JP3372951B2 - 製袋包装機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、食品のような充填物の充填と並行して包装
を行う包装機に用いられて、包材の熱封止を行う横熱封
止機構に関する。

背景技術 袋を作成しながらこの袋に食品のような充填物を充填
して包装する製袋包装機、例えばピロー包装機は、帯状
の包材をフォーマーにより筒状に形成しつつ重ね合った
縦の縁を溶着し、次いで、筒状に形成したこの包材を引
き出してゆく過程で、充填物を筒状の包材の中に充填す
る充填筒の出口端下方に配設した一対の横熱封止手段に
より、包材の底部を封止するものであり、包材の形成と
包材内への充填物の充填とを同時に連続的に行うことが
できる点で作業性に優れた装置とされている。

特開昭62−235006号後方に開示された装置は、熱封サ
イクルを短縮した場合においても横熱封止処理に充分な
時間をとることができるよう、横熱封止手段を包材の引
出し方向に沿って直線的に走行させながら、その加熱面
を包材に接触させるようにした、いわゆる回転駆動型で
ある。

しかしながら、この装置は、横熱封止手段を直線的に
走行させる手段として、横熱封止手段を旋回させながら
Ｄ字形の案内溝によって案内するような構造を採ってい
るので、その直線走行軌跡や横熱封止手段同志の圧接力
が一定であるため、包材の膜厚や材質、膜幅の如何によ
っては包材に無理な力を加えて破損させたり、あるいは
確実な横封止処理を行うことができないといった不都合
を生じる。

他方、熱封サイクルの短縮という点では劣るが、構造
が簡単な間欠駆動型の包装機、つまり、包材の引出を間
欠的に行い、引出しの停止中に横熱封止を行う包装機に
おいて、横熱封止手段同志を油圧シリンダによって圧接
させ、その油圧の調節によって圧接力を調整可能にした
ものが知られている。しかし、上記油圧シリンダは、装
置全体の大型化を招くうえに、充填物を油で汚すおそれ
がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、
その目的は、回転駆動型（旋回型）の包装機において、
包材の膜厚や材質、膜幅などに応じて、横熱封止手段の
圧接力を所定レベルに調節できる横熱封止機構を提供す
ることにある。

発明の開示 上記目的を達成するために、本発明の製袋包装機は、
帯状の包材を袋状に形成し、充填物が充填された袋状の
包材に、その移送方向と交差する横方向に封止処理を行
うものであって、袋を形成するための所定形状に包材を
形成する包材袋状形成手段の下流に、上記包材の移送経
路を挟んで対向するように配置された一対の横熱封止手
段と、上記一対の横熱封止手段のそれぞれを互いに同期
して、かつ、互いに接近した状態で上記包材の移送方向
と旋回方向とが一致するように旋回させる一対の旋回駆
動手段と、上記一対の旋回駆動手段によって上記一対の
熱横封止手段が包材を間に挟んで圧接された状態で、上
記一対の旋回駆動手段を離間及び接近させることによ
り、上記一対の熱横封止手段に上記包材の移送経路に沿
う直線軌跡を描かせるとともに、上記一対の横熱封止手
段同志の圧接力を所定の大きさに保持する軌跡・圧接力
調整手段とを備えている。

この構成によれば、上記軌跡・圧接力調整手段によ
り、上記一対の横熱封止手段が上記包材の移送経路に沿
う直線軌跡を描くので、連続的に移送される包材に対し
て横熱封止を施すことができるとともに、上記一対の横
熱封止手段同志の圧接力が所定の大きさに保持されるの
で、包材に、その膜厚や材質、膜幅などに応じた適切な
横熱封止を施すことができる。

本発明の好適な実施例では、さらに、上記直線軌跡に
沿った上記横熱封止手段のストローク長さを調節するス
トローク調節手段が設けられる。したがって、包材の膜
厚や材質、膜幅などに応じたストローク長さ、つまり熱
封止処理時間を設定することにより、包材に適切な横熱
封止を施すことができる。

本発明の他の好適な実施例では、上記軌跡・圧接力調
整手段は、上記一対の横熱封止手段の接近・離間方向に
移動自在に設定され、上記一対の旋回駆動手段のそれぞ
れを保持して、上記圧接力の反力を受ける一対の可動枠
と、上記反力に基づく上記一対の可動枠の相対移動を回
転運動に変換する直線・回転変換手段と、この直線・回
転変換手段を介して上記一対の可動枠を上記接近・離間
方向に移動させる接近・離間移動用モータと、この接近
・離間移動用モータを一度の設定トルクで回転させて上
記一対の横熱封止手段に上記直線軌跡が含まれた所定の
軌跡を描かせる制御手段とを備えている。

これにより、上記圧接力は上記接近・離間移動用モー
タの設定トルクに対応した大きさに維持される。このよ
うに、上記軌跡・圧接力調節手段は、上記一対の横熱封
止手段に所定の軌跡を形成させる機能と、上記圧接力を
一定に保持する機能とを備えているから、これらの機能
を別個の機構で発揮させる場合と比較して、装置全体が
簡略化される。また、油圧シリンダの代わりにモータを
使用しているので、装置が小型化されるうえに、充填物
が油で汚れるおそれもない。

本発明のさらに他の好適な実施例では、上記軌跡・圧
接力調節手段の一部を形成する上記一対の可動枠、上記
接近・離間移動用モータ及び上記制御手段が、上記スト
ローク調整手段を兼用している。したがって、装置が簡
略化される。

上記ストローク調整手段は、上記構成とは異なり、上
記横熱封止手段が封止開始位置に旋回してきた時点で、
設定された長さにわたって上記一対の旋回駆動手段を上
記包材の移送方向に移動させる移動手段を備えたものと
することができる。

