JP3930318B2

JP3930318B2 - Vertical bag making and packaging machine

Info

Publication number: JP3930318B2
Application number: JP2001399262A
Authority: JP
Inventors: 寿晴影山; 嘉宏中村; 篤徳城山; 良一佐藤
Original assignee: Ishida Co Ltd
Current assignee: Ishida Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003191901A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒状包材が上下に延びる縦型製袋包装機に関する。詳しくは、横シールジョーが上下移動と水平移動とを繰り返すボックスモーションをする縦型製袋包装機において、該横シールジョーの上下移動の駆動源の耐久性低下を抑制する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
スナック菓子等の袋詰商品の生産に用いられる縦型製袋包装機は、帯状の包材を上方から物品が投入されるチューブの周囲で上下に長い筒状に曲成し、該筒状包材に物品を充填しつつ、該筒状包材を縦横にシールして袋にしていくものであるが、この包装機の能力アップを図るため、前記筒状包材を横シール中も連続搬送し、これに伴い一対の横シールジョーをボックスモーションさせる機種が知られている。すなわち、シールジョーは、包材の搬送方向に沿う上下方向の移動と、相互に対接又は離反する水平方向の移動との組合せでなる側面視で四辺形の軌跡を描く。シールジョーは、その相互対接時に包材を間に挟み込み、熱と圧とによって包材を横シールする。
【０００３】
このような機種では、横シールジョーは、一般に、フレームやロッド等の支持部材に水平方向に移動自在に支持される。シールジョーの上下移動機構と水平移動機構とが個別に設けられ、水平移動機構はシールジョーを相互に対接又は離反させるように前記支持部材内で水平移動させ、上下移動機構はシールジョーを前記支持部材ごと上下移動させる。
【０００４】
その場合に、例えば日本国特許第２５３７３６０号公報に開示されるように、このような機種では、筒状包材は、前記チューブの側方に配設されたローラやベルト等の搬送手段で下方に引き降ろされて搬送される。筒状包材は、およそ以下の理由により、所定速度で等速搬送されるのが通例である。すなわち、包材の搬送中は、横シールだけでなく、帯状包材に対する製造番号等の印字や、製袋された袋のカット等も行われる。よって、１サイクル動作中に包材の搬送速度を変化させると、印字位置やカット位置がずれる等の動作不良が起きる。また、包材自体が蛇行して該包材に極所的に過大な張力が作用する等の問題も発生する。そこで、包材を等速搬送することにより、このような諸問題を解消し、包装機の安定高速稼動を図っているのである。
【０００５】
ただし、それに伴い、横シールジョーは、少なくとも筒状包材を挟み付けて横シールする期間中は、該包材と同じ速度で下方に等速移動させる必要が生じる。そのために、前記公報開示の装置では、横シールジョーをラックとピニオンとを用いて上下に往復移動させている。すなわち、ラック−ピニオンがシールジョーないし支持部材の上下移動機構を構成する。そして、前記ピニオンを上下移動機構の駆動源としてのサーボモータで等速回転させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来技術では、サーボモータの耐久性が懸念される。すなわち、サーボモータは、支持部材を上下に往復移動させるために、回転、停止、逆回転、停止、回転、…を繰り返すことになるが、その際、応答性を高めるため、支持部材を停止状態から短時間のうちに搬送速度まで急加速させたり、あるいはその逆に搬送速度から短時間のうちに停止状態まで急減速させたりする必要が生じ、それゆえ、サーボモータには横シールジョー及び支持部材の上死点及び下死点における反転時に非常に大きな負荷が作用するからである。
【０００７】
また同じく横シールジョーの反転時には、該シールジョー及び支持部材の慣性がラック−ピニオンの係合部（歯）に衝撃となって作用するから、該ラック−ピニオンの耐久性もまた懸念されると共に、不快な歯打ち音が発生する。
【０００８】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、横シールジョーがボックスモーションをする縦型製袋包装機において、該横シールジョーないし支持部材を上下移動させる駆動源や機構の耐久性低下を抑制することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上下に延びる筒状包材の成形と、該筒状包材への物品の充填と、該筒状包材の縦横のシールとを行う縦型製袋包装機であって、水平方向に移動して対接することにより前記筒状包材を横シールする一対の横シール部材と、該一対の横シール部材を水平方向に移動自在に支持する支持部材と、該支持部材を上下方向に移動させる上下移動機構と、該上下移動機構を駆動させる上下移動用サーボモータとを備え、且つ、前記上下移動機構が、前記サーボモータで回転されるクランクアームと、該クランクアームの回転を前記支持部材の上下方向の直線往復運動に変換する２節リンクとを有し、前記支持部材が、前記一対の横シール部材を水平に移動させる水平移動機構を支持すると共に、該水平移動機構が、前記支持部材を貫通して上下方向に延びる単一の軸に取り付けられたクランクと、該クランクの一方の回転端部に連結された一方の横シール部材を水平移動させるためのリンクと、前記クランクの他方の回転端部に連結された他方の横シール部材を水平移動させるためのリンクとを有し、前記軸が水平移動用サーボモータで正逆方向に回転駆動されることにより一対の横シール部材が同時に相互に逆方向に水平移動して対接離反するように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、水平方向に移動して筒状包材を横シールする一対の横シール部材は、上下移動機構によって支持部材と共に上下移動される。これにより、横シール部材はボックスモーションを実行する。そのうえで、前記上下移動機構をクランクアーム及び２節リンク等で構成したから、クランクアームを停止させることなく一方向に連続回転させるだけで、横シール部材及び支持部材を上下に往復移動させることが可能となる。よって、横シール部材及び支持部材の上死点と下死点とにおける反転時においても駆動源（サーボモータ）や上下移動機構（クランクアームや各リンク）に急激な速度変化や大きな衝撃・負荷が作用せず、それらの耐久性低下が抑制される。
【００１１】
従来、上下移動機構をクランクアームとクランクロッドとを有するクランク機構で構成することが知られているが、その構成では、クランクアームの旋回円の直径がそのまま上下移動機構のストローク（支持部材及び横シール部材の上下移動距離）となる。よって、上下ストロークを変更するときは、クランクアームを交換する他はない。これに対し、本発明では、上下移動機構をクランクアームと２節リンクとを有するクランク−リンク機構で構成したから、例えば、部材の交換を一切することなく、リンク同士の連結点の位置を変更するだけで、容易に上下ストロークを変更することが可能である。
【００１２】
さらに、従来では、上下ストロークを大きくするには、従来は、長さの長いクランクアームを用いるしかなく、したがって該クランクアームの旋回円が大きくなって上下移動機構のコンパクト化を阻害する要因となっていたが、本発明では、クランクアームの旋回円を大きくしなくても、例えば前記のようにリンク同士の連結点を変更することで対応できるから、その点問題が少なく有利である。
【００１３】
加えて、本発明では、上下移動機構に部材の数が多い多節リンクを採用したから、外部からの負荷や衝撃は、各部材間に分散・希釈されたり、あるいは各部材同士の多数の連結点における機械的なガタ等により吸収されて、上下移動用サーボモータには直接的には入力・伝達されず、影響が低減される。よって、精度の高いサーボモータの耐久性ないし信頼性がより一層確保される。また、水平移動機構を駆動させるために本来備えた軸が支持部材を上下に貫通していてガイドロッドとしても機能し、部材の共通化、部品点数の削減、構造の簡素化を達成している。
【００１４】
次に、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記２節リンクは、前記横シール部材を含む垂直面と直交する垂直面内に配置され、且つ、該２節リンクと前記クランクアームとの組が複数備えられていることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、２節リンクが横シール部材の側方や上下ではなく前後に位置するから、また、上下移動機構の部材の数が多く、横シール部材とサーボモータとの距離が長くなるから、レイアウト性に富み、例えば、前記２節リンクを含む上下移動機構及びサーボモータを包装機の本体内に収容する一方、横シール部材を包装機の本体外に露出させることが可能となる。その結果、横シール部材の周囲の作業空間を広く空けることができる。特に、横シール部材の上下空間がフリースペースとなって、上下に延びる筒状包材と雑物とが干渉することが避けられる。
【００１６】
加えて、上下移動機構を構成するクランク−リンク機構を複数組備えたから、各組が分担する負荷が軽減されて、この点からも、上下移動機構の耐久性がなお一層確保される。特に、高速運転する場合は、加速度も大きくなり、このことにより衝突力が増大し、耐久性の向上が一層求められる。この発明では、かかる場合に一層効果が大きい。
【００１７】
次に、請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記２節リンクは、一端が前記支持部材に連結され、他端が固定の揺動支点とされた揺動リンクと、一端が前記揺動リンクに連結され、他端が前記クランクアームの回転端部に連結された中間リンクとを有し、前記揺動リンクと中間リンクとの連結点（力点）が、揺動リンクの前記揺動支点（支点）と、揺動リンクと前記支持部材との連結点（作用点）との間に位置していることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、前述したように、クランクアームの駆動範囲が小さくても、支持部材の上下移動距離が大きくなる構成が具体化される。つまり、請求項１における、クランクアームの回転を支持部材の上下方向の直線往復運動に変換する構成としては、前述したように、例えばクランクアームとクランクロッドとを有するクランク機構が採用可能である。これに対し、この発明では、クランクアームでいったん中間リンクを駆動し、該中間リンクで揺動リンクを揺動させて、該揺動により支持部材を上下移動させるようにしている。しかも、中間リンクから揺動リンクへの力点を揺動リンクの支点と作用点との間に位置させたから、クランクアームの駆動範囲から定まる中間リンクの移動距離より大きな支持部材の上下移動距離が得られることになる。
【００１９】
次に、請求項４に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記支持部材の上下方向の位置と前記サーボモータの駆動量との関係を記憶する記憶手段と、該記憶手段で記憶された前記関係に基づいて前記サーボモータを制御する制御手段とが備えられ、前記制御手段は、横シール部材が筒状包材を横シールする期間中は前記支持部材の上下方向の移動速度が前記筒状包材の搬送速度に一致するように前記サーボモータを制御することを特徴とする。
【００２０】
本発明のように上下移動機構としてクランク−リンク機構を採用した場合は、例えばラック−ピニオン機構を採用した場合等と異なり、支持部材の上下方向の位置とサーボモータの駆動量との間には相関関係があるものの、その関係は単純な線形とはならない。例えば支持部材を包材の搬送速度と同じ速度で等速移動させる場合、ラック−ピニオン機構ではサーボモータを等速回転させればよいが、クランク−リンク機構ではサーボモータの制御が幾分複雑となる。特に、本発明では、クランクアームとクランクロッドのみの単純なクランク機構ではなく、多節リンクを採用するからなおさらサーボモータの制御が複雑化するうらみがある。よって、本発明においては、制御を可及的に単純化することは重要な関心事である。
【００２１】
