JP4245331B2 - 棒状物品包装システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、連続供給される乾電池のような棒状物品を複数個並べてグループ化し、グループ単位でフィルム包装可能とする棒状物品包装システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、棒状物品、特に乾電池は、規格にもよるが、２個〜１２個のような複数個を横に一列に並べてシュリンクフィルムで包装されている。乾電池は、シュリンクフィルムにて収縮して包装されているので、互いに固く密集し、フィルム内でがたつくこともなくあたかも一つの物品のように取り扱うことができる。
【０００３】
乾電池をフィルムで包装する包装機については、複数個の乾電池を一群とし、これらの群の間隔を維持しながら搬送する間にこれらの乾電池群を包む筒状の熱収縮性フィルムの搬送方向前後を熱シールする、連続包装可能な包装装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この乾電池等の包装装置においては、乾電池群は、シュートからスターホイール式分離装置によって速度を制御されて搬送装置であるベルトコンベヤに供給され、ベルトコンベヤ上では搬送方向に対して横方向に倒して並べられた状態で搬送される。また、スターホイール式分離装置のよりも手前位置において、ベルトコンベヤと等速で並走するガイドピン送りコンベヤからガイドピンがベルトコンベヤ上に送り込まれ、ガイドピン間のスペースに乾電池群が供給される。ガイドピンは、乾電池群を熱収縮性フィルム内に送り込んだ後、包装前位置において熱収縮性フィルムから引き抜かれる。即ち、ガイドピンは乾電池群をグループ化する手段になっており、ガイドピン抜けとなったスペースに対応する熱収縮性フィルムの部分がエンドシーラによる熱シールを行うための溶着領域として用いられている。
【０００４】
横姿勢にて一列に供給される乾電池をグループ化するため、外周に乾電池を保持用の凹部が形成された星型回転送出機（スターホイール）から、包装単位となる複数の乾電池をコンベヤに送り出す整列装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この整列装置によれば、スターホイールには、包装単位となる複数の乾電池を連続して保持するため、外周にはその数と同数の凹部群が連続して形成されているが、隣り合う凹部群の間には、凹部が形成されておらず、乾電池を収容できない部分が存在している。乾電池群は、次工程である包装工程に送るため、スターホイールからマグネットベルト上に移載されるが、乾電池群同士はマグネットベルト上においてセパレータによって所定の群に区分されている。
【０００５】
グループ化された乾電池は、前後する乾電池群がガイドピンやセパレータで区分された状態で、コンベヤのような搬送装置で包装機に供給される。乾電池グループは、連続する熱収縮性の包装フィルムで覆われた後、ブランク部分の包装フィルムを横シーラでシールすることにより、袋包装される。熱収縮性フィルムに包まれて包装された乾電池は、ヒータトンネルを通過中に収縮する包装フィルムによって、隙間にのない密に横に並べた状態でシュリンク包装される。
【０００６】
上記型式の整列装置においては、スターホイールは、外周部に乾電池を個別に収容する凹部が形成されている。スターホイールは、グループ化される乾電池の個数に応じて、専用のスターホイールが選択される。即ち、乾電池のグループとグループとの間には、グループ同士を区分するとともに、横シーラが侵入して包装フィルムをシールするために、１個分の乾電池が存在しない領域が形成される。その領域は、供給された乾電池が入り込まないように、凹部とは異なる形態、例えば、凸部に形成されている。このように、グループの個数に応じて位置が異なるために、スターホイールはその個数に応じた専用のスターホイールとなる。
【０００７】