この構成によれば、上記一対の横熱封止手段は、半円
弧と直線を合わせた単純な軌跡を描くので、制御が容易
になる。

上記移動手段は、上記包材の異送方向に移動自在に設
定され、上記一対の旋回駆動手段を保持する移動枠と、
上記移動枠と上記移送方向に移動させる縦移動用モータ
とを備えたものとすることができる。

これによれば、やはり油圧シリンダの代わりにモータ
を使用しているので、装置が小型化されるうえに、充填
物が油で汚れるおそれもない。

本発明のさらに他の好適な実施例では、上記軌跡・圧
接力調整手段が、上記一対の横熱封止手段が封止開始位
置に達する前に、上記一対の旋回駆動手段を徐々に離間
させ、上記一対の横熱封止手段が封止終了位置に達した
後、上記一対の旋回駆動手段を徐々に接近させる加減速
モード設定手段を備えている。

これによれば、上記一対の旋回駆動手段の上記封止開
始位置での急激な離間、及び封止終了位置での急激な接
近がなくなるので、横封止機構の動作が円滑になる。

本発明のさらに他の好適な実施例では、上記各横熱封
止手段がしごき板を有するとともに、上記軌跡・圧接力
調整手段が、上記充填物が包材の熱封止面にかみ込まな
いように、熱封止の前に、上記しごき板が上記熱封止面
をしごむように上記横熱封止手段の軌跡を設定するしご
きモード設定手段を備えている。

これにより、充填物の熱封止面へのかみ込みが防止さ
れて、熱封止が確実になされる。

本発明のさらに他の好適な実施例では、上記一対の横
熱封止手段の少なくとも一方に、変位量に比例した復帰
弾性力により、上記一方の横熱封止手段を他方の横熱封
止手段に接近する方向へ押圧する復帰手段が付加されて
いる。

これによれば、一方の横熱封止手段が他方の横熱封止
手段に対して、両者間の距離が変動する方向に傾斜した
とき、上記復帰手段により、上記一方の横熱封止手段が
元の正規の位置に復帰する。その結果、一対の横熱封止
手段間に挟まれた包材に場所的に均一な圧力で熱封止を
施すことができる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の第１実施例に係る横熱封止手段を備
えたピロー包装機を示す斜視図である。

第２図は同上装置におけるアーム旋回機構の縦断正面
図である。

第３図は同上装置におけるアーム軸移動機構の概要を
示した構成図である。

第４図は同上装置の動作制御回路の一例を示したブロ
ック図である。

第5a図、第5b図及び第5c図は、同上装置により遂行さ
れる「汎横シールモード」での動作タイミングを示した
図である。

第6a図、第6b図及び第6c図は、同上装置により遂行さ
れる「両端加減速横シールモード」での動作タイミング
を示した図である。

第7a図、第7b図及び第7c図は、同上装置により遂行さ
れる「しごき動作付き横シールモード」での動作タイミ
ングを示した図である。

第8a図、第8b図及び第8c図は、同上装置により遂行さ
れる「しごき動作付き両端加減速横シールモード」での
動作タイミングを示した図である。

第９図は本発明の第２実施例に係る横シール機構の要
部を示す縦断正面図である。

第10図は同上装置の原理を示す図である。

第11図は同第２実施例の変形例を示す横シールジョー
の概略構成図である。

第12図は同第２実施例の別の変形例を示す横シールジ
ョーの概略構成図である。

第13図は本発明の第３実施例に係る横シール機構を示
す概略構成図である。

第14図は本発明の第４実施例に係る横シール機構を備
えた包装機を示す斜視図である。

第15図は同上装置の動作制御回路の一例を示すブロッ
ク図である。

第16図は同上装置により遂行される動作とタイミング
を示した図である。

第17図は本発明の参考例に係る装置の要部を示す平面
図である。

第18図は同上装置により遂行される動作とタイミング
を示した図である。

発明を実施するための最良の形態 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例をなす横熱封止機構を備
えたピロー包装機を示したものである。

この包装機は、充填シリンダを使用しない型式の装置
として構成したもので、ホッパー１の下方に取付けたフ
ォーマ２により、帯状の包材Ｓを、袋にするために筒状
に曲成し、その下方に対向配設した一対の吸引チャンバ
ー４付きプルダウンベルト3,3によって筒状を維持させ
るように外面を吸着保持しつつ、同時に、この縦の合わ
せ目ａに縦シールジョー５による縦シールを施して、後
述する横シール機構10のもとへ送り出すように構成され
ている。

一方、このプルダウンベルト3,3の下方に配設した横
シール機構10は、包材Ｓにその移送方向と交差する横方
向にシールを施すもので、包材Ｓの移送経路を挟んで対
向する一対の横シールジョー20,20を常に一定の向きに
保持して同期回転させる前後一対の旋回アーム（旋回駆
動手段）11,11と、これらの横シールジョー20、20にＤ
字形の回転軌跡を画かせるべく、各旋回アーム11,11の
基端を接近・離間させるように移動させる左右一対の外
側可動枠30,30と内側可動枠34,34とを備えている。上記
旋回アーム11,11は、横シールジョー20,20が互いに接近
したときに上記包材Ｓの移送方向Ａと旋回方向Ｒとが合
致するように旋回する。

第２図は、この旋回アーム11,11の一方を詳細に示し
た断面図で、この旋回アーム11は、左右のアーム12,12
を結合する結合軸13によってコの字状に構成されてお
り、さらに、これらのアーム12,12の一方の基端部は、
一方の可動枠30,34、つまり、図中左方に位置する可動
枠30,34の先端内方に突設した支軸14に、他方のアーム1
2の基端部は、図中右方に位置する可動枠30,34の先端内
方に突出した入力軸15にそれぞれ固定された上、入力軸
15に伝達される駆動力によりこれらの軸14,15を中心と
して回転するように構成されている。

