JP3930492B2 - 縦型充填包装機および包装袋の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、充填物が封入された包装袋を製造する縦型充填包装機および包装袋の製造方法に関する。

従来、液体あるいはペースト状の充填物を袋詰めするのに縦型充填包装機が用いられている（例えば特許文献１参照）。

図１３は、同文献に示された従来の縦型充填包装機の一例を示す図である。

縦型充填包装機１０１は、シート状フィルム１６１を製袋ガイド１０５によって筒状とし、その重ね合せ面を縦シール機構１０６で熱シールすることにより形成した筒状フィルム１６０内に充填物を投入して包装袋を製造するものである。

縦型充填包装機１０１は、筒状フィルム１６０を下方に搬送するためのフィルム送りローラ１０７と、筒状フィルム１６０内に充填物を投入する投入ノズル１０８と、筒状フィルム１６０を扁平に押しつぶして扁平部１６０ａを形成する一対のシゴキローラ１２５と、その扁平部１６０ａを筒状フィルム１６０の幅方向に熱シールする横シール機構１３０と、横シール機構１３０によって熱シールされた横シール部を切断するカッター１４１を内蔵した切断機構１４０を有している。なお、熱シール機構１３０による熱シール動作は「横シール」とも呼ばれる。

このように構成された縦型充填包装機１０１の動作の一例について説明する。

まず、下端が熱シールされた状態の筒状フィルム１６０内に投入ノズル１０８から充填物を投入する。次いで、一対のシゴキローラ１２５を用いて、筒状フィルム１６０の、投入された充填物が存在する部位を挟み込み充填物を分割する。そして、シゴキローラ１２５を回転駆動することにより、扁平部１６０ａを形成しながら筒状フィルム１６０を下方に搬送する。次いで、搬送を停止した状態で横シール機構１３０の一対の部材で扁平部を１６０ａを熱シールする。次いで、その熱シール動作により形成された横シール部がカッター１４１の高さとなるまで、筒状フィルム１６０を再度下方に搬送する。次いで、カッター１４１を用いて熱シール部を切断することにより、１つの包装袋が製造される。

図１４を参照して縦型充填包装機１０１の他の動作例について説明する。

まず、図１４（ａ）に示すように、下端が熱シールされた筒状フィルム１６０内に投入ノズル１０８から充填物を充填する。図示するように、筒状フィルム１６０の下端は、前回の製造工程で製造された包装袋が切り分けられた位置となっており、カッター１４１の刃先と同じ高さとなっている。また、後述する横シール工程で熱シールされる部位Ａはシゴキローラ１２５より上方に位置している。

次いで、図１４（ｂ）に示すように、充填物の液面がシゴキローラ１２５より下方となるまで筒状フィルム１６０を下方に搬送する。

次いで、図１４（ｃ）に示すように、一対のシゴキローラ１２５で筒状フィルム１６０の充填物の液面より上方の部位を挟み込み、シゴキローラ１２５を回転駆動することにより扁平部１６０ａを形成しながら筒状フィルムを下方に搬送する。この搬送動作は、熱シールされる部位Ａが横シール機構１３０の高さとなるまで行われる。

その後、熱シール機構１３０を用いて筒状フィルム１６０をその幅方向に熱シールし、筒状フィルム１６０を再度下方に搬送して切断機構１４０を用いて筒状フィルム１６０を切断することによって１つの包装袋が製造される。
特開平５−３１９７０８号公報

しかしながら、従来の包装機を、上述したように、一対のシゴキローラで筒状フィルムの充填物が存在している部位を挟み込むように動作させた場合、充填物がほとんど存在しない扁平部を比較的良好に形成することはできるが、充填物が存在している部位を挟み込んでいる以上、扁平部から充填物を完全に除去することは困難である。扁平部には毛管現象により多少の充填物が残ってしまうからである。

一方、図１４に示すように、一対のシゴキローラ１２５で充填物の存在していない部位を挟み込む動作の場合、扁平部１６０ａに充填物が残ることはない。しかしながら、図１４（ａ）に示すように、筒状フィルム１６０内に充填物を投入する際、充填物が上方に跳ね上がり、熱シールされる部位Ａに付着してしまうことがある。この問題は、粘性の低い充填物を投入する場合や、高速で充填物を投入する場合に特に発生しやすい。

熱シールされる部位に充填物が残っている場合であっても、多くの場合は包装袋の製造に支障をきたさないが、例えば、充填物が微小な粒状の固形物を含むような場合、その固形物が横シール部に噛み込まれる可能性があり、包装袋の品位低下の原因や横シール不良の原因となる。

また、図１４の動作では、一対のシゴキローラ１２５で充填物の液面の上方を挟み込むようにしているため、製造する包装袋には空気が混入してしまう。食品等を充填物として包装する場合、このような混入空気は食品を腐敗させる原因となるため、混入空気は最小限に抑えられていることが好ましい。

そこで本発明の目的は、横シールする部位に充填物が付着することを防止して、横シール部を良好に形成することが可能な縦型充填包装機および包装袋の製造方法を提案することにある。また、本発明の他の目的は、そのように横シール部を良好に形成することができ、かつ、包装袋内に混入する空気を最小限に抑えることが可能な縦型充填包装機および包装袋の製造方法を提案することにある。

上記目的を達成するため、本発明の包装袋の製造方法は、投入ノズルの下端から筒状フィルム内に充填物を投入し、前記充填物が投入された前記筒状フィルムをその幅方向に熱シールすることによって前記充填物が封入された包装袋を製造する包装袋の製造方法であって、前記筒状フィルムを間において対向配置された一対の部材を用い、前記筒状フィルムの熱シールされる部位を前記一対の部材より略上方に位置させた状態で、前記筒状フィルムと前記投入ノズルの下端側の外周とを一体に挟み込む工程と、前記一対の部材で前記筒状フィルムを挟み込んだ状態で、前記投入ノズルの前記下端から前記筒状フィルム内に、投入後の液面が前記一対の部材よりも下方に位置する量の前記充填物を投入する工程と、前記充填物の投入後、前記熱シールされる部位が前記一対の部材より下方となるまで前記筒状フィルムを搬送する工程と、前記筒状フィルムの搬送後、前記熱シールされる部位を前記筒状フィルムの幅方向に熱シールする工程とを有し、前記筒状フィルムを搬送する工程は、前記一対の部材より下方で前記筒状フィルムを間において対向配置された一対の扁平部形成ローラで、投入された前記充填物の液面より上方であって前記熱シールされる部位より下方の前記筒状フィルムの部位を挟み、前記筒状フィルムに扁平部を形成しながら前記筒状フィルムを下方に搬送することを含む。

