JP2017159910A - 包装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空ポンプの消費電力とメンテナンス回数を減らして、省電力化に寄与することのできる新たな包装装置を提供することを課題とする。【解決手段】複数の吸引口でもってフィルムを吸引しながら搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトの背面側に配置されて前記吸引口に負圧を作用させる負圧チャンバと、前記負圧チャンバ内を減圧する真空ポンプと、前記フィルムの搬送速度を検出する検出部と、検出された搬送速度と前記搬送ベルトの設定速度との偏差を求め、求めた偏差が許容範囲内にあれば前記真空ポンプを停止させ、前記偏差が許容範囲から逸脱すれば前記真空ポンプを駆動させる制御部とを備える。これにより、真空ポンプの運転時間を減らしてその消費電力量を抑える。【選択図】図１

Description

本発明は、帯状フィルムを吸引しながら搬送するプルダウンベルトを備えた包装装置の節電対策技術に関する。

帯状フィルムをチューブ状に成形しながら袋に成形する製袋包装装置には、いわゆる吸引式のプルダウンベルトが使用される。このプルダウンベルトは、負圧チャンバの周りを周回する孔開きベルトでもってチューブ状フィルムの側面を吸引しながら搬送するようにしたものである。

孔開きベルトに負圧を作用させる負圧チャンバは、真空ポンプに接続されるが、真空ポンプは、装置を運転させている間は、常時駆動されるため、その消費電力を抑えることは難しかった。そこで、下記特許文献１は、負圧チャンバ内の真空度を検出し、検出した真空度が所定範囲内に収まるように、真空ポンプの回転数を制御する技術と、フィルム搬送速度を検出し、その検出速度が所定範囲内に収まるように、真空度を制御する技術とを開示している。

特開２０１１−４６５３３号公報

ところが、特許文献１に開示された技術では、インバーターを使用して真空ポンプの回転数を制御するため、インバーターのない通常の真空ポンプよりも高価になるという問題がある。また、検出されたフィルム搬送速度に基づいて真空ポンプの回転数を制御するにしても、真空ポンプは、停止することなく駆動されているから、可動部分を定期的にメンテナンスしなければならず、それだけランニングコストがアンプするという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みて開発したもので、真空ポンプの消費電力とメンテナンス回数を減らして、省電力化に寄与することのできる新たな包装装置を提供することを課題とする。

本発明に係る包装装置は、複数の吸引口でもってフィルムを吸引しながら搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトの背面側に配置されて前記吸引口に負圧を作用させる負圧チャンバと、前記負圧チャンバ内を減圧する真空ポンプと、前記フィルムの搬送速度を検出する検出部と、検出された搬送速度と前記搬送ベルトの設定速度との偏差を求め、求めた偏差が許容範囲内にあれば前記真空ポンプを停止させ、前記偏差が許容範囲から逸脱すれば前記真空ポンプを駆動させる制御部とを備えたことを特徴とする。

図１は、本発明の構成説明図を示す。この図では、縦型製袋包装装置の概略を示しているが、包装装置としては、これに限定されるものではない。
この図において、包装装置１００は、上方から物品が投入されるホッパ１と、そのホッパ１の下端開口部に接続されるシリンダ２と、そのシリンダ２の回りを囲んで、帯状フィルムＦをチューブ状に成形するフォーマー３と、シリンダ２を挟む両サイドに配置され、チューブ状に成形されたフィルムＴＦを吸引しながら下方へ搬送する搬送ベルト４と、搬送ベルト４の背面側に配置されて、搬送ベルト４に設けられた複数の吸引口４１に負圧を作用させる負圧チャンバ５と、チューブ状フィルムＴＦの両縁部を重ね合わせた状態で縦シールする縦シール部６と、チューブ状フィルムＴＦの上下二箇所を同時に横シールしてその間を切断する横シール部７とを備えたものである。