17は、結合軸13に遊嵌されたシールジョー支持用のス
リーブで、ここには、筒状包材Ｓを横方向に熱シールす
る横シールジョー20が固定され、またそのスリーブ17の
一側端には、太陽歯車24と同じ歯数をなす遊星歯車21が
一体的に取付けられていて、支軸14を貫通する固定軸23
の端部に固定した太陽歯車24と、アイドラ22を介して噛
合っている。

25,25は、リンク26（第１図）を介して結合した３枚
の円板25a,25b,25Cよりなる周知の一対のシュミットカ
ップリング機構で、各シュミットカップリング機構25の
第１の円板25aは、アーム旋回用サーボモータ29によっ
て駆動される駆動軸27に、第３の円板25cは、上記した
入力軸15にそれぞれ結合されていて、両者間に生じる軸
心のずれの如何にかかわりなく、回転角のずれや伝達ト
ルクの変動をもたらすことなく駆動軸27の回転を入力軸
15に伝え、これにより、両シュミットカップリング機構
25のそれぞれの駆動軸27端に設けられて互いに噛合う第
１図の歯車28,28をもって、一対の旋回アーム11,11を互
いに逆向きに回転させるように構成されている。

他方、上記した一対の旋回アーム11,11の各基端部を
保持してこれらを互いに接近離間させるように駆動する
外側可動枠30と内側可動枠34は、それぞれ後端に固定し
た各結合板31,35によって旋回アーム11,11を囲むように
コ字状に構成された上、さらに外側可動枠30は、本体フ
レーム46上を前後に摺動し得るように、また内側可動枠
34は、外側可動枠30内を前後に摺動し得るようにそれぞ
れ取付けられている。

38は、横シールジョー20に所要のＤ字形、つまり直線
軌跡が含まれた形の回転軌跡を画かせるべくこれら２つ
の各可動枠30,34を互いに関連させて前後に移動させる
ためのターンバックルであり、このターンバックル38
は、第３図に示したように、可動枠30,34の間に設けた
枠袋45に軸支されている。このターンバックル38には、
その右ネジ部38aと左ネジ部38bに、それぞれ外側可動枠
30と内側可動枠34の各結合板31,35が、リニアベアリン
グ32,36を介して螺装されていて、ターンバックル38の
正転及び反転により、上記両可動枠30,34を前後に互い
に逆方向に駆動して、第１図の旋回アーム11,11を互い
に接近及び離間させる。

上記リニアベアリング32,36は上記両ネジ部38a,38bに
噛み合う多数のボールを有する公知のものであり、シー
ル圧力の反作用によって両可動枠30,34に前後方向Ｘの
力が作用したとき、ターンバックル38を回転させる、つ
まり、アーム軸移動用モータ40にトルクを付加する。

上記ターンバックル38及びリニアベアリング32,36
は、シール圧力の反力、つまり一対のシールジョー20,2
0の圧接力の反力に基づく上記一対の可動枠30,34の相対
移動を回転運動に変換する直線・回転変換手段Ｇを構成
している。

一方、第３図のタイミングベルト39を介してターンバ
ックル38に結合した上記アーム軸移動用モータ40には、
トルク制御と速度制御を自在に切換えることができるAC
サーボモータが使用され、トルクモードでは、スピード
の如何に拘らずモータートルクを一定の設定トルクに保
持し、かつその設定トルクを適宜変更することができ、
またスピードモードでは、トルクの如何に拘らず回転速
度を一定にすることができるようになっている。

そして、このアーム軸移動用モータ40は、両横シール
ジョー20,20に、設定した長さＬ（第５図）の直線軌跡
を描かせるように、アーム旋回用サーボモータと連動し
て設定されたタイミングをもって正転及び反転し得るよ
う、後述する制御回路によって制御されている。

なお、第１図において47は仕切板を示している。

第４図は、アーム旋回用サーボモータ29と、アーム軸
移動用サーボモータ40を制御する回路を示したものであ
り、また第５図ないし第８図は、指定した各横シールモ
ードでの旋回アーム11の動きと、アーム旋回用サーボモ
ータ29及びアーム軸移動用サーボモータ40の各動作とを
示したものである。

第４図の51はある基準点Ｉからの旋回アーム11の回転
角を、アーム旋回用サーボモータ29の回転をもとに検出
するアーム回転角検出手段で、旋回アーム11の回転角に
比例したパルス信号は、この検出手段51に接続したパル
ス発信器52から制御手段53に入力される。

48は、所望の横シールモードを指定するキーボードの
ようなモード指定手段、49は包材Ｓの材質、膜厚、膜幅
などを指定するキーボードのような包材指定手段であ
る。上記モード指定手段48によって、「汎横シールモー
ド」（第5a図）、「両端加減速横シールモード」（第６
図）、「しごき動作付き横シールモード」（第７図）及
び「しごき動作付き両端加減速横シールモード」（第８
図）等のいずれか１つの横シールモードを指定し、さら
に包材指定手段49によって、包材の材質及び幅などを指
定すると、読出手段54を介してメモリ55から、モード別
に作られ、さらに、熱シール時の圧接力や後述するスト
ローク長さの相違によって分けられた各プログラムのう
ちの指定された１つのプログラムが読み出され、この読
み出されたプログラム信号が制御回路53に出力されて、
実行される。