ガイドピン送りコンベヤやスターホイールをグループ化個数に応じて専用化すると、包装する乾電池のグループ化個数を変更しようとするときには、その変更毎にガイドピン送りコンベヤのガイドピンのピッチを変更する調整をしたり、スターホイールを交換する必要がある。そのため、グループ化個数に応じた数だけスターホイールを予め用意しておく必要があり、乾電池包装の製造コストが上昇する。また、ガイドピン送りコンベヤの調整やスターホイールの交換は包装機を一旦停止して行う必要があるので、交換・調整作業に手間取り、包装機の稼働率が低下し、この点でも乾電池包装の製造コストが上昇する。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１６８７４３号公報（第７コラム、段落［００１９］〜［００２１］、図１〜図３）
【特許文献２】
特開平６−２４４１５号公報（第３コラム、段落［００１８］〜第４コラム、段落［００２４］、図１〜図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一方、昨今のサーボモータ技術の進歩に伴い、モータの回転及び停止を含む速度、回転角度、時間等について高い精度で制御可能となっている。そこで、連続供給される乾電池等の棒状物品をグループ化して、グループ化された物品群毎に包装フィルムで包装する棒状物品包装システムにおいて、棒状物品のグループ化個数にかかわらず、一つのスターホイールで、搬送コンベヤに物品群を物品抜きの部分を置きながら移載を可能にする点で解決すべき課題がある。
【００１０】
この発明の目的は、棒状物品のグループ化個数にかかわらず、予め用意すべきスターホイールが外周部に棒状物品を連続して収容可能な一種類のスターホイールであり、一種類のスターホイールで搬送コンベヤに物品群を物品抜きの部分を置きながら移載することができ、更に、グループ化個数の変更時に、包装機を一旦停止させると共に交換・調整作業を要するスターホイールの交換が必要でなく、包装機の高い稼働率を維持することができ、棒状物品包装の製造コストを低減することができる棒状物品包装システムを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明による棒状物品包装システムは、外周部に棒状物品を収容可能な横溝が連続して形成され且つサーボモータで回転駆動される縦型スターホイール、前記縦型スターホイールから移載された前記棒状物品をグループ化された物品群の状態で搬送する搬送コンベヤ、前記搬送コンベヤで送り込まれる前記物品群毎に包装フィルムで包装する包装機、及び前記縦型スターホイールを駆動する前記サーボモータを制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記搬送コンベヤで搬送される前記物品群の間に物品抜けを置くため、前記物品群を前記搬送コンベヤに移載する毎に前記縦型スターホイールの回転を減速することから成っている。
【００１２】
この棒状物品包装システムによれば、棒状物品は、サーボモータで回転駆動される縦型スターホイールの外周部に連続して形成された横溝に収容され、縦型スターホイールの回転に伴って搬送コンベヤへと移載される。棒状物品は縦型スターホイールの好ましくは下死点で搬送コンベヤに移載されるが、このとき、棒状物品は、グループ化された物品群の状態で移載され、その状態で搬送コンベヤで搬送される。搬送コンベヤで搬送される物品群は包装機に送り込まれ、包装機において、物品群毎に包装フィルムで包装される。縦型スターホイールの駆動は、制御装置がサーボモータを制御することによって制御される。制御装置は、物品群が搬送コンベヤに移載される毎に、縦型スターホイールの回転を間欠的に減速するので、その減速期間中にも連続運転される搬送コンベヤが移動することによって、搬送コンベヤで搬送される物品群の間に、後に包装フィルムに横シールを施すことを可能にする物品抜けが形成される。
【００１３】
この棒状物品包装システムにおいて、前記搬送コンベヤは、前記棒状物品を個別に受け取る溝が連続して形成されたバケットコンベヤとすることができる。搬送コンベヤをバケットコンベヤとすることにより、縦型スターホイールから送られる棒状物品は、バケットコンベヤに形成されている溝内に位置を規制された状態で移載される。従って、包装機内へ棒状物品をグループ化を崩さず且つ同じグループ内でも互いに姿勢が整列した状態で送り込むことができ、包装機での横シール等の包装動作を確実に行うことができる。