図２、図３は、搬送ベルト４と負圧チャンバ５の一実施形態の外観斜視図を示す。特に図３では、一方の搬送ベルト４を外した状態で示している。これらの図において、搬送ベルト４は、ベルトを貫通する吸引口４１がベルトの長手方向に沿って等間隔に設けられたエンドレスベルトで構成されている。これらの図では、搬送ベルト４を循環させる上下プーリー４２、４３の、特にその搬送ベルト４のＵターン部分において、吸引口４１を省略して示しているが、これらのＵターン部分にも吸引口４１は等間隔に設けられている。

負圧チャンバ５は、チューブ状フィルムＴＦに面した側に開口部５１（図３参照）を有する箱型に形成されたもので、その開口部５１が搬送ベルト４の背面に沿うように配置されている。したがって、搬送ベルト４の吸引口４１がその開口部５１と重なるときに、吸引口４１に負圧が作用して、チューブ状フィルムＴＦが搬送ベルト４に吸着されるようになっている。これにより、チューブ状フィルムＴＦは、搬送ベルト４に吸着されながら下方へ搬送される。

各負圧チャンバ５の背面側には、図３に示すように、配管ソケット５２が取り付けられており、その配管ソケット５２が図１の吸気管５３に接続されて真空ポンプ５４に連結されている。これにより、真空ポンプ５４によって負圧チャンバ５が減圧されるようになっている。なお、図１では、説明の便宜上、図３の配管ソケット５２を装置正面側に配置して描いているが、通常は、裏面側に設けられる。

市販の真空ポンプ５４には、種々のタイプのものがあるが、特に真空ポンプが停止すると、ポンプの排気側が大気に開放されるタイプでは、図１に示すように、吸気管５３又は真空ポンプ５４の排気管に電磁弁５５を取り付け、その電磁弁５５を閉めてから真空ポンプ５４を停止させるようにする。そうすれば、真空ポンプ５４が停止しても、負圧チャンバ５内は大気に開放されないから、その負圧を長時間維持させることができる。

負圧チャンバ５は、搬送ベルト４の循環経路内に配置されるから、その内容量はかなり制限される。そこで、吸気管５３に真空補助チャンバ５６を接続して、負圧チャンバの内容量を増大させておくのが好ましい。こうすることにより、真空ポンプ５４を停止させたときに、負圧チャンバ５の負圧状態をより長く持続させることができる。

図１に戻って、フィルム搬送速度を検出する検出部８は、チューブ状フィルムＴＦに接し、そのフィルムの走行によって回転するロータリーエンコーダーで構成されているが、これに代えて、フィルムに印刷されたアイマークを検出し、その検出周期からフィルムの搬送速度を検出するようにしてもよい。

搬送ベルト４の設定速度は、包装装置１００に設定される運転速度（袋数／分）と、一袋分の搬送長さとに基づいて算出される。また、図１では、一対の搬送ベルト４をチューブ状フィルムＴＦの両側に配置しているが、これに代えて、例えば縦シール部６の反対側に搬送ベルト４を配置し、これらの間にチューブ状フィルムＴＦを挟んで、縦シール部６と搬送ベルト４でチューブ状フィルムＴＦを搬送するようにしても良い。

制御部９は、コンピュータで構成されるもので、内蔵のプログラムを実行することにより、検出部８によって検出された搬送速度と搬送ベルト４に設定された設定速度との偏差を求め、求めた偏差が許容範囲内にあれば真空ポンプ５４を停止させ、許容範囲から逸脱すれば真空ポンプ５４を駆動させるように制御する。そのため、この制御部９には、検出部８からの検出速度と搬送ベルト４の設定速度とが入力され、制御部９からは、真空ポンプ５４と電磁弁５５とに制御信号が出力されるようになっている。