他方、制御手段53は、パルス発信器52からのパルス信
号と、メモリ55からのモード別プログラムが入力される
と、そのモードに応じて、汎用モード設定手段53a、加
減速モード設定手段53b、しごきモード設定手段53c等が
作動する。これにより、制御手段53は、旋回アーム11の
角速度を横シール行程の領域において変化させるよう、
その制御信号をモータ駆動回路56に出力して、アーム旋
回用サーボモータ29の回転を制御するとともに、旋回ア
ーム11の回転中心位置を横シール行程の領域において変
化させるよう、その制御信号をモータ駆動回路57に出力
して、アーム軸移動用サーボモータ40の切換えタイミン
グを制御する。

上記可動枠30,34、直線・回転変換手段Ｇ、アーム軸
移動用サーボモータ40及び制御手段53が、軌跡・圧接力
調整手段Ｈを構成している。

また、旋回アーム11の回転中心を移動させることによ
り横シール行程の長さ（ストローク長さ）が変わること
から、上記直線・回転変換手段Ｇを除いた、上記可動枠
30,34、アーム軸移動用サーボモータ40及び制御手段53
は、ストローク調整手段Ｊも構成している。

つぎにこのように構成された装置の動作について説明
する。

はじめに、例えば第5a図に示したような横シール行程
の長さがLIをなす「汎横シールモード」を、第４図のモ
ード指定手段48によって指定し、さらに、包材指定手段
49によって包材Ｓの材質及び膜厚を指定する。

これにより、メモリ55に記憶された多数のプログラム
の中から、上記包材Ｓの材質及び膜厚に対応する汎横シ
ールモードのプログラムが、読出手段54によって読み出
される。読み出されたプログラムに従って、汎用モード
設定手段53aが作動し、アーム軸移動用サーボモータ40
は、第5a図の旋回アーム11が基準点Ｉから横シール行程
開始点IIへ回転してきた時点（タイミング）で、はじめ
に正転動作を、ついで中位点IIIから横シール行程終了
点IVまで逆転動作を行って、ターンバックル38に螺合し
た外側可動枠30と内側可動枠34を介して、一対の旋回ア
ーム11,11を離間、近接させる。このとき、包材Ｓは一
対の横シールジョー20,20の間に挟まれて、移送速度と
同一速度で移動する。

このため、各旋回アーム11,11の先端に保持された横
シールジョー20,20は、包材Ｓ面に接して、つまり直線
軌跡に沿って走行を始める。このとき、アーム軸移動用
サーボモータ40はトルク制御され、第5b図に示したよう
に、一定の設定トルクToが保持されることになり、この
ため、サーボモータ40は、横シールジョー20,20の圧接
力を可及的に一定に維持する。他方、アーム旋回用サー
ボモータ29は、作用するトルクに応じて旋回アーム11の
回転速度を増減させながら、横シールジョー20,20を包
材Ｓに沿わせて走行させて、包材Ｓに所要の横シールを
施す。このとき、第5a図の横シールジョー20の旋回アー
ム11の回転中心は、上記圧接力の反作用によるターンバ
ックル38の回転トルクと、サーボモータ40の設定トルク
Toとがバランスしながら、つまり上記圧接力を一定に保
持しながら、前後方向Ｘに移動する。上記サーボモータ
40の設定トルクToを変えることにより、上記圧接力の一
定値が変わる。

なお、この「汎横シールモード」で、例えば横シール
行程の長さ、つまりストローク長さが短い（L2）第２の
汎横シールモードを指定した場合には、第5a図及び第5b
図に二点鎖線で示したように、装置の作動当初に、アー
ム軸移動用モータ40はプログラムに従って正転し、旋回
アーム11の回転中心をO'に移し、その上で、横シール行
程開始点IIと終了点IVとの間で、横シールジョー20に短
い直線走行を行わせる。

また、横シールジョー20を横シールの開始位置の手前
で加速し、終了位置の後で減速させるような「両端加減
速横シールモード」を指定した場合には、加減速モード
設定手段53b作動し、第６図に示したように、横シール
開始点IIに達する前に、アーム軸移動用サーボモータ40
を徐々に加速して、旋回アーム11,11の各回転中心位置
を予めＯからO'に徐々に離間させた上で、横シール開始
点IIでの速度に到達させ、終了点IVに達した後に、上記
モータ40を徐々に減速するように、それぞれ加速領域I
I'−II、減速領域IV−IV'ができるようなプログラムに
従って動作させる。

これにより、一対の旋回アーム11,11同志の横シール
開始点IIでの急激な離間、及び横シール終了点IVでの急
激な接近がなくなり、横シール機構10の動作が円滑にな
る。

一方、横シールに先立って包材Ｓ内の充填物が横シー
ル部にかみ込まないように、充填物のしごき落とし動作
を行わせる。第７図に示したような「しごき動作付き横
シールモード」を指定した場合には、しごきモード設定
手段53cが作動する。これにより、制御手段53は、横シ
ール開始点IIより若干早いしごき開始点II'で、旋回ア
ーム11,11を離間させた状態で、バネ60によってしごき
板61を包材Ｓに当てつけて、中位点IIIまで包材Ｓの移
送速度よりも速く走行させることにより包材Ｓをしごい
た後、旋回アーム11の回転中心をＢからＣへ移動して両
横シールジョー20,20を圧接させ、その後は、横シール
終了点IVまで、つまり横シールジョー20,20が包材Ｓの
熱封止部を挟んでいる間、アーム軸移動用サーボモータ
40をトルク制御しながら、包材Ｓの移送速度と同一速度
で横シールジョー20,20を移動させるようなプログラム
に従って装置を動作させる。