本発明の包装袋の製造方法によれば、一対の部材で筒状フィルムと投入ノズルの下端側の外周とを一体に挟み、かつ、熱シールされる部位をその一対の部材より上方に位置させた状態で、筒状フィルム内に充填物を投入するものであるため、充填物投入時に充填物が筒状フィルム内で跳ね上がったとしても熱シールされる部位に付着することはない。その後、筒状フィルムを、熱シールされる部位が前記一対の部材より下方となるまで搬送し、充填物の付着が防止された前記熱シールされる部位を横シールすることにより包装袋が製造される。このように充填物の付着が防止された部位を横シールするものであるため、横シール部は、充填物が噛み込まれることがなくシール不良が発生しにくい良好なものとなる。

また、製造方法の筒状フィルムを搬送する工程は、前記一対の部材より下方で前記筒状フィルムを間において対向配置された一対の扁平部形成ローラで、投入された前記充填物の液面より上方であって前記熱シールされる部位より下方の部位を挟み込み、扁平部形成ローラを回転駆動することで、前記筒状フィルムに扁平部を形成しながら前記筒状フィルムを下方に搬送することを含むことにより、筒状フィルムの熱シールされる部位を扁平に押しつぶした状態で熱シールすることができるため、横シール部にしわ等が発生することが抑えられる。また、この場合、一対の扁平部形成ローラは、投入された充填物の液面と熱シールされる部位との中間位置を挟み込むため、熱シールされる部位に投入した充填物が接触することがない。

また、上記本発明の製造方法は、扁平部を形成しながら前記筒状フィルムを搬送した後、前記横シールする工程に先だって、前記一対の扁平部形成ローラで挟まれることによって略密閉状態とされた前記筒状フィルム内に混入した空気を押し出す工程をさらに有するものであってもよい。上記のように、一対の扁平部形成ローラを、投入された充填物の液面より上方を挟み込むように駆動した場合、筒状フィルム内には空気が混入されてしまう。そこで、その混入空気を押し出す工程をもうけることにより、製造される包装袋に含まれる空気の量は最小限に抑えられる。

また、上記本発明の製造方法は、横シールする工程によって熱シールされた横シール部を切断する工程をさらに有するものであってもよく、これにより、包装袋が１つずつ切り分けられる。さらに、上記本発明の製造方法は、前記熱シールする工程に先だって、前記熱シールされる部位の近傍に位置する前記筒状フィルムの両端部をその幅方向外側に引っ張る工程をさらに有するものであってもよく、これにより、熱シールされる部位の近傍におけるしわ等の発生が抑えられるため、横シール部がさらに良好に形成される。

本発明の縦型充填包装機は、筒状フィルムを間において対向配置され、前記筒状フィルムを挟みつつ回転することにより前記筒状フィルムに扁平部を形成しながら前記筒状フィルムを下方に搬送する一対の扁平部形成ローラと、前記一対の扁平部形成ローラより下方に配置され、前記筒状フィルムに形成した前記扁平部をその幅方向に熱シールする横シール機構と、前記一対の扁平部形成ローラが前記筒状フィルムを挟んでいない状態で、前記筒状フィルムを下方に搬送する搬送機構と、下端が前記一対の扁平部形成ローラより上方となるように配置され、前記下端から前記筒状フィルム内に充填物を投入する投入ノズルと、前記筒状フィルムを間において対向配置され、前記筒状フィルムと前記投入ノズルの下端側の外周とを一体に挟み込む一対の部材を備えた液ハネ防止機構とを有し、前記投入ノズルから前記筒状フィルム内に投入される前記充填物の量は、前記筒状フィルム内に投入された前記充填物の液面が前記液ハネ防止機構の前記一対の部材よりも下方に位置する量であり、前記搬送機構は、前記筒状フィルム内における前記充填物の液面が前記一対の扁平部形成ローラよりも下方に配置され、かつ前記筒状フィルムの熱シールされる部位が前記一対の扁平部形成ローラよりも上方に配置される位置まで前記筒状フィルムを搬送する。

このように構成された本発明の縦型充填包装機によれば、上記本発明の包装袋の製造方法を実施することができ、充填物が噛み込まれることのない良好な横シール部を有する包装袋を製造することが可能である。

また、上記本発明の縦型充填包装機は、一対の扁平部形成ローラで挟まれることによって略密閉状態とされた筒状フィルム内に混入した空気を記横シール機構による横シール動作に先だって押し出すための、一対の扁平部形成ローラより下方に配置された脱気機構をさらに有するものであってもよい。また、横シール機構より下方に配置され、前記横シール機構によって形成された熱シール部を切断する切断機構をさらに有するものであってもよい。また、横シール機構による熱シール動作に先だって、前記横シール機構によって熱シールする部位の近傍に位置する前記筒状フィルムの両端部をその幅方向外側に引っ張る張力付与機構をさらに有するものであってもよい。

なお、「液ハネ防止機構」とは、液状の充填物のみではなくペースト状の充填物の跳ね上がりも防止するものである。

本発明の縦型充填包装機および包装袋の製造方法によれば、液ハネ防止機構の一対の部材を用いて筒状フィルムと投入ノズルとを一体に挟み、かつ、熱シールされる部位をその一対の部材より上方に位置させた状態で、充填物の投入動作を行うことにより、充填物投入時に、熱シールされる部位に充填物が付着することがない。このようにして充填物の付着を防止した熱シールされる部位を熱シールすることにより充填物が噛み込まれることのない良好な横シール部を形成することができる。

また、熱シールされる部位に、投入した充填物が接触することを防止するため、一対の扁平部形成ローラを、投入された充填物の液面より上方を挟み込むように駆動した場合であっても、脱気機構を用いてその空気を押し出すことにより、包装袋内に混入する空気を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による縦型充填包装機１の構成を模式的に示す図である。