図２、図３において、搬送ベルト４は、モータ４４に直結されたプーリー４３によって駆動されるから、設定速度で走行するが、それに吸引されながら走行するチューブ状フィルムＴＦは、負圧チャンバ５の吸引力が弱まれば搬送ベルト４に追従できなくなって遅れが生じる。そこで、両者の速度偏差が許容範囲内にあれば、制御部９は、真空ポンプ５４を停止させ、速度偏差が許容範囲から外れれば、真空ポンプ５４を駆動させて、負圧チャンバ５の吸引力を回復させるように制御する。この場合の許容範囲は、例えば一袋分の送り長さに認められる誤差範囲から求めることができる。それは、袋サイズによって異なるが、例えば一袋分の送り長さが１ｍｍずれると不良品扱いにされる場合は、そのずれ量に相当する速度偏差が限界となり、その限界内の速度偏差が許容範囲内として設定される。また、真空ポンプ５４を停止させると、負圧チャンバ５の吸引力は徐々に弱まるから、速度偏差を搬送ベルト４の直近に配置した検出器（ロータリーエンコーダー）８で検出し、それに基づいて真空ポンプ５４をオン・オフ制御するのである。これにより、フィルムの搬送誤差を最小限に止めながら、真空ポンプ５４の運転時間を減らすことができる。

帯状フィルムＦは、シリンダ２を囲むフォーマー３によってチューブ状に成形され、搬送ベルト４は、そのチューブ状フィルムＴＦをシリンダ２に押し付けながら搬送する。そのため、シリンダ２とチューブ状フィルムＴＦとの摩擦抵抗が大きい場合は、搬送ベルト４の吸引力が少し低下しただけで両者間にスリップが生じ、それによって真空ポンプ５４のオン・オフ制御が繰り返されることになる。

そこで、帯状フィルムをチューブ状に成形してシリンダ２の外周に案内するフォーマー３を備えた包装装置１００では、該シリンダ２の少なくともチューブ状フィルムが搬送ベルト４によって押し付けられる箇所に、前記シリンダ２と前記フィルムとの間に気体を供給するダクト１０を設けたことを特徴とする。

図４、図５はその概略構成を示したもので、図４では、搬送ベルト４が接するシリンダ２の外周面にダクト１０を配置し、そのダクト１０の外側面に排気口１１を複数設けて、それらの排気口１１から気体１２を所定圧力で噴出させるようにしている。また、図５では、シリンダ２の搬送ベルト４が当たる箇所に複数の孔１１を開け、それらの孔１１とシリンダ２の内周面に配置したダクト１０とを連通させ、これにより、各孔１１から所定圧力の気体１２を噴出させるようにしている。

ここで使用する気体１２は、空気又は窒素・アルゴン等の不活性ガスである。油を使用する加工食品の場合は、袋に不活性ガスが充填されるから、そのガスの一部をダクト１０に加圧供給してチューブ状フィルムＴＦをシリンダ２の外周面から浮かせるのである。これにより、チューブ状フィルムＴＦとシリンダ２との間で生ずる摩擦抵抗を減らして、真空ポンプ５４のオン・オフ回数を減らすことができる。

本発明によれば、フィルム搬送速度に遅れが生じない間は、真空ポンプを停止させるようにしたから、真空ポンプの運転時間を減らしてその消費電力量を抑えることができ、併せてメンテナンス回数も減らすことができる。したがって、真空ポンプの延命化を図ることができ、包装装置のランニングコストも減らすことができる。

また、走行するフィルムとシリンダとの間にガスを供給して、両者間に生ずる摩擦抵抗を減らすようにしたから、搬送ベルトの吸引力が弱まっても、スリップを生じさせずにフィルム搬送を持続させることができる。したがって、真空ポンプのオン・オフ回数をさらに減らすことができる。

加えて、真空ポンプの吸気管に真空補助チャンバを設けて負圧チャンバの吸引力を持続させるようにしたから、真空ポンプの運転時間をさらに減らすことができる。

本発明に係る包装装置の構成説明図。 搬送ベルトと負圧チャンバの一実施形態の外観斜視図。 図２の一方の搬送ベルトを取り外した状態の外観斜視図。 シリンダの外周面にダクトを配置する構成説明図。 シリンダの内周面にダクトを配置する構成説明図。 本発明の一実施形態に係る包装装置の主要部の外観斜視図。 搬送ベルトの構造を示す部分断面斜視図。 実施形態に係る包装装置の制御系のブロック図。