これにより、充填物の横シール部へのかみ込みが防止
されて、横シールが確実になされる。

またさらに、第８図に示したような「しごき動作付き
両端加減速横シールモード」を指定した場合には、しご
き行程の開始点IIの前と横シール行程終了点IVの後に、
加速領域II'−IIと減速領域IV−IV'を持たせることがで
きるようなプログラムに従って装置を動作させる。

このように第１図〜第８図に示した実施例は、上記軌
跡・圧接力調整手段Ｈにより、一対の横シールジョー
（横熱封止手段）20,20が包材Ｓの移送経路に沿う直線
軌跡を描くので、連続的に移送される包材Ｓに対して横
熱封止を施すことができる。また、上記一対の横シール
ジョー20,20同志の圧接力が、アーム軸移動用モータ
（接近・離間移動用モータ）40の設定トルクToに対応し
た大きさに保持されるので、包材Ｓに、その膜厚や材質
に応じた適切な横熱シールを施すことができる。

さらに、上記ストローク調節手段Ｊにより、包材Ｓの
膜厚や材質に応じたストローク長さ、つまり熱封止処理
時間が設定されるから、包材Ｓに一層適切な横熱シール
を施すことができる。

また、上記軌跡・圧接力調節手段Ｈは、上記一対の横
シールジョー20,20に所定の軌跡を形成させる機能と、
上記一対の横シールジョー20,20同志の圧接力を一定に
保持する機能とを備えているから、これらの機能を別個
の機構で発揮させる場合と比較して、装置全体が簡略変
される。しかも、油圧シリンダの代わりにモータ40を使
用しているので、装置が小型化されるうえに、充填物が
油で汚れるおそれもない。

さらに、上記軌跡・圧接力調節手段Ｈの一部を形成す
る一対の可動枠30,34、アーム軸移動用モータ40及びそ
の制御手段53が、上記ストローク調整手段Ｊを兼用して
いる。したがって、装置が簡略化される。

なお、上記直線・回転変換手段Ｇは、上記リニアベア
リング32,36及びターンバックル38を用いた機構で構成
する以外に、リンク機構または溝カムなどにより構成す
ることもできる。

第９図は横シールジョー20の支持構造を改良して復帰
手段を付加した第２実施例を示す。同図において、左右
のアーム12,12を結合する結合軸13に遊嵌された一対の
スリーブ17,17には、それぞれの内端に支持バネ71,71
（復帰手段）の基端が固着されている。この支持バネ7
1,71は、包材Ｓの幅方向Ｗ全体に均一な押圧力を付与さ
せるためのもので、これらの支持バネ71,71は片持梁と
して構成され、互いに対向するように内方に向けて延び
たこれらの自由端部には、包材Ｓに横シールを施すため
の横シールジョー20が固定されている。

これにより、シール行程において横シールジョー20同
士が互いに圧接し合った際に、介在する包材Ｓの縦シー
ル部分により、例えばこれらの横シールジョー20がシー
ソ状に傾動したとしても、それぞれの支持バネ71,71が
独自に撓みながらその歪量に比例した反力によって、横
シールジョー20の相手の横シールジョー20に向けて復帰
させ、包材Ｓに均一の押圧力を付与させる。

このように構成された装置において、いま旋回アーム
11のアーム12の回転と、これに同期する２つの可動枠3
0,34の進退動とにより一対の横シールジョー20,20がＤ
字型の旋回動をしながら横シール領域に達して、そこに
送り込まれた筒状包材Ｓを挾むようにして互いに接合し
合うと、これらの横シールジョー20,20には縦シール部
分を支点として変位するような力が作用する。

そして、このような力が横シールジョー20に作用する
と、これを支えている左右の支持バネ71,71は、それぞ
れ横シールジョー20の変位量に応じて撓み、同時にこの
撓み量に比例した反力をもって横シールジョー20に復帰
方向の力を加えつつ、包材Ｓに均一な押圧力を加えて横
シールを施す。

これを第10図によってさらに詳しく説明すると、い
ま、中央の縦シール部ａが３層、４層になった包材Ｓを
一対の横シールジョー20、20によって挾み込むと、少な
くとも一方の横シールジョー20は縦シール部分ａを支点
としてシーソ状に傾くが、この傾きは左右の支持バネ7
1,71の変形として表われる。

この変形量（歪）δは、片持ち梁をなす支持バネ71の
有効長をＤ、板厚をｔ、板幅をｂ、加わる荷重を2pとす
ると、 となり、また、その反力Ｒは歪δに反比例した となる。ここで、E,Iはそれぞれ、支持バネ71のヤング
率と断面２次モーメントである。

したがって、左右の支持バネ71,71は、それぞれ変位
量δl,δｒに比例した反力Rl,Rrをもって、横シールジ
ョー20の各支持部分を相手の横シールジョー20に向け押
圧して、これを復帰させる。

いま、一例として、有効量Ｄが44mm、板厚ｔが5mm、
板幅ｂが18mm、ヤング率が2.1×10⁴kg/mm²の支持バネ71
に500kgの荷重が作用して、左右の支持バネ71,71がそれ
ぞれ0.5mmと0.4mm変形したとすると、式（２）から、左
側の支持バネ71は、その反力Rl＝278Kgをもって、また
右側の支持バネ71は、その圧力Rr＝222kgをもって、横
シールジョー20を復帰方向に押厚してその変位を補いつ
つ、包材Ｓに場所的に均一な横シールを施す。

第11図は支持バネの変形例を示したものである。同図
において、横シールジョー20Aの両側にそれぞれ内方に
向かうスリット72,72を形成し、このスリット72によっ
て横シールジョー20Aの本体から分かれた部分を、片持
ち梁状の弾性を有する支持バネ部73,73として構成した
ものである。