縦型充填包装機１は、不図示の製袋ガイドによって筒状とされたシート状フィルム６１の重ね合わせ面を長手方向に熱シールして筒状フィルム６０を形成する縦シール機構６と、筒状フィルム６０を下方に搬送するためのフィルム送りベルト７と、筒状フィルム６０内に充填物を投入する投入ノズル８と、投入ノズル８から充填物を投入する際に駆動される液はね防止機構２０と、筒状フィルム６０を扁平に押しつぶして扁平部６０ａを形成する一対の扁平部形成ローラ２５と、その扁平部６０ａを横シールすると共にその横シール部を切断して包装袋を切り分ける横シール・切断機構３０と、充填物が投入された筒状フィルム６０内に混入した空気を押し出すための脱気機構４０と、脱気機構４０を駆動する際に筒状フィルム６０の底部を保持する袋保持板５１とを有している。

なお、縦シール機構６およびフィルム送りベルト７は、この種の縦型包装機に使用される一般的なものであるため、その詳細な説明は省略する。

投入ノズル８は、筒状フィルム６０内に液状またはペースト状の充填物を投入するためのものであり、筒状フィルム６０の搬送路内に配置されている。投入ノズル８の下端は、液ハネ防止機構２０とほぼ同じ高さとなっている。これにより、後述するように、液ハネ防止機構２０の液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂによって投入ノズル８の下端を挟み込むことが可能となっている。なお、投入ノズル８は、筒状フィルム６０内に充填物を均一に投入できるように、断面形状が略円筒形となっている筒状フィルム６０の搬送路と同軸となるように設けられている。

本実施形態の投入ノズル８は充填物を間欠的に投入するものであり、図２に示すように、その下端側が弁構造となっている。すなわち、充填物を移送するための投入ノズルパイプ８ａ内に、上下移動自在に構成された開閉弁８ｃが設けられており、この開閉弁８ｃを移動させて投入ノズルパイプ８ａの開口部８ｂを開閉することにより、充填物の投入動作が制御されるようになっている。

図３は、液ハネ防止機構２０の構成を示す側面図であり、図４は、同じく液ハネ防止機構２０の構成を示す上面図である。

液ハネ防止機構２０は、図３、図４に示すように、筒状フィルム６０の搬送路を間において対向配置された一対の液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂを有している。

液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂは、その中央付近に包囲部２３ａ、２３ｂが形成され、包囲部２３ａ、２３ｂの両側は平板状となっている。包囲部２３ａ、２３ｂは、液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂを前進させたときに、投入ノズル８の外周に沿って投入ノズル８を包囲するような形状となっている。詳細には、前進させたときに、投入ノズル８の外周との距離が一定となるような形状となっている。

各液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂはそれぞれ、エアシリンダ２２ａ、２２ｂのアーム部の先端に取り付けられている。これにより、エアシリンダ２２ａ、２２ｂを駆動することによって、液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂが、筒状フィルム６０の搬送方向に直交する方向（図示水平方向）に移動して、図４のように、実線で示す位置と一点鎖線で示す位置とをとるように構成されている。

このように構成された液ハネ防止機構２０は、投入ノズル８から筒状フィルム６０内に充填物を投入する際に、液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂを前進位置として使用するものである。液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂを前進させると、筒状フィルム６０は、液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂ同士によって、および、投入ノズル８の外周と各液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂによって挟まれて略密閉状態となる。このとき、投入ノズル８の下端の開口部８ａは略密閉状態となったその筒状フィルム６０内に開口するため、充填物の投入動作が阻害されることはない。本実施形態の縦型充填包装機１の充填物の投入動作は、後述するように、横シールされる部位を液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂより上方とした状態で行われる。したがって、投入動作の際に充填物が跳ね上がったとしても、筒状フィルム６０は液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂで挟まれて略密閉状態とされているため、充填物が熱シールする部位まで跳ね上がり付着することはない。

また、このような機構を備えていない従来の包装機では、例えば、跳ね上がりが起こりやすい低粘性の充填物を投入する場合には投入速度を落として充填物を投入する必要があったが、本実施形態では液ハネ防止機構２０が設けられているため、充填物を高速で投入したとしても熱シールされる部位に充填物が付着するという問題は生じない。したがって投入動作の高速化が可能であり、その結果、１つの包装袋を製造するサイクルタイムの短縮化が実現される。

扁平部形成ローラ２５は、投入ノズル８の下端より下方で、筒状フィルム６０の搬送路を間において対向配置されている。扁平部形成ローラ２５は、この種の包装機に一般的に使用されるシゴキローラと同様に構成されており、筒状フィルム６０を挟み込んで回転することにより筒状フィルム６０を押しつぶして扁平部６０aを形成する部材である。したがって、筒状フィルム６０を全幅にわたって押しつぶすことができる長さを有していることが好ましい。扁平部形成ローラ２５は、不図示の駆動源により、筒状フィルム６０の搬送方向に直交する方向に進退移動自在に設けられている。また、同じく不図示の他の駆動源により、扁平部形成ローラ２５自体が回転駆動するように構成されている。なお、扁平部形成ローラ２５の回転駆動は、フィルム送りベルト７に同期して行われる。

このように構成された扁平部形成ローラ２５は、筒状フィルム６０内に投入された充填物を分割するように使用されるものではなく、投入された充填物の液面より上方を挟み込むようにして使用されるものである。筒状フィルム６０を挟んだ状態で扁平部形成ローラ２５を回転駆動すると、筒状フィルム６０が扁平部６０aを形成しながら下方に搬送される。扁平部６０ａはその後の工程で横シールされる部位であり、このように扁平部６０ａを横シールする構成とすることにより、横シール部にシワ等が発生することが防止されている。また、扁平部形成ローラ２５は、筒状フィルム６０を押つぶしてその両側縁に折り目を付ける機能も有している。筒状フィルム６０の側縁に折り目を付けない状態で熱シールすると、筒状フィルム６０によっては、図５に示す側縁境界部６０ｂが破損することがある。したがって、本実施形態のように筒状フィルム６０に折り目を付けることは、上記のような問題を起こしやすいフィルムを横シールする際にその破損を防止できる点で好ましい。