その１つの対策として、この発明では、予め支持部材の上下方向の位置と駆動源の駆動量との関係を記憶しておき、その記憶した関係に基づいて前記駆動源を制御するようにした。これにより、支持部材の上下移動をパターン化・単純化して制御することができ、支持部材の移動速度を各種速度に容易に変更でき、ひいては支持部材ないしシール部材を容易に筒状包材の搬送速度と同じ速度で等速移動させることが可能となる。
【００２２】
次に、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、前記支持部材の上下方向の位置を決定する前記上下移動機構の機械的パラメータは可変とされていることを特徴とする。
【００２３】
前記支持部材の上下方向の位置は、上下移動機構の機械的パラメータ（例えばリンクの長さや、支点、力点、作用点の位置等）で決定される。つまり、上下移動機構の機械的パラメータが変化すれば、それに応じて支持部材の上下方向の位置も変化する。そこで、この発明では、上下移動機構の機械的パラメータを可変とすることによって、例えば支持部材及び横シール部材の上死点や下死点の位置等を適宜変更できるようにしたのである。これにより、各種の袋の長さに対応可能となり、包装機の汎用性向上が図られる。
【００２４】
次に、請求項６に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記クランクアームの１回転により前記支持部材が上下に１回移動するように構成され、前記クランクアームの回転の起点が、前記支持部材が上方移動するときの中間点に設定されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明は、クランクアームの回転の起点（開始地点・停止地点）をどこにするかという問題をやはり制御の単純化という観点から考察したものである。横シール部材は下方移動している期間中に横シールを行い、横シールが終了すると上方移動して横シール開始地点に戻る。この１回の動作サイクルは１回のクランクアームの回転で達成される。クランクアームの回転を停止するとき、つまり包装機の運転を停止するときは、横シール部材は、相互に対接している横シール期間中でなく、相互に離反している上方移動期間中にあるのが好ましい。横シール期間中に包装機が停止すると、製袋された袋が包装機に残って煩わしいからである。
【００２６】
一方、例えばクランクアームを一定速度で回転させると、クランク−リンク機構で上下移動される横シール部材の上下移動速度は一定とはならず複雑に変化する。しかし、筒状包材と接触することのない上方移動中は、横シール部材の移動速度は一定である必要はない。よって、制御の単純化のために、横シール部材の上方移動中はクランクアームは一定速度で回転させてよい。これに対して、筒状包材と接触する横シール期間中は、横シール部材の移動速度は筒状包材と同速度である必要がある。よって、横シール部材の下方移動中はクランクアームはある制御された速度で回転させる。つまり、クランクアームの１回の回転の間でも、横シール部材の上方移動中と下方移動中とでは全く異なる態様の制御が行われることになる。
【００２７】
したがって、この発明では、クランクアームの回転の起点を支持部材の上方移動の中間点に設定したのである。これにより、駆動源ひいてはクランクアームの制御が回転開始時と回転停止時とで相互に対称形となり、該制御の単純化が図られる。例えば、クランクアームの回転開始時には、駆動源の制御は、上方移動時の制御の後半分を行ったのち下方移動時の制御の前半分を行うことになり、一方、クランクアームの回転停止時には、駆動源の制御は、下方移動時の制御の後半分を行ったのち上方移動時の制御の前半分を行うことになる。
【００２８】
これに対し、クランクアームの回転の起点を支持部材の上方移動の中間点よりずれて設定すると、該クランクアームの回転開始時と回転停止時とで制御の態様が非対称となって、該制御の単純化という観点から不利なものとなる。
【００２９】
また、クランクアームの回転の起点を、例えば下方移動の終了した下死点近傍に設定したり、逆に上方移動の終了した上死点近傍に設定することも考えられる。この場合、クランクアームの回転開始時又は回転停止時における駆動源の制御は、上方移動時の制御の全部又は下方移動時の制御の全部を含む。これは、もとより相互に対称形とはならないが、異なる制御態様が混在しない点で制御の単純化に寄与する。この単純化は高速運転する際に効果がより大きくなる。
【００３０】
次に、請求項７に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の発明において、前記クランクアームの１回転により前記支持部材が上下に１回移動するように構成され、前記支持部材が上方移動するときのクランクアームの回転角が下方移動するときの回転角よりも小さくなるように、前記上下移動機構に早戻し機構を設けたことを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、支持部材の下方移動量と上方移動量とが同じであっても、早戻し機構によって、駆動源の駆動量ひいてはクランクアームの回転量が、上方移動時のほうが下方移動時（横シール時）よりも少なくて済むので、横シール期間を長く取りつつ、その分支持部材を横シール開始地点にすばやく戻して次の横シールに備えることができる。つまり、駆動源の制御ではなく、機械的作用によって、支持部材を下方移動時と上方移動時と異なる態様で動作させるので、やはり駆動源の制御の単純化に寄与する。よって、前述したように、高速運転時に効果がより大きくなる。以下、発明の実施の形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、この実施の形態に係る縦型製袋包装機１は、正面中央に上下に延びるチューブ２を有し、該チューブ２の周囲で筒状のフィルムＦが垂下する。この筒状フィルムＦはチューブ２の上部に備えられた図示しないフォーマによって帯状のフィルムが曲成されてできたものである。帯状フィルムはこの包装機１の後部にセットされたフィルムロールから繰り出されて前記フォーマに供給される。
【００３３】
筒状フィルムＦはチューブ２の左右側方に配設された一対のプルダウンベルト３，３（図１には左側のもののみ図示）の走行により下方に引き降ろされつつ、チューブ２の正面側に配設された縦シール装置４により重なり合った両側縁部が縦シールされ、且つ、チューブ２の下方に配設された横シール装置５により幅方向に横シールされて袋Ｘとなる。その間、横シールと横シールとの間にチューブ２の上方から投入された物品が袋Ｘに充填される。袋Ｘは横シール装置５に内蔵された図示しないカッタにより１つづつ切り離され、さらに生産ラインの下流に運ばれる。
【００３４】
図２に示すように、横シール装置５は前後一対のシールジョー１１ａ，１１ｂを備える。シールジョー１１ａ，１１ｂは左右に水平に延び、それぞれベース１２ａ，１２ｂに取り付けられている。ベース１２ａ，１２ｂは支持ユニット１３に前後に水平に移動自在に支持されている。例えば後側のジョーベース１２ｂには前記カッタが収容されている。
【００３５】
支持ユニット１３は接続フレーム１４で接続された左右一対の支持ブロック１５，１５を有する。各ブロック１５を前後に延びる支持ロッド１６が摺動自在に挿通している。支持ロッド１６，１６の前端部に前側のジョーベース１２ａが掛け渡され、後端部に接続用のベース１７が掛け渡されている。各支持ロッド１６はブロック１５から前方に延設されたアーム部１８で支えられて水平姿勢が保たれている。後側のジョーベース１２ｂがこのアーム部１８，１８とブロック１５，１５との間において支持ロッド１６，１６に摺動自在に嵌合している。
【００３６】
シールジョー１１ａ，１１ｂはクランク機構により前後に往復移動される。すなわち、図３に示すように、接続フレーム１４の上面からスプライン軸２０の上端部が上方に突出し、該スプライン軸２０の突出端部にクランク２１が嵌合している。図２に示すように、クランク２１の一方の回転端部と接続用ベース１７との間に前側ジョー１１ａのためのリンク２２ａが備えられ、クランク２１の他方の回転端部と後側ジョーベース１２ｂとの間に後側ジョー１１ｂのためのリンク２２ｂが備えられている。
【００３７】
図２に示すように、シールジョー１１ａ，１１ｂが相互に離反した状態から、スプライン軸２０が矢印ａ方向に回転すると、クランク２１も一体に同方向ａに回転し、その回転がリンク２２ａ，２２ｂによって前後方向の直線運動に変換される。そのうち前側ジョー用リンク２２ａは接続用ベース１７を後方に押圧し、これにより、該接続用ベース１７と左右一対の支持ロッド１６と前側ジョーベース１２ａとで構成される枠構造全体を後方に移動させ、前側のシールジョー１１ａを後方に水平移動させる。一方、後側ジョー用リンク２２ｂは後側ジョーベース１２ｂを前方に押圧し、これにより、後側のシールジョー１１ｂを前方に水平移動させる。
【００３８】
クランク２１の回転中心から各リンク２２ａ，２２ｂの連結点までの距離は同じであり、且つ、リンク２２ａ，２２ｂの形状も同じである。よって、単一のスプライン軸２０の回転により、前後一対のシールジョー１１ａ，１１ｂは、同時に、相互に逆方向に、同距離だけ移動する。その結果、図４に示すように、シールジョー１１ａ，１１ｂは筒状フィルムＦを間に挟み込んで対接する（閉じる）。そして、この対接時に熱と圧とによって筒状フィルムＦを横シールする。
【００３９】
この状態から、スプライン軸２０が矢印ｂ方向に回転すると、前記に準じて、前側のシールジョー１１ａは前方に水平移動し、後側のシールジョー１１ｂはこれと同時に同距離だけ後方に水平移動する。その結果、図２に示すように、シールジョー１１ａ，１１ｂは相互に離反する（開く）。この包装機１では、前記クランク２１やリンク２２ａ，２２ｂ等によって、シールジョー１１ａ，１１ｂを水平に移動させる（開閉させる）水平移動機構（符号Ｈとする）が構成されている。そして、支持ユニット１３は、この水平移動機構Ｈとシールジョー１１ａ，１１ｂとを支持している。
【００４０】
図３に示すように、スプライン軸２０は直立し、支持ユニット１３の接続フレーム１４を上下に貫通している。包装機１の本体１００の正面に上下一対の水平ビーム４２ａ，４２ｂが架設され、そのうちの下側のビーム４２ｂの内面に軸受２７が設けられて、該軸受２７によりスプライン軸２０の下部が回転自在に支持されている。
【００４１】
図１に示すように、スプライン軸２０の下端部にタイミングプーリ２６が取り付けられ、該タイミングプーリ２６と、水平移動用サーボモータ２３の出力軸に取り付けられたタイミングプーリ２４との間に、タイミングベルト２５が巻き掛けられている。すなわち、サーボモータ２３の駆動によりスプライン軸２０がａ，ｂ方向に回転し、シールジョー１１ａ，１１ｂが開閉する。サーボモータ２３は図示しないブラケット等により包装機本体１００に据え付けられている。
【００４２】
図３に示すように、上下の水平ビーム４２ａ，４２ｂに取付ブロック４３，４３，４４，４４を介して左右一対のガイドロッド４５，４５が備えられている。各ガイドロッド４５は前記スプライン軸２０と平行に直立し、それぞれ支持ユニット１３の支持ブロック１５を上下に貫通している。これにより、支持ユニット１３は２本のガイドロッド４５，４５と１本のスプライン軸２０とで３点支持されている。しかも、図２に示すように、これらのガイドロッド４５，４５及びスプライン軸２０が平面視で３角形の頂点に位置しているから、支持ユニット１３は面で安定に支持されている。
【００４３】
支持ユニット１３はクランク−リンク機構により前記ロッド４５，４５及び軸２０に沿って上下に往復移動される。すなわち、図３に示すように、包装機本体１００から左右一対の縦壁３６，３６が立設されている。図２に示すように、該縦壁３６，３６間にクランクシャフト３５が回転自在に掛け渡されている。クランクシャフト３５の両端にクランクアーム３７，３７が取り付けられている。図１に示すように、各クランクアーム３７の回転端部に中間リンク４０の一端が連結されている。中間リンク４０の他端は揺動リンク３９の長さ方向中ほどに連結されている。
【００４４】
図２に示すように、縦壁３６，３６間に揺動支点用のシャフト３８もまた回転自在に掛け渡されている。この揺動支点用シャフト３８の両端に前記揺動リンク３９，３９の一端が取り付けられている。図１に示すように、各揺動リンク３９の揺動端部に第２の中間リンク４１を介して支持ユニット１３の支持ブロック１５が連結されている。
【００４５】
包装機本体１００上に上下移動用サーボモータ３１が据え付けられ、該モータ３１の出力軸に取り付けられたタイミングプーリ３２と、前記クランクシャフト３５に取り付けられたタイミングプーリ３４との間に、タイミングベルト３３が巻き掛けられている。すなわち、サーボモータ３１の駆動によりクランクシャフト３５がｃ方向に回転し、支持ユニット１３が上下移動する。その際、クランクアーム３７の回転により、中間リンク４０が上下に移動し、揺動リンク３９を上下に揺動させる。揺動リンク３９は、第２の中間リンク４１で円弧運動と直線運動とのこじれを吸収させながら、支持ユニット１３全体、ひいては横シールジョー１１ａ，１１ｂや水平移動機構Ｈ等を上下に往復移動させる。
