JP4261972B2

JP4261972B2 - 縦型多列自動充填包装機用シール装置

Info

Publication number: JP4261972B2
Application number: JP2003123716A
Authority: JP
Inventors: 大樹小松尾
Original assignee: Sanko Machinery Co Ltd
Current assignee: Sanko Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP2004323090A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の包装体を連続的にシール成形することができる縦型多列自動充填包装機に関するものであって、特に多数の小袋を連続的にシール成形することを可能にした縦型多列自動充填包装機用シール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の縦型多列自動充填包装機は、例えば、特許文献１に見られるように多列状態に送られて来る筒型包材をヒータを内蔵した縦シーラと横シーラでそれぞれヒートシールして、多数の包装体を連続的にシール成形しているが、これ等縦シーラと横シーラを用いた包装機に付いては、縦シールと横シールの面積が広くなって包装体の全体が大きくなるため、脱酸素剤等を収容する小袋の成形には不向きである。
【０００３】
そこで、例えば特許文献２及び３に見られるような超音波振動を起こすホーンと、このホーンの超音波振動を受けるアンビル（受台）とから成る超音波シール装置を用いて、上記小袋をシール成形することが考えられた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２７２５１１号公報
【特許文献２】
特開昭６２−１２１０４０号公報
【特許文献３】
特開平６−２９７６０８号公報
【０００５】
この種の超音波シール装置は、周波数が２０ＫＨｚ以上の超音波エネルギーを機械的振動エネルギーに変換して、ホーンと呼ばれる共鳴体から超音波振動をシール部に伝え、境界面や応力の集中したところに強力な摩擦熱を発生させて熱溶融し、加圧することによりシールするものである。
【０００６】
振動の振幅はおよそ５０〜１００μ程度であり、その振動は毎秒２〜３万回で非常に短時間で発熱する。シール部の内部で発熱するので均一加熱ができ、異種材質のシールもできる。溶着表面は超音波振動するので溶着界面に存在する塵や内容物（液、粉など）を散逸させながら溶着できる。
【０００７】
そして、シール部の面積を小さくすることができ（シール部を線状にすることができ）、その部分をカットすることもできる。よって、包材の節約、カット機の省略をすることができるため、小袋のシール成形に適しているという最大の利点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超音波シール装置はホーンとアンビルの間に包材を挟持して溶着するため、包装体の表裏の包材を溶着する横シールとその切断には利用できても、筒型にフォーミングした包材を封筒状（筒状）に縦シールする縦シーラとして使用することができず、従って、縦シールをシール部の面積が大きい縦ヒートシーラでシール成形する必要があって、小袋の成形には限界があった。
【０００９】
また、上記特許文献１に記載の縦型多列自動充填包装機では、横シーラで横シールを終えた後、横シールした状態のまま横シーラを袋の長さ分だけ降下して各筒状包材を略鉛直下方に引き出しているが、上記超音波シール装置を構成するホーンとアンビルのみでは、各筒状包材を確実に引き出せない問題がある。更に、略鉛直下方への引き出しを終えて横シーラによる挟持を解くと、包材自体の伸び縮み（バックラッシュ）が発生するため、カッターによるカットラインに誤差が生じて、袋長さにバラツキが発生する問題もあった。
【００１０】
従って本発明の技術的課題は、縦シールと横シールの面積を小さくした小袋のシール成形を可能にすると共に、包材自体のバックラッシュを最小限に抑えて、袋長さのバラツキを可及的に少なくできるように工夫した縦型多列自動充填包装機用シール装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の技術的課題を解決するために本発明に係わる縦型多列自動充填包装機用シール装置では、前記請求項１に記載の如く、巻取ロールより繰り出した幅の広いシート状の包材フイルムを複数条の包装フイルムにスリットする工程と、スリットされた複数条の包装フイルムをそれぞれ筒状包材にフォーミングする工程と、これ等フォーミングされた筒状包材を縦シーラと横シーラによってそれぞれ筒状包材にシール成形する工程と、これ等各筒状袋体の内部に充填装置を用いて被包装材料を充填する工程と、各筒状袋体の開いた口を横シールする工程と、各筒状袋体の横シールの中央部分を切断して包装体を切り離す工程を、連続的に繰り返して行うように構成した縦型多列自動充填包装機に於いて、上記の縦シールをインパルス通電により発熱する導電性発熱線を用いたインパルスシーラによって行い、上記の横シールと切断を超音波振動するホーンとアンビルから成る超音波シール装置を用いて行うように構成すると共に、
上記インパルスシーラの上下の長さを、シール成形される包装体の複数個分に相当する長さに構成し、このインパルスシーラの下側部には、ホーンとアンビルからなる超音波シール装置と、複数本の筒状袋体を挟持して略鉛直下方に引き出すクランプを備えた作動フレームを設けて、上記インパルスシーラによる縦シールが行われる度に、クランプが各筒状袋体を縦シール１回分の長さだけ略鉛直下方へ引き出す工程と、この引き出した各筒状袋体に対する上記超音波シール装置による横シールと切断を、超音波シール装置を移動させながら複数回行って複数個の包装体をシール成形する工程を行うように制御作動せしめると共に、上記超音波シール装置が横シールと切断を行っている間、上記の縦シーラがシール用の通電をＯＦＦにした状態で各筒状包材を押さえ続けるように制御作動せしめることを特徴としている。