以下、本発明の一実施形態に係る包装装置を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、図１に示す各部と同じ構成のものには、同じ符号を用いている。

図６は、本発明の一実施形態に係る包装装置の主要部の外観斜視図である。この図において、包装装置１００は、ホッパ１の下部開口部に連結されたシリンダ２と、そのシリンダ２の外周に配置されて、帯状フィルムＦをチューブ状に成形するフォーマー３と、シリンダ２に巻かれたチューブ状フィルムＴＦを吸引しながらそれを下方へ搬送する左右一対の搬送ベルト４と、シリンダ２に巻かれたチューブ状フィルムＴＦの両側縁を互いに溶着する縦シール部６と、その下方に配置された前後一対の横シール部７０とを備えている。
また、この包装装置１００には、運転速度や袋サイズ等の種々の運転条件を設定するための操作ボックス３０が設けられている。

フィルムロールＦＲは、図８の送り出しユニット２０に装着されて、フィルムＦの送り出し速度が一定速度となるように回転制御される。そうして送り出された帯状フィルムＦは、複数のガイドローラＧＲを介してフォーマー３に案内され、そこでチューブ状に成形されてシリンダ２に巻き付けられる。巻き付けられたチューブ状フィルムＴＦは、その両側縁がシリンダ２の前側で重ね合わされ、その上から縦シール部６が加圧加熱することにより、合わせ目が縦シールＳされてチューブ状の袋に形成される。

縦シール部６は、ヒータ６１の回りを金属製のベルト６２が上下方向に周回することにより、シリンダ２に巻かれたチューブ状フィルムＴＦの両側縁をシリンダ２に押し付けながら連続的に加熱溶着するようになっている。ただし、合掌貼りの場合は、合掌させたフィルム両側縁を左右から挟んだ状態でシールする機構に置き換わる。

横シール部７０は、互いに反対方向に回転するロータリータイプのもので、前後に配置された一対のシールジョー７１、７１を回転させながらチューブ状フィルムＴＦに水平方向の横シールを施して、下端の袋の上部と後続の袋の下部とを同時にシールした後、その境目をカットして分離する。この実施形態では、シールジョー７１、７１が円運動やＤ字形の運動軌跡を描くもので構成しているが、これに代えて、例えばシールジョー７１、７１が水平方向と垂直方向へ順次周回するボックスモーションタイプのものや、水平面内で近接離反する往復動タイプのものも採用可能である。

搬送ベルト４は、図２、図３に示すように、エンドレスベルトで構成されるが、その具体的構成を図７に示す。この図７では、搬送ベルト４の背面側を上に向けた状態で示している。この図において、搬送ベルト４は、横断面が「コ」の字型に形成され、その両サイドの丘陵部４５が図３のタイミングプーリー４２、４３と噛み合う刃付きベルトに形成されている。また、この両サイドの丘陵部４５で挟まれた平ベルト部分４６には、ベルトの長手方向に沿って等間隔に吸引口４１が形成されている。この吸引口４１は、負圧チャンバ５の開口部５１に面する側が小径、チューブ状フィルムＴＦと接する側が大径の二段構造の吸引口に形成されている。そして、図３の負圧チャンバ５の開口部５１は、この両サイドの丘陵部４５の間に嵌って吸引口４１に負圧を作用させるようになっている。

図８は、この実施形態に係る包装装置１００の制御系のブロック線図を示す。この図において、制御部９は、コンピュータで構成され、そこに設定されたプログラムを実行することにより、包装装置１００全体を制御するようになっている。そのため、この制御部９には、操作ボックス３０が接続され、そこから運転速度（袋／分）や袋サイズ等の運転条件が設定できるようになっている。また、制御部９には、検出部８からチューブ状フィルムの検出速度が入力され、その検出速度と、運転条件から求めた搬送ベルト４の搬送速度とを比較して速度偏差を求め、求めた偏差に基づいて、真空ポンプ５４と電磁弁５５にオン・オフ制御信号を出力するようになっている。