【００４６】
図１は支持ユニット１３が上死点にある状態を示し、図５は下死点にある状態を示す。なお、詳しくは図示していないが、上死点では、シールジョー１１ａ，１１ｂは、例えばすぐに横シールが開始するのでやや閉じ気味である。また、下死点では、シールジョー１１ａ，１１ｂは、例えばすでに横シールが終了したのでやや開き気味である。この包装機１では、前記クランクアーム３７や複数のリンク３９〜４１等によって、支持ユニット１３を上下に移動させる上下移動機構（符号Ｖとする）が構成されている。
【００４７】
なお、スプライン軸２０と、支持ユニット１３の接続フレーム１４との係合部（図３に符号Ａで示す）には、周知のボールスプラインが用いられている。すなわち、図６にやや詳しく示すように、クランク２１がボールスプライン８１と直接つながり、スプライン軸２０の回転伝達にあずかる。スプライン軸２０と接続フレーム１４との間には、クロスローラベアリング８２と外側ハウジング８３とが存在し、スプライン軸２０と接続フレーム１４とは直接接触していない。つまり、スプライン軸２０の回転については縁切りされている。ただし、上下の直動方向にのみ摺動自在である。これにより、スプライン軸２０は、水平移動機構Ｈへの駆動力の伝達と、支持ユニット１３の上下移動のガイドとを支障なく達成できる。
【００４８】
この包装機１では、シールジョー１１ａ，１１ｂは、水平移動機構Ｈによって対接又は離反（開閉）するように水平移動され、上下移動機構Ｖによって支持ユニット１３と共に上下移動される。これにより、シールジョー１１ａ，１１ｂは、図１に符号Ｓ，Ｓで軌跡を示すように、ボックスモーションを実行する。なお、この包装機１では、支持ユニット１３の上下方向の移動を案内する一対のガイドロッド４５，４５を備えた上に、水平移動機構Ｈを駆動させるために本来備えた前記スプライン軸２０が前記一対のガイドロッド４５，４５と平行に支持ユニット１３を上下に貫通していてガイドロッドとしても機能している。ゆえに、余分な部材を新設することなく、部材の共通化、部品点数の削減、構造の簡素化を達成しつつ、支持ユニット１３を３点で、しかも面で支持することができ、該支持ユニット１３の姿勢の安定化ないし上下移動の円滑化が図られ、ひいては該支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂの上下の高速運転が確保される。
【００４９】
図７に上下移動機構Ｖをブロック化して示した。クランクアーム３７の回転中心（クランクシャフト３５）はＰＯ、クランクアーム３７と中間リンク４０との連結点はＰ１、中間リンク４０と揺動リンク３９との連結点はＰ２、揺動リンク３９と第２中間リンク４１との連結点はＰ３、第２中間リンク４１と支持ユニット１３との連結点はＰ４、そして揺動リンク３９の固定の揺動支点（揺動支点用シャフト３８）はＰ５の符号をそれぞれ付してある。連結点Ｐ１は回転中心ＰＯを中心に円運動をする。連結点Ｐ２，Ｐ３は、連結点Ｐ１の円運動によって、Ｐ５を中心に振り子運動（円弧運動、揺動運動）をする。連結点Ｐ４は、連結点Ｐ３の振り子運動によって、上下に往復直線運動をする。これにより支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂが昇降する。
【００５０】
このように、この包装機１では、上下移動機構Ｖをクランクアーム３７及び２節リンク（中間リンク４０及び揺動リンク３９）等で構成したから、支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂの上下の昇降は、クランクアーム３７を停止させることなく一方向ｃに連続回転させるだけで達成可能である。それゆえ、支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂの上死点（図７に実線で示す）における上下移動の反転時及び下死点（同、破線で示す）における上下移動の反転時においても、上下移動用サーボモータ３１や各構成部材３７，３９，４０等に急激な速度変化や大きな衝撃・負荷が作用することが免れる。したがって、支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂを上下移動させる駆動源３１やその機構Ｖの耐久性低下を抑制できる。
【００５１】
また、上下移動機構Ｖに２節リンク４０，３９を採用したから、上下移動機構Ｖの上下ストローク（支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂの上下移動距離：図９に符号Ｌで示す）の変更も容易である。例えば、リンク４０，３９同士の連結点Ｐ２の位置を変更するだけで済み、クランクシャフト３５ないしクランクアーム３７を交換して連結点Ｐ１の回転円（旋回円）半径を変更するというような面倒なことをしなくてよい。よって、上下ストロークＬを大きくするときでも、長さの長いクランクアーム３７を用いずに対応できるので、上下移動機構Ｖのコンパクト化が阻害されることもない。
【００５２】
特に、この包装機１では、中間リンク４０から揺動リンク３９への力点Ｐ２を揺動リンク３９の支点Ｐ５と、揺動リンク３９から支持ユニット１３への作用点Ｐ３との間に位置させたから、連結点Ｐ１の駆動範囲から定まる中間リンク４０ないし力点Ｐ２の上下移動距離よりも、作用点Ｐ３ないし支持ユニット１３の上下移動距離（上下ストロークＬ）が確実に大きくなる。
【００５３】
加えて、上下移動機構Ｖに構成部材の数が多い多節リンクを採用したことにより、外部からの負荷や衝撃は、各部材（例えば３７，３９，４０，４１等）間に分散・希釈されたり、あるいは各部材同士の多数の連結点（例えばＰ０〜Ｐ５等）における機械的なガタ等により吸収されて、サーボモータ３１には直接的には入力・伝達されず、その影響が低減される。よって、上下移動用駆動源として精度の高いサーボモータ３１を使用しても、その耐久性ないし信頼性の低下の懸念がより一層削減される。
【００５４】
そして、前記２節リンク４０，３９や、第２中間リンク４１、あるいはクランクアーム３７等は、前後に延びるように配置している。つまり、図２に示すように、シールジョー１１ａ，１１ｂを含む垂直面Ｍと直交する垂直面Ｎ内に２節リンク４０，３９等を配置したのである。こうすることにより、上下移動機構Ｖの構成部材をシールジョー１１ａ，１１ｂの側方や上下ではなく後方に位置させることができ、例えばこの実施の形態のように、２節リンク４０，３９等を含む上下移動機構Ｖ及びサーボモータ３１を包装機本体１００の中に収容する一方、シールジョー１１ａ，１１ｂをチューブ２の位置に合せて包装機本体１００の外に露出させることが可能となる。その結果、シールジョー１１ａ，１１ｂの周囲の作業空間を広く空けることができ、特に、シールジョー１１ａ，１１ｂの上下空間がフリースペースとなって、上下に延びる筒状フィルムＦと上下移動機構Ｖの構成部材等とが干渉することが避けられる。なお、このような配置が可能なのは、上下移動機構Ｖの構成部材の数が多く、シールジョー１１ａ，１１ｂとサーボモータ３１との距離が長くなってレイアウト性に富むことも１つの要因となっている。
【００５５】
また、前記２節リンク４０，３９や、第２中間リンク４１、あるいはクランクアーム３７等の組は、複数（この実施の形態では縦壁３６，３６を挟んで左右に２つ）備えている。つまり、上下移動機構Ｖを構成するクランク−リンク機構を複数組備えたのである。こうすることにより、外部からの負荷や衝撃の分担割合が各組において軽減されて、この点からも、上下移動機構Ｖの耐久性の低下がなお一層抑制される。
【００５６】
図８に、ジョー１１ａ，１１ｂの開閉動作、上下動作、及びクランクアーム３７の回転動作をタイムチャートで示した。この包装機１では、上下移動機構Ｖにクランク−リンク機構を採用したから、例えばラック−ピニオン機構を採用した場合等のように、支持ユニット１３の上下方向の位置と、サーボモータ３１の駆動量ないしクランクアーム３７の角度との関係が線形にならない。よって、シールジョー１１ａ，１１ｂの上下移動の制御を可及的に単純化することは重要な関心事の１つである。
【００５７】
また、この包装機１では、１サイクル動作中に筒状フィルムＦの搬送速度を変化させると、印字位置やカット位置がずれる等の動作不良が発生するから、筒状フィルムＦを所定の搬送速度で連続等速搬送している。そして、少なくともシールジョー１１ａ，１１ｂが筒状フィルムＦと接触し、筒状フィルムＦを間に挟み込んで対接する横シール期間ＴＳ（時刻ｔ２〜ｔ４）中は、支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂをその筒状フィルムＦの搬送速度と同じ速度で下方に等速移動させている。
【００５８】
図８のタイムチャートは、便宜上、回転が停止していたクランクアーム３７が回転を開始して（時刻ｔｓ）、２回包装動作を行ったのち、回転が停止するまで（時刻ｔｅ）の主要動作を示している。クランクアーム３７は符号カで示す位置に停止する。つまり位置カがクランクアーム３７の回転の起点である。この回転起点カは、シールジョー１１ａ，１１ｂの上方移動期間Ｔ２（時刻ｔ５〜ｔ１）の中間点（時刻ｔ６）にある。
【００５９】
クランクアーム３７が１回転すると、支持ユニット１３は上下移動経路を１回巡る。すなわち１サイクル動作Ｃである（図８ではたまたま時刻ｔ１〜ｔ１間を指し示している）。シールジョー１１ａ，１１ｂは、下方移動期間Ｔ１（時刻ｔ１〜ｔ５）中に、相互に対接して横シール（ＴＳ：時刻ｔ２〜ｔ４）を行う。そして、横シールが終了して（時刻ｔ４）、下死点に至ると（時刻ｔ５）、相互に離反した状態のまま上方移動に転じ（Ｔ２：時刻ｔ５〜ｔ１）、上死点を経て（時刻ｔ１）、再び横シール開始地点ケに戻る（時刻ｔ２）。
【００６０】
クランクアーム３７の回転開始時において、時刻ｔｓ〜ｔｘの間は、上下移動用サーボモータ３１の回転速度（駆動速度）はゼロから所定速度まで増加する。時刻ｔｘにはクランクアーム３７は符号キで示す位置にある。次いで、時刻ｔｘ〜ｔ１の間は、サーボモータ３１の回転速度は所定速度に保たれる。時刻ｔ１にはクランクアーム３７は符号クで示す位置にあり、支持ユニット１３は上死点にある（図７の実線の位置）。
【００６１】
次いで、時刻ｔ１〜ｔ２の間は、サーボモータ３１の回転速度はやや上昇する。これは、支持ユニット１３の下方移動速度を筒状フィルムＦの搬送速度に近づけるためである。時刻ｔ２にはクランクアーム３７は符号ケで示す位置にある。このときシールジョー１１ａ，１１ｂ同士が対接し、横シールが開始する。
【００６２】
次いで、時刻ｔ２〜ｔ３の間は、サーボモータ３１の回転速度はほぼ正弦波曲線に沿って低下する。これは、横シール期間Ｔの前半において、支持ユニット１３の下方移動速度を筒状フィルムＦの搬送速度に一致させるためである。時刻ｔ３にはクランクアーム３７は符号コで示す位置にある（図７の点線の位置）。ここは横シール期間ＴＳ（時刻ｔ２〜ｔ４）のほぼ中間点である。
【００６３】
次いで、時刻ｔ３〜ｔ４の間は、サーボモータ３１の回転速度は今度はほぼ正弦波曲線に沿って上昇する。これは、横シール期間Ｔの後半において、支持ユニット１３の下方移動速度を筒状フィルムＦの搬送速度に一致させるためである。時刻ｔ４にはクランクアーム３７は符号サで示す位置にある。このときシールジョー１１ａ，１１ｂ同士が離反し始め、横シールが終了する。
【００６４】
次いで、時刻ｔ４〜ｔ５の間は、サーボモータ３１の回転速度は所定速度まで低下する。時刻ｔ５にはクランクアーム３７は符号シで示す位置にあり、支持ユニット１３は下死点にある（図７の破線の位置）。次いで、時刻ｔ５〜次のサイクルのｔ１の間は、サーボモータ３１の回転速度は所定速度に保たれる。そして、時刻ｔ１から再び次の１サイクル動作が繰り返される。このときの上方移動期間Ｔ２（時刻ｔ５〜ｔ１）の中間点（時刻ｔ６）においてクランクアーム３７は回転起点カを通過する。
【００６５】
一方、クランクアーム３７の回転停止時において、時刻ｔ５〜ｔｙの間は、サーボモータ３１の回転速度は所定速度に保たれる。時刻ｔｙにはクランクアーム３７は符号スで示す位置にある。次いで、時刻ｔｙ〜ｔｅの間に、サーボモータ３１の回転速度は所定速度からゼロまで低下し、クランクアーム３７は時刻ｔｅにおいて回転起点カに停止する。このとき、シールジョー１１ａ，１１ｂは相互に離反した状態で上方移動経路の中間点に位置している。
【００６６】
