動可能に取り付けられた揺動テーブルに水平回転可能に軸支されたピニオンギアと、前記基台に設けられ、前記揺動テーブルを上下に揺動させる揺動手段と、前記ピニオンギアを回転させる開閉手段と、前記ピニオンギアを挟んで平行に配置されるとともに前記ピニオンギアに噛み合うラックギアを有する一対のアーム部にそれぞれパウチに向かって垂下形成された第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを備えるパウチ開口装置を用いて、充填ノズルと近接した状態の前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドが待機する充填開始位置に搬送されてきた前記パウチの開口部の隙間に対して、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドを挿入して離間させ前記パウチの開口部を拡開するとともに、拡開される前記開口部から前記パウチ内部へ前記充填ノズルを挿入して充填を開始する開始ステップと、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドによって前記パウチの開口部を拡開した状態で充填しながら充填終了位置に搬送される前記パウチに追従する充填ステップと、充填終了位置において充填が終了した前記パウチから前記充填ノズルと離間した状態の前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを引き抜いて充填を終了する終了ステップと、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを近接した状態に戻し、前記充填ノズルと前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを充填開始位置に戻す回帰ステップとを繰り返して連続して搬送される前記パウチに充填を行うことを特徴とする。

本発明の液体充填方法においては、開始ステップから終了ステップまでの間、常に第１開口ガイドおよび第２開口ガイドによってパウチの開口部を拡開するようにされているので、パウチのシール面を汚さずに充填作業を行うことができる。また、充填開始位置から充填終了位置に搬送される間に充填液の充填を行うようにされているので、高速な充填作業を行うことを可能とする。

本発明によれば、パウチの搬送経路における充填ノズルが挿入される位置から抜去される位置において、充填ノズルの挿入から抜去までの間、常にパウチの開口部を拡開させることができるので、充填ノズルの挿入、或いは、抜去の際に、充填液をパウチのシール面に付着させ、シール不良の原因を作るような問題の発生を未然に防止することができる。

本発明のパウチ開口装置の実施形態における側面図本発明のパウチ開口装置の実施形態における正面図本発明のパウチ開口装置の実施形態における第１開口ガイドおよび第２開口ガイドの移動経路を示す図本発明のパウチ開口装置の実施形態における液体充填方法を示す図本発明の液体充填方法を示すフローチャート

本発明のパウチ開口装置の具体的な実施形態を図１乃至図５を用いて以下に説明する。

本発明の実施形態におけるパウチ開口装置１は、食品などの充填から包装までを自動で行う自動包装機に配置される任意の軸周りに間欠回転可能に配置され、先端から充填液Ｌを放出するノズルを有する充填ノズル２が設けられた主軸３に対して、図１に示すように、基台４を固定配置することで取り付けられている。

基台４の下面４ｂには、揺動中心４ｄを支点として上下に揺動可能な揺動テーブル５が支持部材４ｃを介して取り付けられ、基台４の上面には、揺動テーブル５を揺動中心４ｄを支点として上方および下方に回転揺動させるエアーシリンダーなどのアクチュエータからなる揺動手段６が配設されている。

揺動テーブル５には揺動テーブル５の平面に対して水平回転可能にピニオンギア７が軸支され、ピニオンギア７には一端部がピニオンギア７の回転軸に軸支され、他端部がエアーシリンダーなどのアクチュエータからなる開閉手段８のシリンダーロッド８ａに連結されたギア駆動レバー７ａが一体として形成されている。ピニオンギア７は、開閉手段８のシリンダーロッド８ａの直線駆動によってギア駆動レバー７ａをピニオンギア７の回転軸を中心として揺動させることにより、回動するようにされている。また、ピニオンギア７には、ピニオンギア７に噛み合うラックギア９ａ，１０ａが形成された一対のアーム部９，１０が径方向の両側に平行に配置されている。

アーム部９，１０は、揺動テーブル５の端部からパウチＰの搬送経路方向に水平に突き出しており、先端部９ｂ，１０ｂには、パウチＰの開口部Ａに向かって第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２が一体として垂下形成されている。

この時、図２に示すように、第１開口ガイド１１が形成されたアーム部９は、パウチＰの開口部Ａに向かって真っ直ぐに突出形成され、第２開口ガイド１２が形成されたアーム部１０は、第１開口ガイド１１と接触可能に湾曲部１０ｃを有するＬ字型に形成されており、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２は接触可能とされている。

また、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２は、開閉手段８のシリンダーロッド８ａを直線駆動させることにより、ギア駆動レバー７ａを揺動させてピニオンギア７を回動し、ピニオンギア７に噛み合うアーム部９，１０のラックギア９ａ，１０ａを直線移動させて、パウチＰの対向するフィルムをそれぞれ引き離す方向に接離するようにされている。

なお、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２は、その接離中心が、常に充填ノズル２のノズル軸２ａ上に位置するように形成されている。