【００１４】
この棒状物品包装システムにおいて、前記包装機は、前記物品群を筒状に覆うと共に前記物品抜けの位置に応じて前記包装フィルムにエンドシールを施すエンドシーラを備えた横型製袋充填機とすることができる。包装機を横型製袋充填機とすることにより、包装機に送り込まれてくる物品群を包装フィルムによって筒状に覆い、包装フィルムと共に移動中に物品抜けのスペースに応じた包装フィルム部分に、エンドシーラによって横シールを施すことによって、物品群を連続して包装することができる。
【００１５】
この棒状物品包装システムにおいて、前記包装機は、前記エンドシーラを駆動するためのシーラ用サーボモータを備えており、前記制御装置は、前記シーラ用サーボモータの駆動を制御して前記物品抜けの位置に応じて前記エンドシールを施すことができる。制御装置は、スターホイールの減速時期に対応して、物品抜けの位置を記憶することができるので、物品抜けの位置が包装機においてエンドシーラの作動位置に到達する時期を正確に予測することができる。物品抜けのスペースがエンドシーラの作動位置に到達する時期に応じて、シーラ用サーボモータを制御することによって、物品抜けの位置に応じた包装フィルム部分にエンドシールを施すことができる。
【００１６】
この棒状物品包装システムにおいて、前記包装フィルムは熱収縮性フィルムであり、前記包装機の後流には、前記物品群を包む前記熱収縮性フィルムを熱収縮させるヒータトンネルが配置されている。熱収縮性フィルムで物品群を包装した包装体を、包装機の後流に配置したヒータトンネルに通すことにより、熱収縮性フィルムが熱収縮して、物品群を横に並べた状態でタイトに包装することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による棒状物品包装システムの実施例を説明する。図１はこの発明による棒状物品包装システムの一実施例を示す斜視図、図２は図１に示す棒状物品包装システムの側面図、図３は図１に示す棒状物品包装システムの平面図である。図１に示す棒状物品包装システム１は、棒状物品として乾電池を例に取った乾電池包装システムとして適用されている。
【００１８】
図１に示す棒状物品包装システム１は、大別して、上流側から順に、棒状物品としての乾電池Ｃをグループ化して供給する乾電池供給機構２、グループ化された乾電池群Ｇを搬送する乾電池搬送機構３、搬送されてきた乾電池群Ｇを熱収縮性の包装フィルムに包装する乾電池包装機構４、乾電池群Ｇを包装する包装フィルムを熱処理して収縮させる後処理機構８、及びシステムの制御装置９から成っている。乾電池包装機構４は、包装フィルム供給部５、包装フィルムＦのサイドシール部６とエンドシール部７とを備えている。乾電池搬送機構３、乾電池包装機構４及び後処理機構８は、一つのラインに沿って配置されており、乾電池供給機構２はこのラインの上流において、乾電池搬送機構３にグループ化された乾電池群Ｇを供給する。
【００１９】
乾電池供給機構２は、横に倒した状態の乾電池Ｃを縦に並べて重ね、自重によって乾電池Ｃを順次下方へ供給するシュート２０と、シュート２０から順次供給される乾電池Ｃを受け取る縦型のスターホイール２１と、スターホイール２１を回転駆動するサーボモータ２３とを備えている。スターホイール２１は、外周部に乾電池Ｃの受取り用の凹部２４（一部にのみ符号を付す）が等ピッチで且つ隙間なく形成された回転輪である。凹部２４は、乾電池Ｃの外形に倣う形状に形成されている。スターホイール２１が回転するうちに乾電池Ｃが凹部２４から脱落するのを防止するとともに乾電池の姿勢を保つため、各凹部２４には乾電池吸引用の負圧が作用する開口２５が形成されている。乾電池吸引用のためには公知の構造及び設備を用いることができるので、詳細については省略する。シュート２１からの個々の乾電池Ｃは、スターホイール２１の上死点２６において凹部２４に受け渡される。凹部２４に収容された乾電池Ｃは、スターホイール２１の回転に伴って下死点２７に供給される。スターホイール２１は、乾電池供給機構２において、後述するように乾電池群のグループ化個数に関わらず、交換することなく用いられる構成要素である。なお、スターホイール２１に関連して、乾電池Ｃの表面の表示や模様を一律に揃える揃え機構を配設することができる。