以上において、シールジョー１１ａ，１１ｂの上下移動速度は、シール期間ＴＳ（時刻ｔ２〜ｔ４）を除き、一定ではなく、例えば正弦波成分を含んで複雑に変化している。しかし、シール期間ＴＳ以外は、シールジョー１１ａ，１１ｂは筒状フィルムＦと接触していないのであるから、ジョー１１ａ，１１ｂの移動速度と筒状フィルムＦの搬送速度とが一致していなくても一向に構わない。これに対して、シール期間ＴＳ（時刻ｔ２〜ｔ４）中は、シールジョー１１ａ，１１ｂの下方移動速度が筒状フィルムＦの搬送速度と同じになるようサーボモータ３１の回転が制御されている。つまり、クランクアーム３７の１回の回転の間でも、シールジョー１１ａ，１１ｂの下方移動中Ｔ１と上方移動中Ｔ２とでは全く異なる態様の制御が行われている。
【００６７】
それゆえ、クランクアーム３７の回転起点カをシールジョー１１ａ，１１ｂの上方移動Ｔ２の中間点に設定したのである。これにより、クランクアーム３７の回転開始時と回転停止時とで、全く異なる態様の制御が混在するにしても、その制御が相互に対称形となり、該制御の単純化が図られて有利である。このことは、図８のサーボモータ３１の駆動速度の時間変化を見れば明らかである。つまり、時刻ｔ６を境に左側（回転開始側）と右側（回転停止側）とでサーボモータ３１の駆動速度の時間変化が対称形である。
【００６８】
例えば、クランクアーム３７が回転開始時にほぼ１８０°回転するうちに行われる制御はおよそ次のようである。まずサーボモータ３１の回転速度を所定速度まで増加させたうえで（時刻ｔｓ〜ｔｘ）、シールジョー１１ａ，１１ｂの上方移動時Ｔ２の制御の後半分を行ったのち（時刻ｔｘ〜ｔ１）、下方移動時Ｔ１の制御の前半分を行う（時刻ｔ１〜ｔ３）。一方、クランクアーム３７が回転停止時に同じくほぼ１８０°回転するうちに行われる制御はおよそ次のようである。まずシールジョー１１ａ，１１ｂの下方移動時Ｔ１の制御の後半分を行ったうえで（時刻ｔ３〜ｔ５）、上方移動時Ｔ２の制御の前半分を行ったのち（時刻ｔ５〜ｔｙ）、サーボモータ３１の回転速度をゼロまで低下させる（時刻ｔｙ〜ｔｅ）。この場合、時刻ｔｓ〜ｔｘの制御と時刻ｔｙ〜ｔｅの制御、時刻ｔｘ〜ｔ１の制御と時刻ｔ５〜ｔｙの制御、そして時刻ｔ１〜ｔ３の制御と時刻ｔ３〜ｔ５の制御とがそれぞれ同一又は対称である。
【００６９】
次に、この上下移動機構Ｖには周知の早戻し機構を設けている。その結果、支持ユニット１３が上方移動Ｔ２するときのクランクアーム３７の回転角θ２が下方移動Ｔ１するときの回転角θ１よりも小さくなっている。もちろん、支持ユニット１３の下方移動量と上方移動量とは同じである。これにより、サーボモータ３１の駆動量ひいてはクランクアーム３７の回転量が、上方移動時Ｔ１のほうが下方移動時Ｔ２よりも少なくて済むので、横シール期間ＴＳを長く取りつつ、その分支持ユニット１３を上死点クないし横シール開始地点ケにすばやく戻して次の横シールに備えることが可能となる。
【００７０】
つまり、サーボモータ３１のほうでクランクアーム３７の回転速度の制御をしなくても、機械的な作用によって、支持ユニット１３及びシールジョー１１ａ，１１ｂを好ましい態様に動作させることができるのである。これによってもやはりサーボモータ３１ないしクランクアーム３７の制御の単純化に寄与することになる。なお、この場合の早戻し機構は、クランクアーム３７や各リンク３９〜４１等のレイアウトにより達成されている。
【００７１】
前述したように、この包装機１では、シールジョー１１ａ，１１ｂの上下移動制御を可及的に単純化するために、支持ユニット１３の上下方向の位置とサーボモータ３１の駆動量との関係を予めコントロールユニットのメモリ（図示せず）に格納しておき、必要に応じてその関係を呼び出して、その関係に基づいてサーボモータ３１を制御している。そして、前述したように、例えば、シールジョー１１ａ，１１ｂが筒状フィルムＦを横シールする期間ＴＳ中は支持ユニット１３の下方移動速度が筒状フィルムＦの搬送速度に一致するように前記サーボモータ３１を制御している。これにより、支持ユニット１３の上下移動をパターン化・単純化して制御することができ、支持ユニット１３の上下移動速度を各種の速度に容易に変更することが可能となる。よって、支持ユニット１３ないしシールジョー１１ａ，１１ｂを容易に筒状フィルムＦの搬送速度と同じ速度で等速移動させることができる。
【００７２】
この場合、支持ユニット１３の上下位置とサーボモータ３１の駆動量との関係は、例えば次のような上下移動機構Ｖの種々の機械的パラメータを用いて導くことができる。すなわち、クランクアーム３７の回転中心ＰＯの固定座標（ｘｏ，ｙｏ：側面視において）、クランクアーム３７の作用点Ｐ１の座標、揺動リンク３９の力点Ｐ２の座標、揺動リンク３９の作用点Ｐ３の座標、支持ユニット１３の力点Ｐ４の座標（ｘ座標は固定）、揺動リンク３９の支点Ｐ５の固定座標、各種連結点間の長さ（Ｐ０−Ｐ１，Ｐ１−Ｐ２，Ｐ５−Ｐ２，Ｐ５−Ｐ３，Ｐ３−Ｐ４）、クランクアーム３７と水平面とのなす角度、揺動リンク３９と水平面とのなす角度等。また、このような関係は、支持ユニット１３の上下移動経路上に、すなわち１上下ストロークＬ当たりに、数ミリ秒（ｍｓｅｃ）毎に数１０ポイント設定されている。
【００７３】
なお、これに準じて、シールジョー１１ａ，１１ｂの前後位置とサーボモータ２３の駆動量との関係を予めコントロールユニットのメモリに格納しておき、必要に応じてその関係を呼び出して、その関係に基づいてサーボモータ２３を制御（ジョーの開閉制御）してもよい。その場合の関係は、例えば次のような水平移動機構Ｈの種々の機械的パラメータを用いて導くことができる。すなわち、クランク２１の回転中心２０の固定座標（平面視において）、クランク２１と左右幅方向直線となす角度、前側ジョー用リンク２２ａの力点（前側ジョー用リンク２２ａとクランク２１との連結点）の座標、前側ジョー用リンク２２ａの作用点（前側ジョー用リンク２２ａと接続用ベース１７との連結点）の座標、前側ジョー１１ａの作用点（ジョー１１ａの左右長手方向の中間点）の座標、後側ジョー用リンク２２ｂの力点（後側ジョー用リンク２２ｂとクランク２１との連結点）の座標、後側ジョー用リンク２２ｂの作用点（後側ジョー用リンク２２ｂと後側ジョーベース１２ｂとの連結点）の座標、後側ジョー１１ｂの作用点（ジョー１１ｂの左右長手方向の中間点）の座標等。
【００７４】
その場合に、前記のような各種の機械的パラメータを可変としてもよい。そうすると、各リンク２２ａ，２２ｂ，３９〜４１の長さや、各支点、力点、作用点の位置等を変更することができて、シールジョー１１ａ，１１ｂの上下方向の位置、前後方向の位置、上下移動ストロークＬ、前後移動ストローク等を変更することが可能となる。その結果、例えばシールジョー１１ａ，１１ｂの上死点や下死点の位置・高さ等を適宜変更できるようになり、各種の袋Ｘの長さに対応可能となって、包装機１の汎用性向上に寄与する。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、シールジョーの上下移動機構を、サーボモータで回転されるクランクアーム、及び該クランクアームの回転をシールジョーの上下方向の直線往復運動に変換する２節リンク等で構成したから、駆動源としてのサーボモータや上下移動機構の耐久性低下を抑制することができる。また、併せて、サーボモータの制御の単純化・簡素化をソフト・ハードの両面で図っているから、制御精度・信頼性も確保される。本発明は、ボックスモーションタイプの縦型製袋包装機への幅広い利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る縦型製袋包装機の要部を示す概略右側面図である。
【図２】図１のア−ア線に沿う矢視図である。
【図３】図１のイ−イ線に沿う部分切欠きの矢視図である。
【図４】シールジョーが対接した（閉じた）状態の横シール装置の平面図である。
【図５】シールジョーが下死点まで降下した状態の横シール装置の右側面図である。
【図６】スプライン軸と支持ユニットとの係合部を示す概略拡大縦断面図である。
【図７】上下移動機構のブロック動作図である。
【図８】同包装機の主要動作のタイムチャートである。
【符号の説明】
１縦型製袋包装機
５横シール装置
１１ａ，１１ｂシールジョー（横シール部材）
１３支持ユニット（支持部材）
２０スプライン軸（単一の軸）
２１クランク（水平移動機構）
２２ａ，２２ｂリンク（水平移動機構）
２３水平移動用サーボモータ
３１上下移動用サーボモータ
３７クランクアーム（上下移動機構）
３９〜４１リンク（上下移動機構）
Ｆ筒状フィルム（包材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vertical bag making and packaging machine in which a cylindrical packaging material extends vertically. Specifically, in a vertical bag making and packaging machine that performs box motion in which the horizontal seal jaw repeats vertical movement and horizontal movement, the horizontal seal jaw belongs to a technical field that suppresses a decrease in durability of a drive source for the vertical movement of the horizontal seal jaw.
[0002]
[Prior art]
A vertical bag making and packaging machine used for the production of packaged products such as snacks is a belt-shaped packaging material that is bent into a long cylindrical shape around a tube into which articles are placed from above. In order to improve the capacity of this packaging machine, the cylindrical packaging material is continuously transported even during horizontal sealing. Along with this, there is known a model in which a pair of horizontal seal jaws are box-motioned. In other words, the sealing jaw draws a quadrilateral trajectory in a side view that is a combination of vertical movement along the packaging material conveyance direction and horizontal movement that is in contact with or away from each other. The sealing jaws sandwich the packaging material at the time of mutual contact, and laterally seal the packaging material by heat and pressure.
[0003]
In such a model, the transverse seal jaw is generally supported by a support member such as a frame or a rod so as to be movable in the horizontal direction. A vertical movement mechanism and a horizontal movement mechanism for the seal jaw are provided separately. The horizontal movement mechanism moves the seal jaw horizontally in the support member so as to contact or separate from each other. The support member is moved up and down.