横シール・切断機構３０は、図６に示すように、横シールするためのヒータバー３１およびヒータバー受け３２と、それらの直下に配置されたしわ伸ばし機構７０と、横シール部を冷却、切断するための一対の冷却バー３４ａ、３４ｂとを有している。また、筒状フィルム６０を切断するためのカッター３５が冷却バー３４ａ内に設けれられている。

ヒータバー３１およびヒータバー受け３２は、筒状フィルム６０の搬送路を間において対向配置されており、筒状フィルム６０の搬送方向に直交する方向に移動自在に構成されている。ヒータバー３１およびヒータバー受け３２は、不図示の駆動源により駆動され、筒状フィルム６０を挟み込むことが可能となっている。

ヒータバー３１は、筒状フィルム６０を加熱するためのヒータ（不図示）を内蔵している。一方、ヒータバー受け３２のヒータバー３１に対向する面には、シリコーンゴムが貼り付けられている。このようなヒータバー３１とヒータバー受け３２で、筒状フィルム６０の扁平部６０ａを挟み込み、加圧および加熱することにより、筒状フィルム６０の全幅にわたって横シール部６５が形成される。

しわ伸ばし機構７０について、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２の下面図である図７を参照して説明する。なお、しわ伸ばし機構７０は、本出願人によって先に出願された特開２００２−２３４５０４号公報に開示されたものと同様の構成であるので、その詳細な説明は省略する。

しわ伸ばし機構７０は、扁平部形成ローラ２５によって扁平に押しつぶされた筒状フィルム６０に当接して同フィルムを図示白抜き矢印に示すように両側に引っ張るための当接部材７３ａ、７３ｂをそれぞれ一対ずつ備えている。各当接部材７３ａ、７３ｂの前面には、筒状フィルム６０を良好に引っ張ることができるようにゴム等の弾性部材からなるマット７６が貼り付けられている。なお、このマット７６の材質は、筒状フィルム６０を挟んだ状態で矢印方向に引っ張ったときに筒状フィルム６０を延ばしてしまうことのないように、筒状フィルム６０に対する摩擦力が大きすぎないものが選定されている。

各当接部材７３ａ、７３ｂはいずれも同様の構造で取り付けられているため、以下、１つの当接部材７３ａを代表例として説明する。当接部材７３ａは、連結レバー７２の一端に回動自在に支持されており、連結レバー７２の反対側の端部は支持軸７５によって回動自在に支持されている。したがって、連結レバー７２を支持軸７５を中心として回動させると、当接部材７３ａが図示する矢印方向に回動する。また、バネ掛け７１に掛けられた引張コイルバネ７４の他端が、連結レバー７２の先端側に掛けられている。この引張コイルバネ７４とストッパ７７の作用により、しわ伸ばし機構７０の初期状態において、当接部材７３ａが、図示するように他の構造部より筒状フィルム６０側に前進した位置となっている。

このように構成されたしわ伸ばし機構７０は、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２を前進させたときに動作するものである。具体的には、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２を筒状フィルム６０に向かって前進させると、それらが接触する前に、互いに対向する当接部材７３ａ、７３ｂ同士が筒状フイルム６０の両端側を挟持する。この状態でさらにヒータバー３１およびヒータバー受け３２を前進させると、当接部材７３ａ、７３ｂがそれぞれ筒状フィルム６０の外側に向かって筒状フィルム６０と擦れながら移動する。これにより、筒状フィルム６０はしわが除去された状態で保持され、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２によって良好に加圧および加熱される。

冷却バー３４ａ、３４ｂは、図６に示すように、しわ伸ばし機構７０の下方に配置されており、筒状フィルム６０の横シール部６５を挟み込むことで、横シール部６５の熱を冷却バー３４ａ、３４ｂに逃がして冷却するものである。また、一方の冷却バー３４ａには、横シール部６５を切断して包装袋６６を筒状フィルム６０から切り分けるカッター３５が設けられており、反対側の冷却バー３４ｂには、切断動作のために前進したカッター３５を受ける入れるための溝が形成されている。

上記ヒータバー３１およびヒータバー受け３２と、しわ伸ばし機構７０と、一対の冷却バー３４ａ、３４ｂとは不図示の支持部材によって一体に保持されており、筒状フィルム６０の搬送方向に沿って上下方向に一体に移動するように構成されている。図６（ａ）に示す位置は、その可動範囲の下降端位置であり、図６（ｂ）に示す位置は上昇端位置である。

図６（ａ）の下降端位置は、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２が包装袋切断位置Ｌ₁の高さに位置しており、この状態でヒータバー３１およびヒータバー受け３２を駆動することにより熱シールが行われる。一方、図６（ｂ）の上昇端位置は、横シール・切断機構３０全体が上方に移動してカッター３５の刃先が包装袋切断位置Ｌ₁の高さに位置しており、この状態で冷却バー３４ａ、３４ｂおよびカッター３５を駆動することにより横シール部６５の冷却および切断が行われる。なお、「包装袋切断位置Ｌ₁」は、カッター３５で筒状フィルム６０を切り分ける位置を示しており、筒状フィルム６０の搬送方向における横シール部６５の中心に設定されている。

横シール・切断機構３０の上下方向への移動は、精度よく位置決めすることを目的として、サーボモータを駆動源とする不図示の駆動機構によって行われる。

従来、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２と、一対の冷却バー３４ａ、３４ｂとを固定配置し、固定配置されたそれらの構成要素に対して筒状フィルム６０を搬送する間欠的に包装機が知られている。この種の包装機では、まず、ヒータバー３２およびヒータバー受け３２を用いて扁平部６０ａに横シール部６５を形成し、その後、その横シール部６５が一対の冷却バー３４ａ、３４ｂに挟まれる位置となるまで筒状フィルム６０を下方に送り、筒状フィルム６０の搬送を停止した状態で冷却バー３４ａ、３４ｂを用いて横シール部６５を冷却、切断する。

このように筒状フィルム６０側を移動させる従来の構成と、本実施形態のように搬送を停止した状態の筒状フィルム６０に対して横シール・切断機構３０側を移動させる構成とを比較すると、本実施形態の構成の方が比較的位置精度よく位置決めすることが可能である。