【００２０】
乾電池搬送機構３は、この発明における搬送コンベヤの働きをしており、グループ化された乾電池Ｃを搬送するバケットコンベヤ３０であり、乾電池Ｃを個別に受け取る凹溝３１が形成されたバケット３２がスターホイール２１の上流側から包装機構４の入口まで走行・循環している。バケット３２は、両端におけるプーリの回りにおける回転を行うため、例えば、３個の乾電池Ｃを受け取る小バケット３３に分割されているが、分割の態様はこれに限られない。シュート２１から乾電池Ｃを受け取った小バケット３３は、包装機構４の手前の位置で、乾電池Ｃを包装フィルムＦ上に置いて、自らは包装フィルムＦと干渉することのない横方向、即ち、乾電池Ｃの軸方向に退出する。図４には、５個の乾電池Ｃを受け取る小バケット３６と、４個の乾電池Ｃを受け取る小バケット３７とに交互に分割された例が示されている。
【００２１】
一つの包装体に入れるべき乾電池のグループ化を行うため、サーボモータ２３の駆動が制御される。近年のサーボモータの技術の進歩によって、その回転と停止を含む速度について回転出力を高い精度で制御できるようになった。そこで、包装システム１の制御装置９は、スターホイール２１の周速度とバケットコンベヤ３０の走行速度とを同調させた状態で、乾電池Ｃを順次、スターホイール２１からバケットコンベヤ３０の凹溝３１に移載させる制御を行う。制御装置９は、指定されたグループ化の個数の乾電池Ｃが凹溝３１に受け渡された時点で、スターホイール２１の回転を一時的に減速させる速度制御を行う。速度制御は、スターホイール２１の回転を一時的に停止させてもよいが、高速処理のためにも、一時的な減速で充分である。この減速期間においても、バケットコンベヤ３０の走行は継続されているので、凹溝３１には、乾電池Ｃが入っていない物品抜けとしての電池抜け３５が形成される。電池抜け３５は、後述するエンドシールを行うためのスペースに相当しているので、一つの凹溝３１で充分である。電池抜け３５が下死点２７を通過したとき、直ちにスターホイール２１の回転が減速前の速度に戻される。下死点２７に到来する次の凹溝３１に、次のグループ化すべき乾電池Ｃが供給される。バケットコンベヤ３０の終端では各小バケット３３は矢印で示すように側方へ退出し、形成された乾電池群Ｇが乾電池包装機構４に送り込まれる。
【００２２】
この発明によれば、乾電池Ｃのグループ化個数を変更する場合、スターホイール２１やバケットコンベヤ３０の交換は行われず、個数変更への対応は、制御装置９によるスターホイール２１の回転制御によって行われる。即ち、グループ化個数が増加すればするほど、スターホイール２１の連続回転が長くなる。グループ化個数の設定を行うことのみで対応可能であるので、スターホイール２１の交換作業を要せず、極めて短時間で、グループ化個数の変更を設定できる。
【００２３】
乾電池包装機構４は、この発明における包装機の役割を果たしており、上記のとおり、包装フィルム供給部５、包装フィルムＦのサイドシール部６、及び包装フィルムＦのエンドシール部７とを備えている。包装フィルム供給部５では、熱収縮性フィルムは、包装ラインの側方に置かれたフィルムリール５０（図３でフィルムリール５１は予備用）として配置されており、フィルムリール５０から繰り出され且つ案内ローラ５２で案内された包装フィルムＦは、バケットコンベヤ３０で搬送されてくる乾電池Ｃを覆うように、フォーマ５３（図３）によって中央で折り返される。バケットコンベヤ３０で搬送されてきた乾電池群Ｇは、その上下が送込みベルト５４，５５で挟まれた状態で、折り返された包装フィルムＦ内に送り込まれる。各乾電池Ｃは、送込みベルト５４，５５で押さえられているので、姿勢が崩れることがない。
【００２４】