[0004]
In this case, as disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2537360, in such a model, the cylindrical packaging material is lowered by a conveying means such as a roller or a belt disposed on the side of the tube. It is pulled down and transported. The cylindrical packaging material is usually conveyed at a constant speed at a predetermined speed for the following reasons. That is, during the transport of the packaging material, not only the horizontal seal but also the printing of the production number and the like for the belt-shaped packaging material, the cutting of the bag made by the bag, and the like are performed. Therefore, if the conveyance speed of the packaging material is changed during one cycle operation, a malfunction such as a shift of the printing position or the cutting position occurs. Moreover, the packaging material itself meanders, and problems such as excessive tension acting on the packaging material locally occur. Therefore, by transporting the packaging material at a constant speed, such problems are solved and stable and high-speed operation of the packaging machine is achieved.
[0005]
However, along with this, it is necessary to move the lateral seal jaws at a constant speed downward at the same speed as the packaging material at least during the period of lateral sealing with the cylindrical packaging material sandwiched therebetween. Therefore, in the apparatus disclosed in the above publication, the lateral seal jaw is reciprocated up and down using a rack and a pinion. That is, the rack-pinion constitutes a vertical movement mechanism of the seal jaw or the support member. The pinion is rotated at a constant speed by a servo motor as a drive source of the vertical movement mechanism.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, with this prior art, there is a concern about the durability of the servo motor. That is, the servo motor repeats rotation, stop, reverse rotation, stop, rotation,... In order to reciprocate the support member up and down. In this case, the support member is stopped in order to improve the response. Therefore, it is necessary to accelerate to the conveying speed in a short time from the beginning or vice versa, or vice versa. This is because a very large load acts when the member is reversed at the top dead center and the bottom dead center.
[0007]
Similarly, when the horizontal seal jaw is reversed, the inertia of the seal jaw and the support member acts as an impact on the rack-pinion engagement portion (teeth), so that the durability of the rack-pinion is also concerned. An unpleasant rattling noise is generated.
[0008]
The present invention has been made in view of such a situation, and in a vertical bag making and packaging machine in which the horizontal seal jaw performs box motion, the durability of the drive source and mechanism for moving the horizontal seal jaw or the support member up and down. It is an object to suppress the decrease.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  That is, the invention according to claim 1 is a vertical bag making that performs molding of a cylindrical packaging material extending vertically, filling of the cylindrical packaging material with an article, and vertical and horizontal sealing of the cylindrical packaging material. A pair of lateral seal members that laterally seal the cylindrical packaging material by moving in a horizontal direction and making contact with each other; and a support member that supports the pair of lateral seal members so as to be movable in the horizontal direction. , A vertical movement mechanism for moving the support member in the vertical direction, and driving the vertical movement mechanismFor vertical movementThe vertical movement mechanism has a crank arm that is rotated by the servo motor, and a two-bar link that converts the rotation of the crank arm into a linear reciprocating motion in the vertical direction of the support member.The support member supports a horizontal movement mechanism that horizontally moves the pair of horizontal seal members, and the horizontal movement mechanism is attached to a single shaft that extends through the support member in the vertical direction. A horizontal movement of the crank, a link for horizontally moving one lateral seal member connected to one rotating end of the crank, and a horizontal seal member connected to the other rotating end of the crank And the shaft is driven to rotate in the forward and reverse directions by a horizontal movement servomotor so that the pair of horizontal seal members simultaneously move in the opposite directions and are separated from each other. It is configuredIt is characterized by that.
[0010]
According to the present invention, the pair of horizontal seal members that move in the horizontal direction and laterally seal the cylindrical packaging material are moved up and down together with the support member by the vertical movement mechanism. As a result, the horizontal seal member performs box motion. In addition, since the vertical movement mechanism is composed of a crank arm and a two-joint link, the horizontal seal member and the support member can be reciprocated up and down simply by continuously rotating in one direction without stopping the crank arm. It becomes. Therefore, even when the horizontal seal member and the support member are reversed at the top dead center and the bottom dead center, the drive source (servo motor) and the vertical movement mechanism (crank arm and each link) are subject to sudden speed changes and large impacts and loads. They do not act and their durability is suppressed.
[0011]
Conventionally, it has been known that the vertical movement mechanism is constituted by a crank mechanism having a crank arm and a crank rod. In this configuration, the diameter of the turning circle of the crank arm is the same as the stroke of the vertical movement mechanism (the support member and the lateral member). The vertical movement distance of the seal member). Therefore, when changing the vertical stroke, there is no other way than replacing the crank arm. On the other hand, in the present invention, since the vertical movement mechanism is constituted by a crank-link mechanism having a crank arm and a two-joint link, for example, the position of the connection point between the links is changed without any member replacement. It is possible to easily change the up / down stroke by simply doing.
[0012]
Further, conventionally, in order to increase the vertical stroke, conventionally, a crank arm having a long length must be used. Therefore, the turning circle of the crank arm becomes large, which becomes a factor that hinders downsizing of the vertical movement mechanism. However, in the present invention, it is possible to cope with the problem by changing the connecting point of the links as described above, for example, without increasing the turning circle of the crank arm.
[0013]
  In addition, in the present invention, a multi-joint link having a large number of members is employed in the vertical movement mechanism, so that external loads and impacts are dispersed and diluted between the members, or a large number of connections between the members. Absorbed by mechanical backlash at the point,For vertical movementServo motors are not directly input / transmitted, reducing the impact. Therefore, the durability or reliability of a highly accurate servo motor is further ensured.In addition, the shaft originally provided for driving the horizontal movement mechanism penetrates the support member up and down, and also functions as a guide rod, achieving commonality of the member, reduction in the number of parts, and simplification of the structure. .
[0014]
Next, according to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the two-bar link is disposed in a vertical plane orthogonal to a vertical plane including the lateral seal member, and A plurality of sets of node links and the crank arms are provided.
[0015]
According to the present invention, since the two-bar link is positioned not on the side of the horizontal seal member but on the front and back, the number of members of the vertical movement mechanism is large, and the distance between the horizontal seal member and the servo motor becomes long. Therefore, the layout mechanism is rich and, for example, the vertical movement mechanism and the servo motor including the two-bar link are accommodated in the main body of the packaging machine, while the lateral seal member can be exposed outside the main body of the packaging machine. As a result, the working space around the horizontal seal member can be widened. In particular, the vertical space of the horizontal seal member becomes a free space, and it is possible to avoid interference between the cylindrical packaging material extending in the vertical direction and the foreign objects.
[0016]
In addition, since a plurality of sets of crank-link mechanisms constituting the vertical movement mechanism are provided, the load shared by each group is reduced, and the durability of the vertical movement mechanism is further ensured from this point. In particular, when driving at high speed, the acceleration also increases, which increases the collision force and further increases the durability. The present invention is more effective in such a case.
[0017]
Next, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein one end of the two-bar link is connected to the support member and the other end is a fixed swing fulcrum. A swing link and an intermediate link having one end connected to the swing link and the other end connected to the rotation end of the crank arm, and a connection point (power point) between the swing link and the intermediate link Is located between the swing fulcrum (fulcrum) of the swing link and the connection point (action point) between the swing link and the support member.
[0018]
According to the present invention, as described above, the configuration in which the vertical movement distance of the support member is increased even when the drive range of the crank arm is small is realized. In other words, as described above, as a configuration for converting the rotation of the crank arm into the vertical reciprocating motion of the support member in claim 1, for example, a crank mechanism having a crank arm and a crank rod can be employed. In contrast, in the present invention, the intermediate link is once driven by the crank arm, the swing link is swung by the intermediate link, and the support member is moved up and down by the swing. In addition, since the force point from the intermediate link to the swing link is located between the fulcrum and the action point of the swing link, a vertical movement distance of the support member that is greater than the movement distance of the intermediate link determined from the driving range of the crank arm is obtained. Will be.
[0019]
Next, the invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the storage means for storing the relationship between the vertical position of the support member and the driving amount of the servo motor; Control means for controlling the servo motor based on the relationship stored in the storage means, and the control means is provided in a vertical direction of the support member during a period in which the horizontal seal member horizontally seals the cylindrical packaging material. The servo motor is controlled such that the moving speed of the servo motor coincides with the conveying speed of the cylindrical packaging material.
[0020]
When the crank-link mechanism is employed as the vertical movement mechanism as in the present invention, unlike the case where, for example, a rack-pinion mechanism is employed, there is no difference between the vertical position of the support member and the drive amount of the servo motor. Although there is a correlation, the relationship is not simply linear. For example, when the support member is moved at the same speed as the transport speed of the packaging material, the rack-pinion mechanism may rotate the servo motor at a constant speed, but the crank-link mechanism makes the servo motor control somewhat complicated. Become. In particular, in the present invention, since a multi-joint link is used instead of a simple crank mechanism including only a crank arm and a crank rod, there is a sway that the control of the servo motor becomes more complicated. Therefore, in the present invention, it is an important concern to simplify the control as much as possible.
[0021]
As one countermeasure, in the present invention, the relationship between the vertical position of the support member and the drive amount of the drive source is stored in advance, and the drive source is controlled based on the stored relationship. As a result, the vertical movement of the support member can be controlled by patterning and simplification, the movement speed of the support member can be easily changed to various speeds, and as a result, the support member or the seal member can be easily conveyed by the cylindrical packaging material. It is possible to move at the same speed as the speed.
[0022]
Next, the invention described in claim 5 is characterized in that, in the invention described in claim 4, the mechanical parameter of the vertical movement mechanism for determining the vertical position of the support member is variable. And
[0023]
The vertical position of the support member is determined by mechanical parameters of the vertical movement mechanism (for example, link length, fulcrum, force point, action point position, etc.). That is, if the mechanical parameter of the vertical movement mechanism changes, the vertical position of the support member also changes accordingly. Therefore, in the present invention, by making the mechanical parameters of the vertical movement mechanism variable, for example, the positions of the top dead center and the bottom dead center of the support member and the lateral seal member can be appropriately changed. Thereby, it becomes possible to respond to various bag lengths, and the versatility of the packaging machine is improved.
[0024]
Next, an invention according to a sixth aspect is the invention according to the first or second aspect, wherein the support member is moved up and down once by one rotation of the crank arm. The starting point of rotation is set to an intermediate point when the support member moves upward.
[0025]
In the present invention, the problem of where to start the crank arm rotation (start point / stop point) is also considered from the viewpoint of simplification of control. The horizontal seal member performs the horizontal seal while moving downward, and when the horizontal seal ends, moves upward and returns to the horizontal seal start point. This one operation cycle is achieved by one rotation of the crank arm. When the rotation of the crank arm is stopped, that is, when the operation of the packaging machine is stopped, the lateral seal member is not in the lateral seal period in contact with each other but in the upward movement period in which they are separated from each other. Is preferred. This is because if the packaging machine is stopped during the horizontal sealing period, the bags that have been made remain in the packaging machine and are troublesome.
[0026]
On the other hand, for example, when the crank arm is rotated at a constant speed, the vertical movement speed of the horizontal seal member that is moved up and down by the crank-link mechanism is not constant but changes in a complicated manner. However, during the upward movement without contact with the cylindrical packaging material, the moving speed of the lateral seal member need not be constant. Therefore, for simplification of control, the crank arm may be rotated at a constant speed during the upward movement of the lateral seal member. On the other hand, during the horizontal sealing period in contact with the cylindrical packaging material, the moving speed of the horizontal sealing member needs to be the same as that of the cylindrical packaging material. Thus, the crank arm is rotated at a controlled speed during the downward movement of the lateral seal member. That is, even during one rotation of the crank arm, control in a completely different manner is performed when the lateral seal member is moving upward and downward.
[0027]
Therefore, in the present invention, the starting point of rotation of the crank arm is set to the intermediate point of the upward movement of the support member. As a result, the control of the drive source and the crank arm becomes symmetrical with each other when the rotation is started and when the rotation is stopped, thereby simplifying the control. For example, at the start of rotation of the crank arm, the drive source is controlled by performing the latter half of the control at the time of upward movement and then the front half of the control at the time of downward movement. The drive source is controlled by performing the second half of the control during the downward movement and then the first half of the control during the upward movement.