この理由は、一般に筒状フィルム６０の搬送は、ベルトコンベアの形態で設けられたフィルム送りベルト７（図１参照）や、回転する一対のローラの形態で設けられたフィルム送りローラ１０７（図１３参照）などによって実施されることが多く、この場合、筒状フィルム６０の送り量にばらつきが生じやすい。また、筒状フィルム６０側を移動させる構成の場合、上述したように、熱シールした後、冷却バー３４ａ、３４ｂの高さまで筒状フィルム６０を再度移動させる必要がある。このように、充填物が投入された筒状フィルム６０を間欠的に下方に送る構成では、投入された充填物の重量が衝撃力として筒状フィルム６０に加わるため、場合によって、筒状フィルム６０が僅かに伸びることがあり、その伸びが筒状フィルム６０の送り量のばらつきの原因となることもある。特に、完全に冷却されていない横シール部６５ではそのような伸びが発生しやすい。

これに対し本実施形態のように、筒状フィルム６０の搬送を停止して、横シール・切断機構３０側を移動させる構成では、横シール・切断機構３０自体を移動させた際の位置ズレは生じるものの、その位置ズレは、横シール・切断機構３０を上下移動させる駆動手段の機械的構造によるものであるため、ズレ量は筒状フィルム６０側を移動させる構成と比較して小さくなる。さらに、本実施形態では、筒状フィルム６０を間欠的に搬送する必要もないため、投入した充填物の重量により筒状フィルム６０が伸びるおそれもない。

なお、図６では、冷却バー３４ａ、３４ｂ同士の距離が、ヒータバー３１とヒータバー受け３２と間の距離と同じになっているが、冷却バー３４ａ、３４ｂ同士の距離をより狭めてもよい。横シール・切断機構３０の上昇端位置では、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２が扁平部形成ローラ２５とほぼ同じ高さとなるため、扁平部形成ローラ２５と干渉しないように、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２を扁平部形成ローラ２５同士の距離より広くする必要がある。一方、冷却バー３４ａ、３４ｂは扁平部形成ローラ２５に干渉することはないため、冷却バー３４ａ、３４ｂ同士の距離を狭めることが可能である。これにより、冷却バー３４ａ、３４ｂの移動距離が短くなるため、高速な駆動が可能となる。

脱気機構４０および袋保持板５１について、図８を参照して以下に説明する。なお、図８では扁平部形成ローラ２５のみを示し、扁平部形成ローラ２５と脱気機構４０との間に配置された横シール・切断機構３０は図示していない。

袋保持板５１は、充填物が投入された筒状フィルム６０の底部を保持するための部材であり、板状部材から構成されている。袋保持板５１は、その片端側が支持軸５１ａによって回動自在に支持されており、不図示の駆動源により図８（ｂ）の実線で示す水平状態と、一点鎖線で示す傾斜状態とをとるように構成されている。袋保持板５１の水平状態は、後述する脱気機構４０による脱気動作、およびその脱気動作の後に行われる横シール・切断機構３０による横シール、切断動作時にとられる状態である。一方、傾斜状態は、袋保持板５１上に保持された１つの包装袋６６を落下させるためにとられる状態である。なお、袋保持板５１ａの下方には、例えばベルトコンベア（不図示）が配置されており、包装袋６６を不図示の収納容器に搬送するように構成されている。

脱気機構４０は、それぞれ筒状フィルム６０の搬送路を間において対向配置された第１の脱気板４１ａ、４１ｂと、第２の脱気板４２ａ、４２ｂとを有している。いずれの脱気板も、筒状フィルムの搬送方向に対して直交する方向に移動自在に設けられており、第１の脱気板４１ａ、４１ｂの駆動源と第２の脱気板４２ａ、４２ｂの駆動源は独立して別個に設けられている。これにより、第１の脱気板４１ａ、４１ｂと、第２の脱気板４２ａ、４２ｂとが独立して駆動可能となっている。

第２の脱気板４２ａ、４２ｂは、充填物が投入された筒状フィルム６０を両側から押圧して筒状フィルム６０内の空気を押し出すための部材であり、その押圧動作を良好に行うことができるように、包装袋６６の大きさに対応した大きさに形成されている。

一方、第１の脱気板４１ａ、４１ｂは、脱気動作の際に筒状フィルム６０内の充填物が上方に押し上げられることを防止するための部材であり、第２の脱気板４２ａ、４２ｂの上方に配置されている。

このように構成された脱気機構４０の動作について説明する。

まず、第１の脱気板４１ａ、４１ｂ同士を、筒状フィルム６０内の空気が上方に逃げることができる程度の隙間をおいて近接させる。次いで、第２の脱気板４２ａ、４２ｂを互いに近接する方向に進行させると、充填物が投入された筒状フィルム６０が両側から押圧され、それに伴って、筒状フィルム６０内の空気が第１の脱気板４１ａ、４１ｂによって挟まれている部位より上方に押し出され、筒状フィルム６０内が脱気される。

なお、この脱気動作において、筒状フィルム６０内の空気を良好に押し出すことができるように、第２の脱気板４２ａ、４２ｂは、その移動距離が調整可能に設けられていることが好ましい。すなわち、包装袋６６の大きさや充填物の量に応じて第２の脱気板４２ａ、４２ｂの移動距離を適宜調整することにより、筒状フィルム６０内の空気が最小となるような脱気動作が行われる。また、第１の脱気板４１ａ、４１ｂ同士を、空気の押し出しが良好に行われる範囲内であって、充填物が上方に押し出されにくい程度に近接させてもよい。もっとも、充填物が第１の脱気板４１ａ、４１ｂより上方まで押し出されたとしても、充填物の液面が図８（ｂ）に示す熱シールされる部位Ａまで達しなければ横シール動作に対して悪影響を与えることはない。

上述のように構成された本実施形態の縦型充填包装機１の包装袋製造動作について、図９〜図１２を参照して以下に説明する。

図９（ａ）に示す初期状態では、前回の製造工程で１つの包装袋の製造が終了し、筒状フィルム６０の下端が熱シールされて包装袋切断位置Ｌ₁に位置している。

また、液ハネ防止機構２０は閉塞状態とされており、筒状フィルム６０は液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂによってほぼ扁平に挟まれて略密閉状態となっている。ただし、筒状フィルム６０は完全に扁平になるわけではなく、投入ノズル８と液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂとによって挟まれた部位は、投入ノズル８の外周に沿って膨らんでいる。