また第12図に示した変形例は、横シールジョー20Bの
ケース200を中空弾性体として構成し、上記ケース200自
体の撓み量に比例した反力を付与して、横シールジョー
20Bの変位を補うようにしたものであるが、同時に、そ
の中空部分74に鉛のような低温で溶融する流体75を封入
しておくことにより、横シールジョー20Bに均一な熱バ
ランスを持たせるようにすることもできる。この場合
は、上記ケース200が復帰手段を構成する。

なお、上記バネ部材71,73又は中空弾性体20Bは、一方
の横シールジョーにのみ適用することもできる。

第13図は、本発明の第３の実施例を示したものであ
る。

この実施例は、旋回アーム11の先端に横シールジョー
20としごき板61を併設し、直線走行区間Ｉ→IIIの前半
で、包材Ｓに対するしごき動作をしごき板61により行わ
せるとともに、直線走行区間Ｉ→IIIの後半で、包材Ｓ
に対する横シール動作を横シールジョー20により行わせ
るように構成したものである。

すなわち、この実施例では、横シールジョー20に直線
走行軌跡の長さ（シールのストローク長さ）を異ならせ
る各種のＤ型軌跡を画かせる手段、つまり旋回アーム11
の軸移動手段として、異なる案内面を持つ２つのアーム
軸移動用カム84A,84Bを、相対的な回転方向位置の調整
が可能に同軸上に取付けて回転させる一方、横シール行
程II−IIIにおいては、両シールジョー20,20に包材Ｓに
適した圧接力を付与させることができるよう、一方もし
くは双方のカム軸85（この実施例では右側のカム軸85）
を、エアシリンダ86によって他方のカム軸85方向へ付勢
するように構成したものである。

そして、エア供給源87からエアシリンダ86に至るエア
供給管には、横シール行程II−IIIにおいてのみ管路を
開放する電磁弁88と、接触圧が設定圧力を越えたときに
動作する外部パイロット型シーケンス弁89とを設けて、
一定の圧接力により横シールを行わせる一方、アーム旋
回用サーボモータに対しては、しごき行程Ｉ−IIで回転
速度が大きくなるような制御を行って、横シール動作の
前にしごき動作をいち早く終了させるように構成されて
いる。

この第３実施例では、上述したアーム旋回用サーボモ
ータと、これに連動するアーム軸移動用カム84A、84Bに
より、横シールジョー20,20が直線走行区間の前半、つ
まりしごき行程Ｉ−IIに達したら、アーム軸移動用カム
84A,84Bはエアシリンダ86の不作動下で旋回アーム11,11
を離間させ、同時に、アーム旋回用サーボモータの回転
速度を高めて、しごき板61,61を包材Ｓの搬送速度より
速い速度で直線走行させつつ、これらに所要のしごき動
作を行わせる。

そしてつぎに、横シールジョー20,20が横シール行程I
I−IIIに入ったら、アーム旋回用サーボモータを定回転
に戻すとともに電磁弁88を開放し、外部パイロット型シ
ーケンス弁89を介してエアをエアシリンダ86内に導入
し、予め設定された圧力をもってアーム軸移動用カム84
A,84Bを他方のカム84A,84Bに向けて押圧しつつ、両横シ
ールジョー20,20に包材Ｓの膜厚や材質に応じた押圧力
を付与して所要のシール動作を行わせる。

上記しごき行程Ｉ−IIは一方のカム84Bで、横シール
行程II−IIIは他方のカム84Aで制御される。したがっ
て、上記両カム84A、84Bの相対的な回転方向位置を変え
ることにより、上記両行程Ｉ−II,II−IIIのストローク
長さが変わる。

なお、この第３実施例では、アーム軸移動手段として
２つのカム84A,84Bを用いているが、これをエアシリン
ダ等を用いた他の軸移動手段に替えることもできる。

第14図は本発明の第４実施例を示すもので、横シール
中に、横シールジョー20を支持する旋回アーム11を包材
Ｓの移送方向Ａに所定ストロークだけ移動させる移動手
段Ｋを設けたものである。すなわち、一対の旋回アーム
11,11の各基端部を保持する一対の側板91,92を、それら
の前端と後端に固定した各結合板93,94によって結合し
て、旋回アーム11,11を囲むような形状の移動枠90が構
成され、この移動枠90は、本体フレーム46上に立設した
４本のガイドロッド95,・・・に案内されて上下に摺動
し得るように取付けられている。

符号96は、横シールジョー20に所要の楕円軌跡を画か
せるべく移動枠90を昇降動させるための駆動モータ（縦
移動用モータ）で、この駆動モータ96には、所定のタイ
ミングで回転方向を切換えることができるACサーボモー
タが使用される。上記移動枠90、ガイドロッド95及び駆
動モータ96が上記移動手段Ｋを構成している。

そして、横シールジョー20,20が互いに接合位置及び
最大離間位置近傍に達する都度、後述する制御手段によ
り、上記駆動モータ96を正転及び反転させ、駆動軸を形
成するネジ棒97と螺合する移動枠90上のブラケット98を
介して、旋回アーム11,11を設定した量のストロークを
もって上下に駆動するように構成されている。その他の
構成は、第３図に示されたアーム水平移動機構を有しな
い点以外は、第１図及び第２図に示した第１実施例と同
一である。

第15図は、アーム旋回用駆動モータ29と、アーム軸昇
降用駆動モータ96を制御する回路を示したもので、また
第16図は、アーム旋回用駆動モータ29とアーム軸昇降用
駆動モータ96の関連動作による旋回アーム11の動きを示
したものである。