[0028]
On the other hand, if the starting point of rotation of the crank arm is set so as to deviate from the intermediate point of the upward movement of the support member, the control mode becomes asymmetric when the crank arm starts rotating and when the rotation stops. It is disadvantageous from the viewpoint of simplification.
[0029]
It is also conceivable that the starting point of the rotation of the crank arm is set, for example, near the bottom dead center where the downward movement is completed, or conversely, the vicinity of the top dead center where the upward movement is completed. In this case, the control of the drive source at the time of starting or stopping the rotation of the crank arm includes all of the control when moving upward or all the control when moving downward. This does not become symmetrical with respect to each other, but contributes to simplification of control in that different control modes are not mixed. This simplification is more effective when driving at high speeds.
[0030]
Next, the invention described in claim 7 is configured such that, in the invention described in claim 1 or 2, the support member moves up and down once by one rotation of the crank arm, and the support member is A quick return mechanism is provided in the vertical movement mechanism so that the rotation angle of the crank arm when moving upward is smaller than the rotation angle when moving downward.
[0031]
According to the present invention, even when the downward movement amount and the upward movement amount of the support member are the same, the fast return mechanism causes the drive amount of the drive source and thus the rotation amount of the crank arm to be lower when the upward movement is performed. Since it can be less than (at the time of horizontal sealing), the horizontal sealing period can be made longer, and the support member can be quickly returned to the horizontal sealing start point to prepare for the next horizontal sealing. That is, since the support member is operated in a different manner between the downward movement and the upward movement not by control of the drive source but by mechanical action, it also contributes to simplification of control of the drive source. Therefore, as described above, the effect is greater during high-speed driving. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through embodiments of the invention.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the vertical bag making and packaging machine 1 according to this embodiment has a tube 2 extending vertically in the center of the front, and a tubular film F hangs around the tube 2. The tubular film F is formed by bending a belt-like film by a former (not shown) provided on the upper portion of the tube 2. The belt-like film is fed from a film roll set at the rear of the packaging machine 1 and supplied to the former.
[0033]
The tubular film F is pulled down by the traveling of a pair of pull-down belts 3 and 3 (only the left one is shown in FIG. 1) disposed on the left and right sides of the tube 2, while being on the front side of the tube 2. The overlapping side edges are vertically sealed by the disposed vertical sealing device 4 and are laterally sealed in the width direction by the lateral sealing device 5 disposed below the tube 2 to form a bag X. Meanwhile, the bag X is filled with an article put from above the tube 2 between the horizontal seal and the horizontal seal. The bags X are separated one by one by a cutter (not shown) built in the horizontal sealing device 5 and further conveyed downstream of the production line.
[0034]
As shown in FIG. 2, the horizontal sealing device 5 includes a pair of front and rear sealing jaws 11a and 11b. The seal jaws 11a and 11b extend horizontally from side to side and are attached to the bases 12a and 12b, respectively. The bases 12a and 12b are supported by the support unit 13 so as to be movable in the horizontal direction. For example, the cutter is accommodated in the rear jaw base 12b.
[0035]
The support unit 13 has a pair of left and right support blocks 15, 15 connected by a connection frame 14. Support rods 16 extending forward and backward through each block 15 are slidably inserted. A front jaw base 12a is stretched over the front ends of the support rods 16 and 16, and a connection base 17 is spanned over the rear ends. Each support rod 16 is supported by an arm 18 extending forward from the block 15 to maintain a horizontal posture. The rear jaw base 12 b is slidably fitted to the support rods 16 and 16 between the arm portions 18 and 18 and the blocks 15 and 15.
[0036]
The seal jaws 11a and 11b are reciprocated back and forth by a crank mechanism. That is, as shown in FIG. 3, the upper end portion of the spline shaft 20 protrudes upward from the upper surface of the connection frame 14, and the crank 21 is fitted to the protruding end portion of the spline shaft 20. As shown in FIG. 2, a link 22a for the front jaw 11a is provided between one rotating end of the crank 21 and the connecting base 17, and the other rotating end of the crank 21 and the rear jaw base 12b are provided. A link 22b for the rear jaw 11b is provided.
[0037]
As shown in FIG. 2, when the spline shaft 20 rotates in the direction of arrow a from the state where the seal jaws 11a and 11b are separated from each other, the crank 21 also rotates integrally in the same direction a, and the rotation is linked to the links 22a and 22b. Is converted into a linear motion in the front-rear direction. Among them, the front jaw link 22a presses the connecting base 17 rearward, thereby moving the entire frame structure composed of the connecting base 17, the pair of left and right support rods 16 and the front jaw base 12a rearward. Then, the front seal jaw 11a is horizontally moved backward. On the other hand, the rear jaw link 22b presses the rear jaw base 12b forward, thereby horizontally moving the rear seal jaw 11b forward.
[0038]
The distance from the rotation center of the crank 21 to the connection point of the links 22a and 22b is the same, and the shapes of the links 22a and 22b are also the same. Therefore, the rotation of the single spline shaft 20 causes the pair of front and rear sealing jaws 11a and 11b to simultaneously move in the opposite directions by the same distance. As a result, as shown in FIG. 4, the sealing jaws 11a and 11b are in contact with each other with the tubular film F interposed therebetween (closed). And the cylindrical film F is laterally sealed by heat and pressure at the time of this contact.
[0039]
From this state, when the spline shaft 20 rotates in the direction of arrow b, the front seal jaw 11a horizontally moves forward and the rear seal jaw 11b horizontally moves backward by the same distance at the same time as described above. . As a result, as shown in FIG. 2, the seal jaws 11a and 11b are separated (opened) from each other. In the packaging machine 1, a horizontal movement mechanism (referred to as H) that horizontally moves (opens and closes) the sealing jaws 11a and 11b is configured by the crank 21, the links 22a and 22b, and the like. The support unit 13 supports the horizontal movement mechanism H and the seal jaws 11a and 11b.
[0040]
As shown in FIG. 3, the spline shaft 20 stands upright and penetrates the connection frame 14 of the support unit 13 vertically. A pair of upper and lower horizontal beams 42 a and 42 b are installed on the front surface of the main body 100 of the packaging machine 1, and a bearing 27 is provided on the inner surface of the lower beam 42 b, and the lower portion of the spline shaft 20 is rotatable by the bearing 27. It is supported by.
[0041]
As shown in FIG. 1, a timing pulley 26 is attached to the lower end portion of the spline shaft 20, and a timing belt is interposed between the timing pulley 26 and a timing pulley 24 attached to the output shaft of the horizontal movement servomotor 23. 25 is wound. That is, by driving the servo motor 23, the spline shaft 20 rotates in the a and b directions, and the seal jaws 11a and 11b are opened and closed. The servomotor 23 is installed on the packaging machine main body 100 by a bracket or the like (not shown).
[0042]
As shown in FIG. 3, a pair of left and right guide rods 45, 45 are provided on the upper and lower horizontal beams 42 a, 42 b via mounting blocks 43, 43, 44, 44. Each guide rod 45 stands upright parallel to the spline shaft 20 and penetrates the support block 15 of the support unit 13 vertically. As a result, the support unit 13 is supported at three points by the two guide rods 45, 45 and the one spline shaft 20. In addition, as shown in FIG. 2, since the guide rods 45 and 45 and the spline shaft 20 are located at the apex of the triangle in plan view, the support unit 13 is stably supported by the surface.
[0043]
The support unit 13 is reciprocated up and down along the rods 45 and 45 and the shaft 20 by a crank-link mechanism. That is, as shown in FIG. 3, a pair of left and right vertical walls 36, 36 are erected from the packaging machine body 100. As shown in FIG. 2, a crankshaft 35 is rotatably spanned between the vertical walls 36 and 36. Crank arms 37 and 37 are attached to both ends of the crankshaft 35. As shown in FIG. 1, one end of an intermediate link 40 is connected to the rotation end of each crank arm 37. The other end of the intermediate link 40 is connected to the middle of the swing link 39 in the length direction.
[0044]
As shown in FIG. 2, a swing fulcrum shaft 38 is also rotatably supported between the vertical walls 36 and 36. One ends of the swing links 39 are attached to both ends of the swing fulcrum shaft 38. As shown in FIG. 1, the support block 15 of the support unit 13 is connected to the swing end portion of each swing link 39 via a second intermediate link 41.
[0045]
A servo motor 31 for vertical movement is installed on the packaging machine main body 100, and a timing belt 33 is interposed between a timing pulley 32 attached to the output shaft of the motor 31 and a timing pulley 34 attached to the crankshaft 35. Is wrapped around. That is, the drive of the servo motor 31 causes the crankshaft 35 to rotate in the c direction, and the support unit 13 moves up and down. At that time, the intermediate link 40 moves up and down by the rotation of the crank arm 37, and the swing link 39 swings up and down. The swing link 39 reciprocates up and down the entire support unit 13 and thus the horizontal seal jaws 11a and 11b, the horizontal movement mechanism H, and the like while absorbing the twisting of the arc motion and the linear motion by the second intermediate link 41. .
[0046]
FIG. 1 shows a state where the support unit 13 is at the top dead center, and FIG. 5 shows a state where the support unit 13 is at the bottom dead center. Although not shown in detail, at the top dead center, the sealing jaws 11a and 11b are slightly closed because, for example, the horizontal sealing starts immediately. Further, at the bottom dead center, the seal jaws 11a and 11b are slightly open because, for example, the side seal has already been completed. In the packaging machine 1, the crank arm 37, the plurality of links 39 to 41, and the like constitute a vertical movement mechanism (reference numeral V) that moves the support unit 13 up and down.
[0047]
Note that a well-known ball spline is used for an engaging portion (indicated by symbol A in FIG. 3) between the spline shaft 20 and the connection frame 14 of the support unit 13. That is, as shown in more detail in FIG. 6, the crank 21 is directly connected to the ball spline 81 and participates in the rotation transmission of the spline shaft 20. A cross roller bearing 82 and an outer housing 83 exist between the spline shaft 20 and the connection frame 14, and the spline shaft 20 and the connection frame 14 are not in direct contact with each other. That is, the rotation of the spline shaft 20 is cut off. However, it is slidable only in the vertical movement direction. Thereby, the spline shaft 20 can achieve the transmission of the driving force to the horizontal movement mechanism H and the guide for the vertical movement of the support unit 13 without any trouble.
[0048]
In the packaging machine 1, the seal jaws 11 a and 11 b are horizontally moved so as to contact or separate (open / close) by the horizontal movement mechanism H, and are moved up and down together with the support unit 13 by the vertical movement mechanism V. As a result, the seal jaws 11a and 11b execute the box motion as indicated by the signs S and S in FIG. The packaging machine 1 includes a pair of guide rods 45 and 45 for guiding the vertical movement of the support unit 13, and the spline shaft 20 originally provided for driving the horizontal movement mechanism H is the above-described spline shaft 20. The support unit 13 is vertically penetrated in parallel with the pair of guide rods 45 and 45 and functions as a guide rod. Therefore, it is possible to support the support unit 13 at three points and on the surface while achieving the common use of the members, the reduction in the number of parts, and the simplification of the structure without newly installing extra members. 13 is stabilized or the vertical movement is made smooth, and as a result, the support unit 13 and the sealing jaws 11a, 11b are operated at high speeds.