この本実施形態におけるパウチ開口装置１においては、図示を省略した制御部によって、充填ノズル２のノズル軸２ａがパウチＰの開口部Ａの開口中心を追従するように主軸３の間欠回転における１ピッチの位相および移動速度を制御し、さらに、パウチＰ内部に対する充填ノズル２の挿入から抜去までの間は、ピニオンギア７が第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２が離間する回転角を維持して、パウチＰの開口部Ａを第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２によって拡開するように、開閉手段８を制御するようにされている。

このような、本実施形態のパウチ開口装置１においては、パウチＰ内部に対する充填ノズル２の挿入から抜去までの間、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２によってパウチＰの開口部Ａを拡開するように形成されているので、充填ノズル２を挿入または抜去する際に、充填ノズル２がパウチＰの内面に当たって充填ノズル２に付着した充填液ＬがパウチＰのシール面に付着することによるシール不良の発生を防止することを可能とする。さらに、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２の接離中心が常に充填ノズル２のノズル軸２ａ上に位置するように形成されているので、充填ノズル２の先端がパウチＰの開口部Ａの開口中心を常に追従するように主軸３の間欠回転を制御することで、パウチＰの開口部ＡがパウチＰの中心からオフセットしている場合においても、パウチＰの形状に応じて開口ガイドを取り替えることなく、確実に開口部Ａの開口中心を拡開することができる。

また、パウチ開口装置１には、図３に示すように、パウチＰの搬送経路における開口工程の下流側であって、充填ノズル２を挿入して充填を開始するための充填開始位置に位置する第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２の上流側に配置されたレーザーセンサ１３ａを有する開口識別手段１３を備え、開口工程において吸盤などにより、対抗するフィルムが引き離されて一旦拡開され搬送されてきたパウチＰの開口部Ａの開口量をレーザーセンサ１３ａによって測定し、当該開口量に基づいてパウチＰの開口部Ａに、近接した状態の第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２を挿入可能な隙間が形成されているか否かの判断をするようにされている。

なお、開口識別手段１３は、レーザーセンサ１３ａに限定されるものではなく、カメラを用いた画像判断方法など既存の手段を用いることができる。

この開口識別手段１３によってパウチＰの開口部Ａの状態を判断することにより、パウチＰの開口部Ａに近接した状態の第１開口手段１１および第２開口手段１２を挿入するのに十分な隙間が有ると判断した場合には、充填開始位置に搬送して開口部Ａの拡開および充填を行い、パウチＰの開口部Ａに十分な隙間が開いていないと判断した場合には、開口部Ａの拡開および充填を行わずに後工程に設けられた排出路へ搬送するようにされている。このように、開口部Ａに近接した状態の第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２を挿入するのに十分な隙間を有するパウチＰのみを充填開始位置に搬送することによって、パウチＰの開口部Ａに対して近接した状態の第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２を確実に挿入して拡開し、開口部Ａを拡開できずに充填が行われてシール不良とされた不良品の発生や、充填ミスによる装置の汚染などを未然に防止することを可能とする。

上記の本発明のパウチ開口装置１を用いたパウチＰ内部への充填液Ｌの液体充填方法を図４および図５を用いて以下に説明する。

まず、パウチＰは、図３に示すように、吸盤１４ａ，１４ｂおよび図示を省略したブローノズルなどが備えられた開口行程において、パウチＰの対抗するフィルムを離れる方向に吸盤１４ａ，１４ｂによってそれぞれ引っ張られるとともに、ブローノズルから放出されるエアーによって一旦膨らまされ、その後、充填工程に移される。

本実施形態におけるパウチ開口装置１を用いた液体充填方法においては、図５に示すように、開口工程から搬送されてきたパウチＰの開口部Ａの開口量をレーザーセンサ１３ａによって測定し、開口部Ａに近接した状態の第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２を挿入可能な隙間を有しているか否かの判断を行うようにされている（判断ステップ１５）。このとき、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２は、近接した状態とされ充填ノズル２の下方に位置した状態で図３に示す充填開始位置において待機している。

図４（ａ）に示すように、近接した状態の第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２を挿入可能な隙間を有していると判断されたパウチＰが充填開始位置に間欠搬送されてくると、開始ステップ１６に移行し、揺動手段６を動作させて揺動テーブル５を下方に揺動させて、図４（ｂ）に示すように、近接した状態の第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２のみをパウチＰの開口部Ａに挿入する。さらに、開閉手段８を動作させて第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２を離間させて、図４（ｃ）に示すように、パウチＰの開口部を拡開するとともに、図４（ｄ）に示すように、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２によって拡開される開口中心に充填ノズル２を挿入し、パウチＰ内部への充填液Ｌの充填を開始する。

充填が開始されると充填ステップ１７に移行し、図４（ｅ）に示すように、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２は、開口部Ａを拡開した状態で、図３に示すように、反時計回りに間欠搬送されるパウチＰの搬送経路における充填開始位置から充填終了位置の間において、パウチＰに充填を行いながら追従して移動する充填ノズル２に伴って充填終了位置まで移動する。