包装フィルムＦのサイドシール部６において、折り返された包装フィルムＦは、溶着器６０によって折返しの開口側が溶着され、チューブ状に成形される。溶断器を兼ねる溶着器６０で切断された、包装フィルムＦの溶着外側の余剰部分ｆは、適宜手段によって回収される。サイドシール部６を走行する乾電池群Ｇは、包装フィルムＦを介して、上下各１条の押さえベルト６１，６２で、更にその後流において上下各２条の押さえベルト６３，６４で押さえられた状態で搬送されるので、ここでも乾電池群Ｇのグループ化状態や、個々の乾電池Ｃの姿勢が崩れることがない。ラインの側方に配設されているヒータ６５によって、この走行中に、包装フィルムＦは側方から熱収縮を受け、熱収縮された包装フィルムＦによって乾電池群Ｇの各乾電池Ｃは電極側の位置が互いに規制される。
【００２５】
包装フィルムＦのエンドシール部７では、隣り合う乾電池群Ｇ間において、電池抜け３５に対応した包装フィルムＦの部分がエンドシーラ７０によって熱溶着される。エンドシーラ７０は、上下一対のエンドシーラ部７１，７２が包装フィルムＦを挟み込むことで熱溶着するが、溶断器を兼ねており、乾電池群Ｇが包装された包装体ごとに包装フィルムＦを溶断する。溶断に代えて、切断を行うカッタを組み込んでもよい。エンドシーラ部７１，７２は、サーボモータ７３で回転する複数のホイール７４の運動から得られる円弧状のシール動作をする。エンドシーラ７０の配置位置において、乾電池群Ｇのグループ化状態及び個々の乾電池Ｃの姿勢を崩すことなく通過することを可能にするため、上下の押さえベルト６３，６４の後端６６と、エンドシーラ７０の後流側の搬出ベルト７５の前端７６とは、互いの間隔を最小限の狭い間隔に保ちながらエンドシーラ部７１，７２の動作を妨げることのない、所謂、シャトルコンベヤを構成している。搬出ベルト７５の上方には、包装フィルムＦの熱収縮をし易くするプレ・ヒータ７７が設けられている。
【００２６】
エンドシーラ７０を駆動するサーボモータ７３は、制御装置９によって、乾電池包装システム１の一部として制御されている。即ち、グループ化個数が変更されたとき、乾電池抜け３５に応じたエンドシールをすべき包装フィルムＦの位置のピッチも変化するが、制御装置９は、スターホイール２１の移載位置（下死点２７）からエンドシーラ７０までの距離、バケットコンベヤ３０等のコンベヤの駆動速度、グループ化個数に基づいて、エンドシーラ７０の作動タイミングを自動的に演算し、そのタイミングでエンドシーラ７０を作動させることができる。
【００２７】
図４は、乾電池群を４本とした場合、及び２本、６本、８本、１０本、及び１２本とした場合の移載・搬送・包装の工程例を模式的に示した説明図である。バケットコンベヤ３０等の搬送速度を一定にしたままであると、グループ化個数を変更した場合、その個数に応じてエンドシーラ７０の作動サイクルが大きく変動する。エンドシーラ７０の作動サイクルを大きくは変えない方が好ましいので、グループ化個数に応じてバケットコンベヤ３０等の搬送速度も合わせて変更することが好ましい。
【００２８】
プレ・ヒータ７７の後流には、乾電池群Ｇを包装した包装フィルムＦを熱処理して収縮させる後処理機構８が配置されている。後処理機構８は、ヒータ・トンネル８０から構成されている。乾電池群Ｇを収容したルーズな袋包装体をヒータ・トンネル８０に通すことにより、熱収縮した包装フィルムＦによって乾電池群Ｇをタイトに包装することができる。図中に示す完成した包装体（６本入りの場合）８２に示すように、乾電池群Ｇの全周囲が包装フィルムＦで覆われた状態となり、塵埃等が入り込まない清浄な状態で乾電池を提供することができる。以上、棒状物品として乾電池を例に取って乾電池群の包装の実施例について説明したが、棒状物品は乾電池に限らず、筒状、好ましくは円柱状又は円筒状の物品、例えば、ソーセージ、鉛筆やインク式の筆記具、アンプル等の物品のグループ化包装にも適用可能である。
【００２９】
【発明の効果】