第15図の符号101は、ある基準点Ｉからの旋回アーム1
1の回転角を、アーム旋回用駆動モータ29の回転をもと
に検出するアーム回転角検出手段で、旋回アーム11の回
転角に比例したパルス信号は、この検出手段101に接続
したパルス発信器102から制御手段103に入力される。

100は、包材Ｓの材質、幅、膜厚等を指定するキーボ
ードのような包材指定手段で、包材幅等を指定すると、
読出手段104が作動し、メモリ105に格納された各プログ
ラムのうちの対応する１つのプログラム信号を制御回路
103に出力して実行させる。

他方、制御手段103は、パルス発信器102からのパルス
信号と、包材指定手段100からの信号が入力すると、旋
回アーム11の角速度を横シール行程の領域において変化
させるようその制御信号をモータ駆動回路106に出力し
て、アーム旋回用駆動モータ29の回転を制御するととも
に、旋回アーム11が第16図の横シール位置II,II'及びそ
の反対側位置IV,IV'に達する都度、制御信号を第15図の
モータ駆動回路107に出力して、アーム軸昇降用駆動モ
ータ96の切換えタイミングを制御して、このモータ96を
所定のストローク量Ｌに相当する量だけ回転させるよう
に構成されている。上記移動手段Ｋ及び制御手段103が
ストローク調整手段Ｊを構成している。

つぎにこのように構成された装置の動作について説明
する。

はじめに、包材指定手段100によって使用する包材Ｓ
の材質や膜厚あるいは包材Ｓの幅等を指定する。

これにより、アーム軸昇降用駆動モータ96は、予め設
定されたプログラムに従って旋回アーム11が予め定めら
れた第16図の基準点１から横シール行程開始点IIへ回転
してきた時点で正転を開始し、包材Ｓの材質等によって
定められた量のストロークＬだけ移動枠90を包材Ｓの移
送速度に合せて移送方向Ａに下降させる。

このため、各旋回アーム11,11の先端に保持された横
シールジョー20,20は、指定された包材Ｓの幅、材質ま
たは膜厚に応じてストロークＬにわたって包材Ｓの面に
接して下方へ走行を始め、また、アーム旋回用駆動モー
タ29は、これに伴なって変動するトルクに応じて回転速
度を増減させて包材Ｓに所要の横シールを施す。

そして、横シール行程の終了点II'で所要の横シール
処理を終えた各横シールジョー20,20がさらに旋回し、
やがて半周して最も離れた位置IVへ回ってきたら、アー
ム軸昇降用駆動モータ96は、プログラムにしたがって逆
方向の回転を開始して、旋回アーム11,11の各支点位置
を上昇させて元に戻す。

この第４実施例の構成によれば、一対の横シールジョ
ー20,20は、上記第１ないし第３実施例におけるＤ形軌
跡とは異なり、半円弧と直線を合わせた単純な軌跡を描
くので、制御が容易になる利点がある。

なお、以上は、旋回アーム11の昇降機構として、アー
ム軸昇降用駆動モータ96のネジ棒97による移動枠90の昇
降機構について説明したものであるが、包材Ｓの材質等
によって移動枠90のストロークＬを変えることができる
機構であれば、ラックとピニオン等の他の昇降機構を用
いることもできる。

また、この機構において必要がある場合には、アーム
軸昇降用駆動モータ96が作動している間アーム旋回用駆
動モータ29を停止させ、全シール行程II−II'にわたっ
て横シールジョー20と包材Ｓとの間の相対的な動きをな
くすように制御することもできる。

上記第１ないし第４実施例は、包材Ｓを移送しながら
その横シールを行うために、横シールジョーを回転させ
た回転駆動型であったが、これとは異なり、第17図の参
考例では、包材Ｓの移送を間欠的に停止し、停止してい
る間に包材Ｓの横シールを行う間欠駆動型の横シール機
構を用いている。

第17図に示された横シール機構10Aは、外側可動枠30
と内側可動枠34のそれぞれに、旋回アームを介さずに、
横シールジョー20を装着し、シール移動用サーボモータ
40Aによって、一対の横シールジョー20,20を離間、近接
させ、近接させた状態で包材Ｓの所定の封止部を挟ん
で、横シールするものである。その離間、近接させる機
構の動作原理は、第３図に示したものと同一である。

上記一対の可動枠30,34、ターンバックル38及びリニ
アベアリング32,36からなる直線・回転変換手段Ｇ、及
びシール移動用サーボモータ40Aが、圧接力調整手段H1
を構成している。

この参考例において、シール移動用サーボモータ40A
の速度は、第18図に示すように、一対の横シールジョー
20,20が最も離間（後退）した時点t1から包材Ｓに接す
る時点t2までは正転して、横シールジョー20,20を前進
させる。この間、上記モータ40Aはトルクの如何にかか
わらず回転速度が一定となるスピードモードで回転す
る。

つぎに、上記時点t2から時点t3までのシール行程にお
いて、上記サーボモータ40Aは一定の設定トルクToとな
るように制御される。このとき、第17図の横シールジョ
ー20,20同志の圧接力の反作用によるターンバックル38
の回転トルクが、上記サーボモータ40Aに付加されるの
で、上記ターンバックル38の回転トルクがサーボモータ
40Aの上記設定トルクToよりも大きいときはサーボモー
タ40Aが停止し、小さいときはサーボモータ40Aが正転ま
たは逆転して上記設定トルクToとなるように横シールジ
ョー20,20同志を圧接させる。したがって、横シールジ
ョー20,20同志の圧接力は、サーボモータ40Aの設定トル
クToに対応した大きさに制御される。