また、扁平部形成ローラ２５、横シール・切断機構３０、脱気機構４０はいずれも開放状態とされ、袋保持板５１は水平状態とされている。横シール・切断機構３０は、その可動範囲の下降端に位置しており、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２が包装袋切断位置Ｌ₁の高さに位置している。後述する横シール工程で横シールされる部位Ａは、液ハネ防止機構２０より上方に位置している。

次いで、図９（ｂ）に示すように、液ハネ防止機構２０を閉塞状態としたまま、投入ノズル８から充填物の投入を開始する。筒状フィルム６０は液ハネ防止機構２０によって挟まれているため、横シールされる部位Ａに充填物が付着することはない。

次いで、図９（ｃ）に示すように、包装袋６６（図１２参照）に封入する一袋分の量の充填物が投入されるまで投入動作を継続する。液ハネ防止機構２０は、この投入動作の途中で開放状態とされる。なお、投入動作は、液ハネ防止機構２０を開放とする際に一旦停止してもよいし、そのまま継続してもよい。

このように投入動作の途中で液ハネ防止機構２０を開放する理由は、筒状フィルム６０内の空気を外部に逃がすためである。液ハネ防止機構２０を閉塞した状態では、上述したように筒状フィルム６０内が略密封状態となっている。したがって、この状態のまま一袋分の充填物を投入しようとすると、筒状フィルム６０内の空気が逃げることができず、充填物を投入するにつれて筒状フィルム６０内が加圧される。このように筒状フィルム６０が加圧されると、筒状フィルム６０が膨らんで変形したり、筒状フィルム６０の下端の熱シール部が破損したりする可能性がある。また、筒状フィルム６０内で加圧されて高圧となった空気が、液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂによって押し狭められた僅かな隙間から押し出されることもある。このように僅かな隙間から空気が押し出される場合、その空気流は高速となり、液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂ同士の隙間付近に充填物が付着していれば、その充填物は空気流によって上方に噴き出されてしまうおそれもある。

また、このように投入動作の途中で液ハネ防止機構２０を開放状態とするものであっても、次のような理由から、熱シールされる部位Ａに充填物が付着する可能性は比較的小さい。本実施形態のように、液ハネ防止機構２０に挟まれてほぼ扁平となっている空の筒状フィルム６０内に充填物を投入する場合、充填物は、その投入動作の開始直後がもっとも跳ね上がりやすい。しかし、ある一定量以上の充填物が既に投入された筒状フィルム６０内に充填物を投入する場合には、充填物はそれほど跳ね上がらない。

なお、本実施形態の液ハネ防止機構２０は、エアシリンダ２２ａ、２２ｂ（図４参照）を駆動源として液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂを移動させるものであるため、開放状態では図９（ｃ）に示すように液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂ同士は完全に開いた状態となる。しかし、駆動源をエアシリンダに代えてサーボモータ等に変更してもよく、サーボモータを用いて液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂ同士の開度を調整できるような構造としてもよい。その場合、液ハネ防止バー２１ａ、２１ｂ同士を完全に開放させるのではなく、筒状フィルム６０内の空気を逃がすのに十分な程度の隙間をおいて近接させた状態とすることが好ましい。これにより、投入動作の後半においても筒状フィルム６０を押し狭めることができ、熱シールされる部位Ａに充填物が付着することがより防止される。

次いで、図１０（ｄ）に示すように、フィルム送りベルト７（図１参照）を駆動して筒状フィルム６０を下方に搬送する。この搬送動作は、投入された充填物の液面が扁平部形成ローラ２５より下方になるまで行われる。

次いで、図１０（ｅ）に示すように、筒状フィルム６０の搬送を停止した状態で、扁平部形成ローラ２５で筒状フィルム６０を挟み込む。このとき、扁平部形成ローラ２５で挟まれた部位より下方の筒状フィルム６０内には所定量の空気が混入する。

次いで、図１０（ｆ）に示すように、扁平部形成ローラ２５を回転駆動することにより、扁平部６０ａを形成しながら筒状フィルム６０を下方に搬送する。なお、このときフィルム送りベルト７も同時駆動されている。この搬送動作は、筒状フィルム６０の底部が袋保持板５１上に保持され、熱シールされる部位Ａがヒータバー３１およびヒータバー受け３２に挟まれる状態となるまで行われる。

次いで、図１１（ｇ）に示すように、筒状フィルム６０の底部を保持した状態で、脱気機構４０を駆動して筒状フィルム６０内に混入した空気を押し出す。

まず、第１の脱気板４１ａ、４１ｂ同士を近接させ、筒状フィルム６０の上部を、空気が逃げることができる程度に押し狭める。また、筒状フィルム６０の搬送のために筒状フィルム６０を挟み込んでいた扁平部形成ローラ２５を互いに離れる方向に僅かに移動させる。これにより、押し出される空気の流路が確保される。

次に、第２の脱気板４２ａ、４２ｂを進行させて、筒状フィルム６０の両側を押圧する。すると、筒状フィルム６０内に混入していた空気が、第１の脱気板４１ａ、４１ｂによって挟まれた部位より上方に押し出される。このとき、第１の脱気板４１ａ、４１ｂ同士を、充填物が押し出されにくい程度に近接させること、および、第２脱気板４２ａ、４２ｂの移動量を適宜調整することにより、充填物が熱シールされる部位Ａまで上昇することが防止されている。

なお、この第１の脱気板４１ａ、４１ｂおよび第２の脱気板４２ａ、４２ｂの駆動のタイミングは、種々変更可能であり、第２の脱気板４２ａ、４２ｂ同士を先に近接させた後、第１の脱気板４１ａ、４１ｂ同士を近接させる制御を行ってもよい。この場合、第２の脱気板４２ａ、４２ｂ同士を近接させると充填物の液面が上昇すると共に筒状フィルム６０内の空気が押し出される。そして、第１の脱気板４１ａ、４１ｂ同士を近接させることにより、筒状フィルム６０内の空気がさらに押し出される。また、第１および第２の脱気板をほぼ同時に近接させるようにしてもよい。