充填終了位置にて充填を終了すると終了ステップ１８に移行し、図４（ｆ）に示すように、パウチＰの開口部Ａから引き抜かれる充填ノズル２に連動して、揺動手段６を動作させて揺動テーブル５を上方へ揺動させて、離間した状態の第１開口ガイド１１および第２開口ガイドを開口部Ａから充填ノズル２と同時に引き抜く。

パウチＰから第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２が完全に抜去されると回帰ステップ１９に移行し、パウチＰの搬送経路を時計回りに移動して充填開始位置に回帰する充填ノズル２に伴って、第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２を近接した状態に戻し、充填開始位置に回帰させる。

本発明のパウチ開口装置１を用いた液体充填方法においては、判断ステップ１５から回帰ステップ１９を繰り返すことにより、搬送経路を連続して搬送されてくるパウチＰの開口部Ａを開始ステップから終了ステップまでの間、すなわち、パウチＰの内部に対する充填ノズル２の挿入から抜去までの間、常に第１開口ガイド１１および第２開口ガイド１２によって拡開しながら充填作業を行うので、パウチのシール面を汚さずに充填作業を行うことを可能とする。また、本発明の液体充填方法によれば、充填開始位置から充填終了位置に搬送される間に充填液Ｌの充填を行うようにされているので、高速な充填作業を行うことを可能とする。

本発明のパウチ開口装置１および液体充填方法は、上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の特徴を損なわない範囲において、例えば、基台４に複数の揺動テーブル５を取り付けるようにして、複数のパウチＰに対して、同時に開口部Ａの拡開作業を行う構成とするなど、種々の変更が可能である。

１パウチ開口装置
２充填ノズル
２ａノズル軸
３主軸
４基台
５揺動テーブル
６揺動手段
７ピニオンギア
８開閉手段
９，１０アーム部
９ａ，１０ａラックギア
１１第１開口ガイド
１２第２開口ガイド
１３開口識別手段
１５判断ステップ
１６開始ステップ
１７充填ステップ
１８終了ステップ
１９回帰ステップ
Ｐパウチ
Ａ開口部
Ｌ充填液

Claims

搬送されるパウチに追従しつつ充填を行う充填ノズルが配設され、パウチが配設されパウチの移動に連動して間欠回転する主軸に固定された基台と、
前記基台の下面に上下に揺動可能に取り付けられた揺動テーブルに水平回転可能に軸支されたピニオンギアと、
前記ピニオンギアを回転させる開閉手段と、
前記ピニオンギアを挟んで平行に配置されるとともに前記ピニオンギアに噛み合うラックギアを有する一対のアーム部にそれぞれパウチに向かって垂下形成された第１開口ガイドおよび第２開口ガイドと、
を備え、
前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドは、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドの接離中心が常に前記充填ノズルのノズル軸上に位置するように配設されるとともに、前記開閉手段によって前記ピニオンギアを回動させることにより接離可能とし、少なくとも前記パウチ内部に対する前記充填ノズルの挿入から抜去までの間、前記パウチの搬送に追従するとともに、前記パウチの開口部からパウチ内に位置して前記パウチの開口部を拡開させるように形成されていることを特徴とするパウチ開口装置。
前記パウチの搬送経路における前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドの上流側において前記パウチの開口状態を識別する開口識別手段を備え、前記開口識別手段により、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドをパウチの開口部に挿入する前に、前記パウチの開口部に近接した状態の前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドを挿入可能な隙間が有るか否かを判断することを特徴とする請求項１に記載のパウチ開口装置。
充填ノズルの移動に連動して間欠回転する主軸に固定された基台と、
前記基台の下面に上下に揺動可能に取り付けられた揺動テーブルに水平回転可能に軸支されたピニオンギアと、
前記基台に設けられ、前記揺動テーブルを上下に揺動させる揺動手段と、
前記ピニオンギアを回転させる開閉手段と、
前記ピニオンギアを挟んで平行に配置されるとともに前記ピニオンギアに噛み合うラックギアを有する一対のアーム部にそれぞれパウチに向かって垂下形成された第１開口ガイドおよび第２開口ガイドと、
を備えるパウチ開口装置を用いて、
充填ノズルと近接した状態の前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドが待機する充填開始位置に搬送されてきた前記パウチの開口部の隙間に対して、前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドを挿入して離間させ前記パウチの開口部を拡開するとともに、拡開される前記開口部から前記パウチ内部へ前記充填ノズルを挿入して充填を開始する開始ステップと、
前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドによって前記パウチの開口部を拡開した状態で充填しながら充填終了位置に搬送される前記パウチに追従する充填ステップと、
充填終了位置において充填が終了した前記パウチから前記充填ノズルと離間した状態の前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを引き抜いて充填を終了する終了ステップと、
前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを近接した状態に戻し、前記充填ノズルと前記第１開口ガイドおよび第２開口ガイドとを充填開始位置に戻す回帰ステップと、
を繰り返して連続して搬送される前記パウチに充填を行うことを特徴とする液体充填方法。