[0049]
FIG. 7 shows the vertical movement mechanism V in a block form. The rotation center (crankshaft 35) of the crank arm 37 is PO, the connection point between the crank arm 37 and the intermediate link 40 is P1, the connection point between the intermediate link 40 and the swing link 39 is P2, and the swing link 39 and the second link are connected. The connection point with the intermediate link 41 is P3, the connection point between the second intermediate link 41 and the support unit 13 is P4, and the fixed swing fulcrum of the swing link 39 (swing shaft 38) is P5. Each is attached. The connection point P1 performs a circular motion around the rotation center PO. The connection points P2 and P3 perform a pendulum motion (arc motion, swing motion) around P5 by the circular motion of the connection point P1. The connection point P4 reciprocates linearly up and down by the pendulum movement of the connection point P3. Accordingly, the support unit 13 and the seal jaws 11a and 11b are moved up and down.
[0050]
As described above, in the packaging machine 1, the vertical movement mechanism V is configured by the crank arm 37 and the two-node link (the intermediate link 40 and the swing link 39) and the like, so that the vertical movement of the support unit 13 and the seal jaws 11 a and 11 b is performed. The raising and lowering can be achieved only by continuously rotating the crank arm 37 in one direction c without stopping. Therefore, at the time of reversing the vertical movement at the top dead center (shown by a solid line in FIG. 7) and the reversing of the vertical movement at the bottom dead center (shown by a broken line) at the support unit 13 and the seal jaws 11a and 11b, It is possible to avoid a sudden speed change or a large impact / load from acting on the servo motor 31 for vertical movement, each of the constituent members 37, 39, 40 and the like. Therefore, it is possible to suppress a decrease in durability of the drive source 31 that moves the support unit 13 and the seal jaws 11a and 11b up and down and the mechanism V thereof.
[0051]
In addition, since the two-bar links 40 and 39 are employed in the vertical movement mechanism V, the vertical stroke of the vertical movement mechanism V (the vertical movement distance of the support unit 13 and the seal jaws 11a and 11b: indicated by symbol L in FIG. 9) is changed. Is also easy. For example, it is only necessary to change the position of the connection point P2 between the links 40 and 39, and it is troublesome to change the rotation circle (turning circle) radius of the connection point P1 by exchanging the crankshaft 35 or the crank arm 37. You don't have to do anything. Therefore, even when the vertical stroke L is increased, it can be handled without using the crank arm 37 having a long length, so that the downsizing of the vertical movement mechanism V is not hindered.
[0052]
In particular, in this packaging machine 1, the force point P2 from the intermediate link 40 to the swing link 39 is located between the fulcrum P5 of the swing link 39 and the action point P3 from the swing link 39 to the support unit 13. The vertical movement distance (vertical stroke L) of the action point P3 or the support unit 13 is reliably larger than the vertical movement distance of the intermediate link 40 or the force point P2 determined from the driving range of the connection point P1.
[0053]
In addition, by adopting a multi-node link with a large number of components in the vertical movement mechanism V, external loads and impacts are dispersed and diluted between each member (for example, 37, 39, 40, 41, etc.). Or is absorbed by mechanical backlash or the like at a large number of connection points (for example, P0 to P5) between the members, and is not directly input / transmitted to the servomotor 31 and the influence thereof is reduced. . Therefore, even if the servo motor 31 with high accuracy is used as the drive source for vertical movement, the concern about the deterioration of the durability or reliability is further reduced.
[0054]
The second joint links 40 and 39, the second intermediate link 41, the crank arm 37, and the like are arranged so as to extend in the front-rear direction. That is, as shown in FIG. 2, the two-node links 40, 39, etc. are arranged in the vertical plane N perpendicular to the vertical plane M including the seal jaws 11a, 11b. By doing so, the constituent members of the vertical movement mechanism V can be positioned on the side of the sealing jaws 11a and 11b and on the rear side instead of the vertical direction. For example, as in this embodiment, the two-links 40 and 39 are provided. The vertical movement mechanism V and the servo motor 31 that are included are accommodated in the packaging machine body 100, while the seal jaws 11 a and 11 b can be exposed to the outside of the packaging machine body 100 in accordance with the position of the tube 2. As a result, the working space around the sealing jaws 11a and 11b can be widened. In particular, the upper and lower spaces of the sealing jaws 11a and 11b become free spaces, and the cylindrical film F extending vertically and the vertical moving mechanism V Interference with components and the like can be avoided. The reason why such an arrangement is possible is that the number of constituent members of the vertical movement mechanism V is large, and the distance between the seal jaws 11a and 11b and the servo motor 31 becomes long, resulting in excellent layout. Yes.
[0055]
Further, a plurality of sets (two in the left and right sides of the vertical walls 36, 36 in this embodiment) of the two-links 40, 39, the second intermediate link 41, the crank arm 37, and the like are provided. That is, a plurality of crank-link mechanisms constituting the vertical movement mechanism V are provided. By doing so, the share of the load and impact from the outside is reduced in each set, and from this point, the decrease in the durability of the vertical movement mechanism V is further suppressed.
[0056]
In FIG. 8, the opening / closing operation | movement of the jaws 11a and 11b, the up-and-down operation | movement, and the rotation operation | movement of the crank arm 37 were shown with the time chart. Since the packaging machine 1 employs a crank-link mechanism as the up-and-down movement mechanism V, the vertical position of the support unit 13 and the drive amount of the servo motor 31, for example, when a rack-pinion mechanism is employed. Or the relationship with the angle of the crank arm 37 is not linear. Therefore, it is an important concern to simplify the control of the vertical movement of the seal jaws 11a and 11b as much as possible.
[0057]
Moreover, in this packaging machine 1, if the conveyance speed of the cylindrical film F is changed during one-cycle operation, an operation failure such as a shift of the printing position or the cutting position occurs. Is transported continuously at a constant speed. At least during the horizontal sealing period TS (time t2 to t4) in which the sealing jaws 11a and 11b are in contact with the tubular film F and are in contact with each other with the tubular film F interposed therebetween, the support unit 13 and the sealing jaws 11a and 11b are used. Is moved at a constant speed downward at the same speed as the conveying speed of the tubular film F.
[0058]
In the time chart of FIG. 8, for the sake of convenience, the main operation until the rotation stops (time te) after the crank arm 37 that has stopped rotating starts rotating (time ts) and the packaging operation is performed twice. Is shown. The crank arm 37 stops at the position indicated by the reference numeral. That is, the position force is the starting point of rotation of the crank arm 37. This rotation starting point is at an intermediate point (time t6) of the upward movement period T2 (time t5 to t1) of the seal jaws 11a and 11b.
[0059]
When the crank arm 37 rotates once, the support unit 13 goes around the vertical movement path once. That is, it is a one-cycle operation C (in FIG. 8, it happens to point between time t1 and t1). The seal jaws 11a and 11b are in contact with each other and perform horizontal sealing (TS: time t2 to t4) during the downward movement period T1 (time t1 to t5). Then, when the horizontal seal is finished (time t4) and reaches the bottom dead center (time t5), it shifts upward while being separated from each other (T2: time t5 to t1), and passes through the top dead center ( At time t1), the horizontal seal start point is returned again (time t2).
[0060]
At the start of the rotation of the crank arm 37, the rotation speed (drive speed) of the vertical movement servomotor 31 increases from zero to a predetermined speed between times ts and tx. At time tx, the crank arm 37 is in the position indicated by the reference sign. Next, during the time tx to t1, the rotation speed of the servo motor 31 is maintained at a predetermined speed. At time t1, the crank arm 37 is at the position indicated by the reference symbol K, and the support unit 13 is at the top dead center (the position indicated by the solid line in FIG. 7).
[0061]
Next, between the times t1 and t2, the rotation speed of the servo motor 31 slightly increases. This is because the downward movement speed of the support unit 13 is brought close to the conveyance speed of the tubular film F. At time t2, the crank arm 37 is in the position indicated by the reference symbol. At this time, the sealing jaws 11a and 11b come into contact with each other, and horizontal sealing starts.
[0062]
Next, during the time t2 to t3, the rotation speed of the servo motor 31 decreases substantially along a sine wave curve. This is to make the downward movement speed of the support unit 13 coincide with the conveyance speed of the tubular film F in the first half of the horizontal sealing period T. At time t3, the crank arm 37 is in the position indicated by the symbol U (the position indicated by the dotted line in FIG. 7). This is almost the midpoint of the horizontal sealing period TS (time t2 to t4).
[0063]
Next, during the time t3 to t4, the rotation speed of the servo motor 31 increases along a sine wave curve. This is because the lower moving speed of the support unit 13 is made to coincide with the conveying speed of the tubular film F in the second half of the horizontal sealing period T. At time t4, the crank arm 37 is in the position indicated by the reference sign. At this time, the sealing jaws 11a and 11b start to separate from each other, and the horizontal sealing is finished.
[0064]
Next, during the time t4 to t5, the rotation speed of the servo motor 31 decreases to a predetermined speed. At time t5, the crank arm 37 is at the position indicated by the reference character S, and the support unit 13 is at the bottom dead center (the position of the broken line in FIG. 7). Next, during the period from time t5 to t1 of the next cycle, the rotation speed of the servo motor 31 is maintained at a predetermined speed. Then, the next one-cycle operation is repeated again from time t1. At this time, the crank arm 37 passes through the rotation starting point at an intermediate point (time t6) of the upward movement period T2 (time t5 to t1).
[0065]
On the other hand, when the rotation of the crank arm 37 is stopped, the rotation speed of the servo motor 31 is maintained at a predetermined speed during the time t5 to ty. At time ty, the crank arm 37 is in the position indicated by reference numeral. Next, during the time ty to te, the rotation speed of the servo motor 31 decreases from a predetermined speed to zero, and the crank arm 37 stops at the rotation start point at the time te. At this time, the seal jaws 11a and 11b are located at the midpoint of the upward movement path in a state of being separated from each other.
[0066]
In the above, the vertical movement speeds of the seal jaws 11a and 11b are not constant except for the seal period TS (time t2 to t4), and for example, change in a complicated manner including a sine wave component. However, since the sealing jaws 11a and 11b are not in contact with the tubular film F except during the sealing period TS, the moving speed of the jaws 11a and 11b and the conveying speed of the tubular film F do not match. It does n’t matter. On the other hand, during the sealing period TS (time t2 to t4), the rotation of the servo motor 31 is controlled so that the downward movement speed of the sealing jaws 11a and 11b is the same as the conveyance speed of the tubular film F. That is, even during one rotation of the crank arm 37, completely different control is performed between the downward movement T1 and the upward movement T2 of the sealing jaws 11a and 11b.
[0067]
Therefore, the rotation starting point of the crank arm 37 is set at the intermediate point of the upward movement T2 of the sealing jaws 11a and 11b. Thereby, even when controls of completely different modes are mixed when the rotation of the crank arm 37 is started and when the rotation is stopped, the controls are symmetrical to each other, which is advantageous because the control is simplified. . This is apparent from the time variation of the drive speed of the servo motor 31 in FIG. That is, the time change of the drive speed of the servomotor 31 is symmetrical on the left side (rotation start side) and the right side (rotation stop side) with respect to the time t6.
[0068]
For example, the control performed while the crank arm 37 is rotated approximately 180 ° at the start of rotation is approximately as follows. First, after the rotational speed of the servo motor 31 is increased to a predetermined speed (time ts to tx), the second half of the control at the time T2 when the seal jaws 11a and 11b are moved upward is performed (time tx to t1) and then downward The first half of the control at the time of movement T1 is performed (time t1 to t3). On the other hand, the control performed while the crank arm 37 is rotated by approximately 180 ° when the rotation is stopped is as follows. First, after the second half of the control of T1 when the seal jaws 11a and 11b are moved downward (time t3 to t5), the first half of the control of T2 during the upward movement is performed (time t5 to ty), and then the servo motor. The rotational speed of 31 is reduced to zero (time ty to te). In this case, the control from time ts to tx and the control from time ty to te, the control from time tx to t1 and the control from time t5 to ty, and the control from time t1 to t3 and the control from time t3 to t5 are the same or Symmetric.