このように、この第１の脱気板４１ａ、４１ｂおよび第２の脱気板４２ａ、４２ｂの駆動のタイミングは種々変更可能であるが、例えば、第１および第２の脱気板をほぼ同時に近接させる制御を行う場合、第２の脱気板４２ａ、４２ｂ同士を近接させる移動速度が高速すぎると、充填物によってはその衝撃によって上方に跳ね上がってしまうおそれがある。したがって、脱気板の駆動のタイミングは充填物の特性等に応じて適宜設定することが好ましく、上記のような跳ね上がりやすい充填物を包装する際には、上述した本実施形態のように、予め第１の脱気板４１ａ、４１ｂ同士を先に近接させることが好ましい。あるいは、第１の脱気板４１ａ、４１ｂを、構造的に、第２の脱気板４２ａ、４２ｂよりも先に近接するように構成し、第１および第２の脱気板をほぼ同時に近接させるようにしてもよい。

次いで、図１１（ｈ）に示すように、横シール・切断機構３０のヒータバー３１およびヒータバー受け３２で筒状フィルム６０を挟み込み、筒状フィルム６０の加圧および加熱を行う。これにより、筒状フィルム６０に横シール部６５が形成される。この横シール動作において、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２の下方に配置されたしわ延ばし機構７０（図７参照）の作用により、筒状フィルム６０の熱シールされる部位Ａはしわのない状態で保持され、結果的に横シールが良好に行われるようになっている。

次いで、図１１（ｉ）に示すように、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２を退避させた後、筒状フィルム６０の搬送を停止したまま、横シール・切断機構３０全体を、カッター３５が包装袋切断位置Ｌ₁の高さとなるまで上昇させる。この上昇移動動作は、上述したようにサーボモータを駆動源として行われるものであるため、横シール・切断機構３０全体は比較的位置精度よく位置決めされる。

次いで、図１２（ｊ）に示すように、冷却バー３４ａ、３４ｂで横シール部６５を挟み込み横シール部６５を冷却する。また、冷却バー３４ａ内に設けられたカッター３５を前進させて包装袋６６を筒状フィルム６０から切り分ける。

なお、このカッター３５による切断動作のタイミングは、筒状フィルム６０の材質や横シール部６５の大きさなどを考慮して適宜設定することが好ましい。例えば、横シール部６５の冷却にそれほど時間を必要としない場合であれば、冷却バー３４ａ、３４ｂを閉塞すると同時にカッター３５を駆動してもよい。また、横シール部６５の冷却に十分な時間が必要な場合には、冷却バー３４ａ、３４ｂを閉塞した後、所定時間経過後にカッター３５を駆動するようにしてもよい。

次いで、図１２（ｋ）に示すように、冷却バー３４ａ、３４ｂを退避させること、冷却バー３４ａ、３４ｂによる保持が解除された包装袋６６が袋保持板５１上に落下する。そして、袋保持板５１を傾斜状態とすることにより、包装袋６６が下方に落下する。

次いで、図１２（ｌ）に示すように、横シール・切断機構３０をはじめとする各構成要素を図９（ａ）に示す初期状態の位置に戻す。すなわち、上昇端位置となっていた横シール・切断機構３０を下降端位置に戻し、脱気動作のために僅かな隙間をおいて近接していた扁平部形成ローラ２５を開放状態とし、袋保持板５１を水平状態に戻し、液ハネ防止機構２０を閉塞状態に戻す。

以上の一連の工程を繰り返すことにより、充填物が封入された包装袋６６が連続的に製造される。

以上説明したように、本実施形態の縦型充填包装機１によれば、熱シールされる部位Ａが液ハネ防止機構２０より上方に位置した状態で、液ハネ防止機構２０で筒状フィルム６０を挟み込みながら投入ノズル８から充填物を投入するものであるため、充填物を投入する際に充填物が熱シールされる部位Ａに付着することがない。また、筒状フィルム６０内に一袋分の充填物をすべて投入し終える前に、液ハネ防止機構２０を開放状態しているため、充填物の投入に伴って筒状フィルム６０またはその下端のシール部を変形させたり破損させたりすることがない。

また、一対の扁平部形成ローラ２５は、投入された充填物の液面より上方を挟み込むように駆動されるため、その後の工程においても、熱シールされる部位Ａに投入した充填物が接触することがない。熱シールされる部位Ａは、このように、充填物が付着したり接触したりすることのないまま、扁平に押しつぶされた状態でヒータバー３１およびヒータバー受け３２まで搬送されて熱シールされる。したがって、形成される横シール部６５はシール不良が発生しにくい良好なものとなる。また、ヒータバー３１およびヒータバー受け３２で加圧、加熱する部位は予め扁平に押しつぶされているため、横シール部６５にしわ等が発生することが抑えられる。しかも、本実施形態ではヒータバー３１およびヒーバー受け３２の近傍に、熱シールされる部位Ａのしわをなくすためのしわ防止機構７０が設けられているため、横シール部６５がさらに良好に形成されるようになっている。

上記のように、一対の扁平部形成ローラ２５を、投入された充填物の液面より上方を挟み込むように駆動した場合、図１０（ｅ）に示すように、筒状フィルム６０内には空気が混入されてしまうが、本実施形態では脱気機構４０を用いてその空気を押し出しているため、製造される包装袋６６に含まれる空気の量は最小限に抑えられる。

なお、本実施形態では、図１０に示したように一対の扁平部形成ローラ２５を用いて扁平部６０ａを形成する工程を有するものであるが、筒状フィルム６０の材質や、封入する充填物の種類によってはこの工程は必ずしも必要ない。この場合であっても、液ハネ防止機構２０の作用により充填物が付着することが防止された熱シールされる部位Ａを、ヒータバー３１およびヒーバー受け３２まで搬送して熱シールすることにより充填物の噛み込みのない良好な横シール部６５を形成することができる。