このように、間欠駆動型の包装機において包材Ｓの停
止状態で熱封止を行う際に、上記圧接力調整手段H1によ
り、上記一対の横シールジョー20,20同志の圧接力が所
定の大きさに保持されるので、包材Ｓに、その膜厚、材
質、膜幅などに応じた適切な横熱封止を施すことができ
る。しかも、油圧シリンダの代わりにモータ40Aを使用
しているので、装置が小型化されるうえに、充填物が油
で汚れるおそれもなくなる。

なお、この参考例における横シールジョー20にも、第
９図〜第12図に示したのと同様な復帰手段71,73,200を
設けることができることはいうまでもない。

また、上記第１〜４実施例では、縦型ピロー包装機に
使用される横シール機構について説明したが、本発明の
横シール機構は、横型ピロー包装機にも使用できること
は自明であるし、さらに、包材を２つに折り畳んで、そ
の合わせ部を縦シールするとともに、２カ所の横シール
を行う三方シールタイプ、または上記合わせ部と合わせ
部の反対側の２か所を縦シールする一方で、２カ所の横
シールを行う四方シールタイプのシール装置にも使用で
きる。

産業上の利用可能性 本発明は、食品の包装機のほか、工業部品または製品
の包装機における横熱封止機構にも利用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65B 9/00 - 9/24 B65B 51/10 - 51/30

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状の包材を袋状に形成し、充填物が充填
   された後の袋状の包材に、その移送方向と交差する横方
   向に封止処理を行う製袋包装機であって、 袋を形成するための所定形状に包材を形成する包材袋状
   形成手段の下流に、上記包材の移送経路を挟んで対向す
   るように配置された一対の横熱封止手段と、 上記一対の横熱封止手段のそれぞれを互いに同期して、
   かつ、互いに接近したときに上記包材の移送方向と旋回
   方向とが一致するように旋回させる一対の旋回駆動手段
   と、 上記一対の旋回駆動手段によって上記一対の横熱封止手
   段が包材を間に挟んで圧接された状態で、上記一対の旋
   回駆動手段を離間及び接近させることにより、上記一対
   の横熱封止手段に上記包材の移送経路に沿う直線軌跡を
   描かせるとともに、上記一対の横熱封止手段同志の圧接
   力を所定の大きさに保持する軌跡・圧接力調整手段とを
   備えている製袋包装機。
2. 【請求項２】請求項１において、さらに、上記直線軌跡
   に沿った上記横熱封止手段のストローク長さを調節する
   ストローク調節手段を備えている製袋包装機。
3. 【請求項３】請求項１において、上記軌跡・圧接力調整
   手段は、上記一対の横熱封止手段の接近・離間方向に移
   動自在に設定され、上記一対の旋回駆動手段のそれぞれ
   を保持して、上記圧接力の反力を受ける一対の可動枠
   と、 上記反力に基づく上記一対の可動枠の相対移動を回転運
   動に変換する直線・回転変換手段と、 この直線・回転変換手段を介して上記一対の可動枠を上
   記接近・離間方向に移動させる接近・離間移動用モータ
   と、 この接近・離間移動用モータを一定の設定トルクで回転
   させて上記一対の横熱封止手段に上記直線軌跡が含まれ
   た所定の軌跡を描かせる制御手段とを備えている製袋包
   装機。
4. 【請求項４】請求項２において、上記ストローク調整手
   段は、 上記一対の横熱封止手段の接近・離間方向に移動自在に
   設定され、上記一対の旋回駆動手段のそれぞれを保持す
   る一対の可動枠と、 上記一対の可動枠を上記接近・離間方向に移動させる接
   近・離間移動用モータと、 この接近・離間移動用モータを制御して上記一対の横熱
   封止手段に、設定された長さの上記直線軌跡が含まれた
   所定の軌跡を描かせる制御手段とを備えている製袋包装
   機。
5. 【請求項５】請求項２において、上記ストローク調整手
   段は、上記横熱封止手段が封止開始位置に旋回してきた
   時点で、設定された長さにわたって上記一対の旋回駆動
   手段を上記包材の移送方向に移動させる移動手段を備え
   ている製袋包装機。
6. 【請求項６】請求項２において、上記移動手段は、 上記包材の移送方向に移動自在に設定され、上記一対の
   旋回駆動手段を保持する移動枠と、 上記移動枠を上記移送方向に移動させる縦移動用モータ
   とを備えている製袋包装機。
7. 【請求項７】請求項１において、上記軌跡・圧接力調整
   手段は、上記一対の横熱封止手段が封止開始位置に達す
   る前に、上記一対の旋回駆動手段を徐々に離間させ、上
   記一対の横熱封止手段が封止終了位置に達した後、上記
   一対の旋回駆動手段を徐々に接近させる加減速モード設
   定手段を備えている製袋包装機。
8. 【請求項８】請求項１において、上記各横熱封止手段
   は、封止面よりも上記包材寄りに突出して上記包材を挟
   むしごき板を備え、 上記軌跡・圧接力調整手段は、上記一対の横熱封止手段
   の封止面が封止開始位置に達する前に、一対の上記しご
   き板で上記包材を挟ませ、この状態で上記一対の横熱封
   止手段を上記包材の移送方向に、包材の移送速度よりも
   大きな速度で移動させることによって包材をしごくよう
   に上記一対の横熱封止手段の軌跡を設定するしごきモー
   ド設定手段を備えている製袋包装機。
9. 【請求項９】請求項１において、上記一対の横熱封止手
   段の少なくとも一方に、変位量に比例した復帰弾性力に
   より、上記一方の横熱封止手段を他方の横熱封止手段に
   接近する方向へ押圧する復帰手段が付加されている製袋
   包装機。