この発明による棒状物品包装システムは、上記のように構成されているので、棒状物品は、サーボモータで回転駆動される縦型スターホイールの外周部に連続して形成された横溝に収容され、縦型スターホイールの回転に伴って搬送コンベヤに移載される。このとき、棒状物品は、グループ化された物品群の状態で移載され、その状態で搬送コンベヤで搬送される。搬送コンベヤで搬送される物品群は包装機に送り込まれ、包装機において包装フィルムで包装される。制御装置は、サーボモータを制御することによって縦型スターホイールの駆動を制御しており、物品群が搬送コンベヤに移載される毎に、縦型スターホイールの回転を間欠的に減速する。その減速期間中にも連続運転される搬送コンベヤが移動することによって、搬送コンベヤで搬送される物品群の間に、後に包装フィルムに横シールを施すことを可能にする物品抜けが形成される。
【００３０】
物品のグループ化個数にかかわらず、予め用意すべきスターホイールが外周部に物品を連続して収容可能な一種類のスターホイールであり、一種類のスターホイールで搬送コンベヤに物品群を物品抜きのスペースを置きながら移載することができ、更に、グループ化個数の変更時に、包装機を一旦停止させると共に交換・調整作業を要するスターホイールの交換が必要でなく、包装機の高い稼働率を維持することができ、棒状物品の包装コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による棒状物品包装システムの一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す棒状物品包装システムの側面図である。
【図３】図１に示す棒状物品包装システムの平面図である。
【図４】図４は、棒状物品である乾電池群を４本とした場合、及び２本、６本、８本、１０本、及び１２とした場合の移載・搬送・包装の工程例を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
１ 乾電池包装システム（棒状物品包装システム） ２ 乾電池供給機構
３ 乾電池搬送機構 ４ 乾電池包装機構
５ 包装フィルム供給部 ６ サイドシール部
７ エンドシール部 ８ 後処理機構
９ 制御装置
２０ シュート ２１ スターホイール
２３ サーボモータ ２４ 凹部 ２５ 開口
２６ 上死点 ２７ 下死点
３０ バケットコンベヤ ３１ 凹溝
３２ バケット ３３，３６，３７ 小バケット
３５ 電池抜け
５０ フィルムリール ５４，５５ 送込みベルト
６０ 溶着器 ６１，６２ 押さえベルト
６３，６４ 押さえベルト
７０ エンドシーラ ７１，７２ エンドシーラ部
７３ サーボモータ ７５ 搬出ベルト
７７ プレ・ヒータ ８０ ヒータ・トンネル
８２ 包装体
Ｃ 乾電池 Ｇ 乾電池群 Ｆ 包装フィルム

Claims (5)

1. 外周部に棒状物品を収容可能な横溝が連続して形成され且つサーボモータで回転駆動される縦型スターホイール、前記縦型スターホイールから移載された前記棒状物品をグループ化された物品群の状態で搬送する搬送コンベヤ、前記搬送コンベヤで送り込まれる前記物品群毎に包装フィルムで包装する包装機、及び前記縦型スターホイールを駆動する前記サーボモータを制御する制御装置を備え、
   前記制御装置が前記サーボモータの連続回転と減速を間欠制御することにより、前記搬送コンベヤで搬送される物品群を所定の個数毎にグループ化し且つ該グループ間に物品抜けを形成しながら搬送することを特徴とする棒状物品包装システム。
2. 前記搬送コンベヤは、前記棒状物品を個別に受け取る溝が連続して形成されたバケットコンベヤであることから成る請求項１に記載の棒状物品包装システム。
3. 前記包装機は、前記物品群を筒状に覆うと共に前記物品抜けの位置に応じて前記包装フィルムにエンドシールを施すエンドシーラを備えた横型製袋充填機であることから成る請求項１に記載の棒状物品包装システム。
4. 前記包装機は、前記エンドシーラを駆動するためのシーラ用サーボモータを備えており、前記制御装置は、前記シーラ用サーボモータの駆動を制御して前記物品抜けの位置に応じて前記エンドシールを施すことから成る請求項３に記載の棒状物品包装システム。
5. 前記包装フィルムは熱収縮性フィルムであり、前記包装機の後流には、前記物品群を包む前記熱収縮性フィルムを熱収縮させるヒータトンネルが配置されていることから成る請求項１に記載の棒状物品包装システム。

Images