[0069]
Next, this vertical movement mechanism V is provided with a known quick return mechanism. As a result, the rotation angle θ2 of the crank arm 37 when the support unit 13 moves upward T2 is smaller than the rotation angle θ1 when the support unit 13 moves downward T1. Of course, the downward movement amount and the upward movement amount of the support unit 13 are the same. As a result, the drive amount of the servo motor 31 and therefore the rotation amount of the crank arm 37 can be smaller during the upward movement T1 than during the downward movement T2, so that the support unit 13 can be increased correspondingly while taking a longer horizontal sealing period TS. It is possible to quickly return to the top dead center or the horizontal seal start point to prepare for the next horizontal seal.
[0070]
That is, even if the servo motor 31 does not control the rotational speed of the crank arm 37, the support unit 13 and the seal jaws 11a and 11b can be operated in a preferable manner by mechanical action. This also contributes to simplification of control of the servo motor 31 or the crank arm 37. In this case, the quick return mechanism is achieved by the layout of the crank arm 37, the links 39 to 41, and the like.
[0071]
As described above, in the packaging machine 1, in order to simplify the vertical movement control of the seal jaws 11a and 11b as much as possible, the relationship between the vertical position of the support unit 13 and the drive amount of the servo motor 31 is determined. It is stored in advance in a memory (not shown) of the control unit, the relationship is called as necessary, and the servo motor 31 is controlled based on the relationship. As described above, for example, during the period TS in which the sealing jaws 11a and 11b laterally seal the tubular film F, the servo motor is set so that the downward moving speed of the support unit 13 coincides with the conveying speed of the tubular film F. 31 is controlled. Accordingly, the vertical movement of the support unit 13 can be controlled by patterning and simplifying, and the vertical movement speed of the support unit 13 can be easily changed to various speeds. Therefore, the support unit 13 or the sealing jaws 11a and 11b can be easily moved at the same speed as the transport speed of the tubular film F.
[0072]
In this case, the relationship between the vertical position of the support unit 13 and the drive amount of the servo motor 31 can be derived using various mechanical parameters of the vertical movement mechanism V as follows, for example. That is, the fixed coordinates (xo, yo: in side view) of the rotation center PO of the crank arm 37, the coordinates of the action point P1 of the crank arm 37, the coordinates of the force point P2 of the swing link 39, and the action point P3 of the swing link 39. , The coordinates of the force point P4 of the support unit 13 (x coordinate is fixed), the fixed coordinates of the fulcrum P5 of the swing link 39, and the lengths between various connecting points (P0-P1, P1-P2, P5-P2, P5) -P3, P3-P4), an angle formed by the crank arm 37 and the horizontal plane, an angle formed by the swing link 39 and the horizontal plane, and the like. Further, such a relationship is set to several tens of points every several milliseconds (msec) on the vertical movement path of the support unit 13, that is, per one vertical stroke L.
[0073]
In accordance with this, the relationship between the front and rear positions of the seal jaws 11a and 11b and the drive amount of the servo motor 23 is stored in advance in the memory of the control unit, and the relationship is called up as necessary. Based on this, the servomotor 23 may be controlled (jaw opening / closing control). The relationship in that case can be derived using, for example, various mechanical parameters of the horizontal movement mechanism H as follows. That is, the fixed coordinates (in plan view) of the rotation center 20 of the crank 21, the angle between the crank 21 and the straight line in the left-right width direction, the force point of the front jaw link 22 a (the connection point between the front jaw link 22 a and the crank 21). Coordinates, coordinates of the operating point of the front jaw link 22a (the connecting point between the front jaw link 22a and the connecting base 17), coordinates of the operating point of the front jaw 11a (the intermediate point in the left-right longitudinal direction of the jaw 11a), rear The coordinates of the force point of the side jaw link 22b (the connection point between the rear jaw link 22b and the crank 21), the action point of the rear jaw link 22b (the connection between the rear jaw link 22b and the rear jaw base 12b) Point), the coordinates of the action point of the rear jaw 11b (the intermediate point in the left-right longitudinal direction of the jaw 11b), and the like.
[0074]
In that case, various mechanical parameters as described above may be variable. If it does so, the length of each link 22a, 22b, 39-41, the position of each fulcrum, a force point, an action point, etc. can be changed, and the position of the up-down direction of the seal jaws 11a, 11b, the position of the front-back direction, the up-down direction It is possible to change the movement stroke L, the front-rear movement stroke, and the like. As a result, for example, the position and height of the top dead center and the bottom dead center of the seal jaws 11a and 11b can be changed as appropriate, and the lengths of various bags X can be accommodated. Contributes to improved performance.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the vertical movement mechanism of the seal jaw is a crank arm rotated by a servo motor, and the two-joint link that converts the rotation of the crank arm into the linear reciprocating motion of the seal jaw in the vertical direction. Therefore, it is possible to suppress a decrease in durability of the servo motor as a drive source and the vertical movement mechanism. At the same time, control and simplification of servo motor control is achieved with both software and hardware, ensuring control accuracy and reliability. The present invention is expected to be widely used for a box motion type vertical bag making and packaging machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic right side view showing a main part of a vertical bag making and packaging machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken along the arrow line in FIG. 1;
FIG. 3 is a partial cutaway view taken along the line II in FIG. 1;
FIG. 4 is a plan view of the lateral sealing device in a state where the sealing jaws are in contact with each other (closed).
FIG. 5 is a right side view of the horizontal sealing device in a state where the sealing jaw is lowered to the bottom dead center.
FIG. 6 is a schematic enlarged longitudinal sectional view showing an engaging portion between a spline shaft and a support unit.
FIG. 7 is a block operation diagram of the vertical movement mechanism.
FIG. 8 is a time chart of main operations of the packaging machine.
[Explanation of symbols]
    1 Vertical bag making and packaging machine
    5 Horizontal sealing device
    11a, 11b Seal jaw (lateral seal member)
    13 Support unit (support member)
    20            Spline shaft (single shaft)
    21            Crank (horizontal movement mechanism)
    22a, 22b  Link (horizontal movement mechanism)
    23            Servo motor for horizontal movement
    31 Servo motor for vertical movement
    37 Crank arm (vertical movement mechanism)
    39-41 link (up and down movement mechanism)
    F Tubular film (wrapping material)

Claims

上下に延びる筒状包材の成形と、該筒状包材への物品の充填と、該筒状包材の縦横のシールとを行う縦型製袋包装機であって、
水平方向に移動して対接することにより前記筒状包材を横シールする一対の横シール部材と、該一対の横シール部材を水平方向に移動自在に支持する支持部材と、該支持部材を上下方向に移動させる上下移動機構と、該上下移動機構を駆動させる上下移動用サーボモータとを備え、且つ、
前記上下移動機構が、前記サーボモータで回転されるクランクアームと、該クランクアームの回転を前記支持部材の上下方向の直線往復運動に変換する２節リンクとを有し、
前記支持部材が、前記一対の横シール部材を水平に移動させる水平移動機構を支持すると共に、該水平移動機構が、前記支持部材を貫通して上下方向に延びる単一の軸に取り付けられたクランクと、該クランクの一方の回転端部に連結された一方の横シール部材を水平移動させるためのリンクと、前記クランクの他方の回転端部に連結された他方の横シール部材を水平移動させるためのリンクとを有し、前記軸が水平移動用サーボモータで正逆方向に回転駆動されることにより一対の横シール部材が同時に相互に逆方向に水平移動して対接離反するように構成されていることを特徴とする縦型製袋包装機。A vertical bag making and packaging machine for forming a cylindrical packaging material extending vertically, filling an article into the cylindrical packaging material, and performing vertical and horizontal sealing of the cylindrical packaging material,
A pair of lateral seal members that laterally seal the cylindrical packaging material by moving in the horizontal direction and making contact with each other, a support member that supports the pair of lateral seal members so as to be movable in the horizontal direction, and the support members being vertically moved A vertical movement mechanism that moves in the direction, and a vertical movement servomotor that drives the vertical movement mechanism, and
The vertical movement mechanism, possess a crank arm that is rotated by the servo motor, and a 2-node link for converting the rotation of the crank arm into a linear reciprocating motion in the vertical direction of the support member,
The support member supports a horizontal movement mechanism that horizontally moves the pair of lateral seal members, and the horizontal movement mechanism is attached to a single shaft that extends vertically through the support member. A link for horizontally moving one lateral seal member connected to one rotating end of the crank, and a horizontal move for the other horizontal seal member connected to the other rotating end of the crank. And the shaft is rotationally driven in the forward and reverse directions by a horizontal movement servo motor, so that the pair of lateral seal members are horizontally moved in opposite directions at the same time and are separated from each other. vertical bag packaging machine characterized in that is.

前記２節リンクは、前記横シール部材を含む垂直面と直交する垂直面内に配置され、且つ、該２節リンクと前記クランクアームとの組が複数備えられていることを特徴とする請求項１に記載の縦型製袋包装機。The two-node link is disposed in a vertical plane orthogonal to a vertical plane including the lateral seal member, and a plurality of sets of the two-node link and the crank arm are provided. The vertical bag making and packaging machine according to 1.

前記２節リンクは、一端が前記支持部材に連結され、他端が固定の揺動支点とされた揺動リンクと、一端が前記揺動リンクに連結され、他端が前記クランクアームの回転端部に連結された中間リンクとを有し、前記揺動リンクと中間リンクとの連結点が、揺動リンクの前記揺動支点と、揺動リンクと前記支持部材との連結点との間に位置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型製袋包装機。The two-joint link has one end connected to the support member, the other end fixed to a fixed swing fulcrum, one end connected to the swing link, and the other end connected to the rotation end of the crank arm. An intermediate link connected to the portion, and a connection point between the swing link and the intermediate link is between the swing support point of the swing link and a connection point between the swing link and the support member. The vertical bag making and packaging machine according to claim 1, wherein the vertical bag making and packaging machine is located.

前記支持部材の上下方向の位置と前記サーボモータの駆動量との関係を記憶する記憶手段と、該記憶手段で記憶された前記関係に基づいて前記サーボモータを制御する制御手段とが備えられ、前記制御手段は、横シール部材が筒状包材を横シールする期間中は前記支持部材の上下方向の移動速度が前記筒状包材の搬送速度に一致するように前記サーボモータを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型製袋包装機。Storage means for storing the relationship between the vertical position of the support member and the drive amount of the servo motor, and control means for controlling the servo motor based on the relationship stored in the storage means, The control means controls the servo motor so that the vertical movement speed of the support member coincides with the conveyance speed of the cylindrical packaging material during a period in which the lateral sealing member laterally seals the cylindrical packaging material. The vertical bag making and packaging machine according to claim 1 or 2.

前記支持部材の上下方向の位置を決定する前記上下移動機構の機械的パラメータは可変とされていることを特徴とする請求項４に記載の縦型製袋包装機。The vertical bag making and packaging machine according to claim 4, wherein mechanical parameters of the vertical movement mechanism for determining the vertical position of the support member are variable.

前記クランクアームの１回転により前記支持部材が上下に１回移動するように構成され、前記クランクアームの回転の起点が、前記支持部材が上方移動するときの中間点に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型製袋包装機。The support member is configured to move up and down once by one rotation of the crank arm, and the starting point of rotation of the crank arm is set to an intermediate point when the support member moves upward. The vertical bag making and packaging machine according to claim 1 or 2.

前記クランクアームの１回転により前記支持部材が上下に１回移動するように構成され、前記支持部材が上方移動するときのクランクアームの回転角が下方移動するときの回転角よりも小さくなるように、前記上下移動機構に早戻し機構を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型製袋包装機。The support member is configured to move up and down once by one rotation of the crank arm, and the rotation angle of the crank arm when the support member moves upward is smaller than the rotation angle when the support member moves downward. The vertical bag making and packaging machine according to claim 1, wherein a quick return mechanism is provided in the vertical movement mechanism.