本発明の一実施形態による縦型充填包装機の構成を模式的に示す図である。 投入ノズル下端側の弁構造を示す断面図である。 液ハネ防止機構の構成を示す側面図である。 液ハネ防止機構の構成を示す上面図である。 扁平部形成ローラを使用しない場合の不具合を説明するための図である。 横シール・切断機構の構成および動作を説明するための図である。 しわ伸ばし機構の構成を説明するための図である。 脱気機構の構成および動作を説明するための図である。 図１の包装機による包装袋製造動作を説明するための図である。 図１の包装機による包装袋製造動作を説明するための図である。 図１の包装機による包装袋製造動作を説明するための図である。 図１の包装機による包装袋製造動作を説明するための図である。 従来の縦型充填包装機の一例を示す図である。 図１３の従来の縦型充填包装機による包装袋の製造動作の一例を示す図である。

符号の説明

１ 縦型充填包装機
６ 縦シール機構
７ フィルム送りベルト
８ 投入ノズル
８ａ 投入ノズルパイプ
８ｂ 開口部
８ｃ 開閉弁
２０ 液ハネ防止機構
２１ａ、２１ｂ 液ハネ防止バー
２２ａ、２２ｂ エアシリンダ
２３ａ、２３ｂ 包囲部
２５ 扁平部形成ローラ
３０ 横シール・切断機構
３１ ヒータバー
３２ ヒータバー受け
４０ 脱気機構
４１ 第１の脱気板
４２ 第２の脱気板
５１ 袋保持板
５１ａ 支持軸
６０ 筒状フィルム
６０ａ 扁平部
６０ｂ 側縁境界部
６１ シート状フィルム
６５ 横シール部
６６ 包装袋
７０ しわ伸ばし機構
７１ バネ掛け
７２ 連結レバー
７３ 引張コイルバネ
７３ａ、７３ｂ 当接部材
７５ 支持軸
７６ マット
７７ ストッパ

Claims (9)

1. 筒状フィルムを間において対向配置され、前記筒状フィルムを挟みつつ回転することにより前記筒状フィルムに扁平部を形成しながら前記筒状フィルムを下方に搬送する一対の扁平部形成ローラと、
   前記一対の扁平部形成ローラより下方に配置され、前記筒状フィルムに形成した前記扁平部をその幅方向に熱シールする横シール機構と、
   前記一対の扁平部形成ローラが前記筒状フィルムを挟んでいない状態で、前記筒状フィルムを下方に搬送する搬送機構と、
   下端が前記一対の扁平部形成ローラより上方となるように配置され、前記下端から前記筒状フィルム内に充填物を投入する投入ノズルと、
   前記筒状フィルムを間において対向配置され、前記筒状フィルムと前記投入ノズルの下端側の外周とを一体に挟み込む一対の部材を備えた液ハネ防止機構とを有し、
   前記投入ノズルから前記筒状フィルム内に投入される前記充填物の量は、前記筒状フィルム内に投入された前記充填物の液面が前記液ハネ防止機構の前記一対の部材よりも下方に位置する量であり、
   前記搬送機構は、前記筒状フィルム内における前記充填物の液面が前記一対の扁平部形成ローラよりも下方に配置され、かつ前記筒状フィルムの熱シールされる部位が前記一対の扁平部形成ローラよりも上方に配置される位置まで前記筒状フィルムを搬送する、縦型充填包装機。
2. 前記一対の扁平部形成ローラで挟まれることによって略密閉状態とされた前記筒状フィルム内に混入した空気を、前記横シール機構による熱シール動作に先だって押し出すための、前記横シール機構より下方に配置された脱気機構をさらに有する、請求項１に記載の縦型充填包装機。
3. 前記横シール機構より下方に配置され、前記横シール機構によって形成された熱シール部を切断する切断機構をさらに有する、請求項１または２に記載の縦型充填包装機。
4. 前記横シール機構による熱シール動作に先だって、前記横シール機構によって熱シールする部位の近傍に位置する前記筒状フィルムの両端部をその幅方向外側に引っ張る張力付与機構をさらに有する、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の縦型充填包装機。
5. 投入ノズルの下端から筒状フィルム内に充填物を投入し、前記充填物が投入された前記筒状フィルムをその幅方向に熱シールすることによって前記充填物が封入された包装袋を製造する包装袋の製造方法であって、
   前記筒状フィルムを間において対向配置された一対の部材を用い、前記筒状フィルムの熱シールされる部位を前記一対の部材より略上方に位置させた状態で、前記筒状フィルムと前記投入ノズルの下端側の外周とを一体に挟み込む工程と、
   前記一対の部材で前記筒状フィルムを挟み込んだ状態で、前記投入ノズルの前記下端から前記筒状フィルム内に、投入後の液面が前記一対の部材よりも下方に位置する量の前記充填物を投入する工程と、
   前記充填物の投入後、前記熱シールされる部位が前記一対の部材より下方となるまで前記筒状フィルムを搬送する工程と、
   前記筒状フィルムの搬送後、前記熱シールされる部位を前記筒状フィルムの幅方向に熱シールする工程とを有し、
   前記筒状フィルムを搬送する工程は、
   前記一対の部材より下方で前記筒状フィルムを間において対向配置された一対の扁平部形成ローラで、投入された前記充填物の液面より上方であって前記熱シールされる部位より下方の前記筒状フィルムの部位を挟み、前記筒状フィルムに扁平部を形成しながら前記筒状フィルムを下方に搬送することを含む、包装袋の製造方法。
6. 前記扁平部を形成しながら前記筒状フィルムを搬送した後、前記熱シールする工程に先だって、前記一対の扁平部形成ローラで挟まれることによって略密閉状態とされた前記筒状フィルム内に混入した空気を押し出す工程をさらに有する請求項５に記載の包装袋の製造方法。
7. 前記充填物を投入する工程が終了する前に、前記一対の部材を開放状態とする工程をさらに有する、請求項５または６に記載の包装袋の製造方法。
8. 前記熱シールする工程で形成された熱シール部を切断する工程をさらに有する、請求項５ないし７のいずれか１項に記載の包装袋の製造方法。
9. 前記熱シールする工程に先だって、前記熱シールされる部位の近傍に位置する前記筒状フィルムの両端部をその幅方向外側に引っ張る工程をさらに有する、請求項５ないし８のいずれか１項に記載の包装袋の製造方法。

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