また、制御部９は、フィルムの搬送速度が求まると、それを搬送ベルト４、縦シール部６、送り出しユニット２０の各駆動モータに設定する。これにより、搬送ベルト４は、設定速度で走行し、縦シール部６は、同じ速度で金属ベルト６２を走行させ、送り出しユニット２０は、同じ速度でフィルムＦを送り出す。したがって、帯状フィルムＦは、上流と下流において常に同じ速度で搬送される。さらに制御部９は、設定された運転速度で横シール部７０を回転制御する。

そして、図示しない電源スイッチが操作されると、まず縦シール部６と横シール部７０の各ヒータユニットが加熱され、真空ポンプ５４も駆動されて負圧チャンバ５内が減圧される。このとき電磁弁５５は、開放された状態である。

この待機状態から、操作ボックス３０に表示されたスタートボタンが操作されると、制御部９は、送り出しユニット２０、搬送ベルト４、縦シール部６、横シール部７０を一斉に動作させてチューブ状フィルムＴＦから袋を連続的に作り出していく。

制御部９は、こうした動作を行わせながら、検出部８の検出信号を定期的に入力して、検出された搬送速度と搬送ベルト４に設定された搬送速度との偏差を求める。その偏差が許容範囲内にあれば、制御部９は、真空ポンプ５４を停止させ、電磁弁５５への通電も遮断する。すると、電磁弁５５が閉じて、負圧チャンバ５内は、しばらく減圧状態を維持する。その後も制御部９は、各部に対する動作制御を繰り返しながら、定期的に検出部８の検出信号を入力していく。そして、速度偏差が許容範囲から外れれば、制御部９は、真空ポンプ５４を駆動させるとともに、電磁弁５５を通電させて開放させる。これにより、負圧チャンバ５は、元の減圧状態に復帰する。制御部９は、以上の動作を繰り返しながら、袋を連続的に作り出していく。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、これに限定されるものではなく、その他の構成も採用可能である。例えば、図４、図５に示すように、チューブ状フィルムＴＦが搬送ベルト４によってシリンダ２の外周に押し付けられる箇所に、不活性ガスを噴出するダクト１０を設けても良いし、これに代えて、シリンダ２の外周にコロを複数個設け、搬送ベルト４がチューブ状フィルムＴＦをコロに押し付けることによって、チューブ状フィルムを搬送するようにしても良い。この場合には、負圧チャンバ５のオン・オフ制御回数をさらに減らすことができる。

２ シリンダ
３ フォーマー
４ 搬送ベルト
５ 負圧チャンバ
６ 縦シール部
７ 横シール部
８ 検出部
９ 制御部
１０ ダクト
１２ 気体
４１ 吸引口
５４ 真空ポンプ
５５ 電磁弁
５６ 真空補助チャンバ
１００ 包装装置
ＴＦ チューブ状フィルム（フィルム）

Claims (3)

1. 複数の吸引口でもってフィルムを吸引しながら搬送する搬送ベルトと、該搬送ベルトの背面側に配置されて前記吸引口に負圧を作用させる負圧チャンバと、前記負圧チャンバ内を減圧する真空ポンプと、前記フィルムの搬送速度を検出する検出部と、検出された搬送速度と前記搬送ベルトの設定速度との偏差を求め、求めた偏差が許容範囲内にあれば前記真空ポンプを停止させ、前記偏差が許容範囲から逸脱すれば前記真空ポンプを駆動させる制御部とを備えたことを特徴とする包装装置。
2. 前記負圧チャンバには真空補助チャンバが接続されている請求項１に記載の包装装置。
3. 前記フィルムをチューブ状に成形してシリンダの外周に案内するフォーマーを備え、前記シリンダの少なくとも前記フィルムが前記搬送ベルトによって押し付けられる箇所に、前記シリンダと前記フィルムとの間に気体を供給するダクトを備えたことを特徴とする請求項１に記載の包装装置。

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