【００１２】
（２）また、本発明の請求項２に係わる縦型多列自動充填包装機用シール装置では、前記インパルスシーラの上下の長さを、シール成形される包装体の複数個分に相当する長さに構成し、このインパルスシーラの下側部には、ホーンとアンビルからなる超音波シール装置と、複数本の筒状袋体を挟持して略鉛直下方に引き出すクランプを備えた作動フレームを設けて、上記インパルスシーラによる縦シールが行われる度に、クランプが各筒状袋体を一袋分だけ略鉛直下方へ引き出す工程と、上記超音波シール装置が上記引き出した各筒状袋体に対して横シールと切断とを行うシール工程を、上記縦シール１回の長さの分だけ複数回繰り返して行って、複数個の包装体をシール成形するように制御作動せしめると共に、上記超音波シール装置が横シールと切断を行っている間、上記の縦シーラがシール用の通電をＯＦＦにした状態で各筒状包材を押さえ続けるように制御作動することを特徴としている。
【００１３】
前記（１）と（２）で述べた各手段によれば、縦シールと横シールを、いずれもシール部の面積が小さいインパルスシーラと超音波シール装置を用いて行うため、寸法が小さい小袋の自動包装を可能にする。
【００１４】
更に、前記（１）と（２）で述べた各手段によれば、ホーンとアンビルから成る超音波シール装置を用いて各筒状袋体に対して横シールと切断（溶断）を行っている間、通電をＯＦＦにした縦シーラが筒状袋体を押さえ続けるため、包材自体のバックラッシュを防止して、袋長さのバラツキを抑えることを可能にする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る縦型多列自動充填包装機用シール装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を実施した多列自動充填包装機を示す側面図、図２は同正面図であって、多列自動充填包装機１は、本体フレーム１Ｆを備えている。この本体フレーム１Ｆの上部には、被包装材料を収容するホッパ２が設けられている。ホッパ２の下部には、ホッパ２から供給される被包装材料を、下方に向けて多列に並設された例えば１０本の供給パイプ３に振り分けて供給する定量供給装置２Ａが設けられている。
【００１６】
供給パイプ３の下端部には、後述するスリット手段によって複数条にスリットされた包装フィルムを筒状にするフォーミング手段としてのフォーマー５が設けられている。各フォーマー５はホルダー６に並べて取り付けられている。フォーマー５の下方には、縦シーラとしてのインパルスシーラ７が設けられている。そして、このインパルスシーラ７の下方には、横シーラとしての超音波シール装置８と、クランプ３０１を搭載した作動フレーム１０１が設けられている。作動フレーム１０１の下方には、超音波シール装置８によって横シールと同時にカット（溶断）された包装体１３（図９、図１０参照）を排出するためのガイド９と排出装置１０が設けられている。
【００１７】
縦シーラとしてのインパルスシーラ７は、図４、図５に見られるように縦長に形成した縦シーラ台７０１と、縦シーラ台７０１の面に縦方向に張設したインパルス通電により発熱する導電性発熱線７１０と、各筒状包材ＦＡの通路、具体的には、前記各供給パイプ３の下端部４を挟んでその反対側に設けた押え部材としての押え板７０２とによって構成されている。
【００１８】
縦シーラ台７０１と押え板７０２は図１に示したエアーシリンダ７Ｈから成る駆動手段によって相対的に接離作動して、上記導電性発熱線１０の熱によって筒状にフォーミングされた筒状包材Ｆ’の重なった側縁同士を縦シールする。インパルスシーラ７による縦シールの長さは、上記包装体１３の数個分に相当する長さに成っている。
【００１９】
本体フレーム１Ｆの正面左側には操作パネルボックス１１が設けられ、この操作パネルボックス１１には多列自動包装機１の駆動系を電気制御するためのＣＰUが内蔵されている。また、操作パネルボックス１１の上部には、作動異常時に点灯するパトライト１２が設けられ、更に、操作パネルボックス１１の前面にはモニター画面７０が取り付けられている。
【００２０】
図３において、符号ＦＨは幅の広いシート状の包材フイルムが巻き取られている巻取りロールで、本体フレーム１Ｆの側部に回動可能にかつ着脱可能に軸支されている。巻取りロールＦＨから繰り出された包材フイルムＦは、ガイドロール、テンションロールに掛け渡されて、スリッターＦＸに導かれている。このスリッターＦＸは、包材フイルムＦを繰り出し方向に沿って複数条の包装フィルムＦ’にスリットする。
【００２１】
スリッターＦＸは、複数のカッター刃５１・・・を備えた上ローラ５２と、この上ローラとともに転動する下ローラ５３とから構成されている。スリッターＦＸによってスリットされた各包装フィルムＦ’は２本のガイドロール５４、５５に掛け渡された後、フォーマー５に導かれる。各包装フィルムＦ’は作動フレーム１０１の往復上下動によって引き出されるようになっている。なお、この往復上下動については後述する。
【００２２】
スリッターＦＸによってスリットされた包装フィルムＦ’は、フォーマー５によって筒状包材ＦＡとされ、縦シーラとしてのインパルスシーラ７と、横シーラとしての超音波シール装置８とによって筒状袋体とされる。そして、各包装フィルムＦ’からなる筒状袋体内に供給パイプ３及び先端部４を通して被包装材料が充填される。被包装材料が充填された後、超音波シール装置８によって前記袋上開口が横シールされるとともにカット（溶断）されて複数個の包装体１３・・・に分離され、排出装置１０によって排出される。
【００２３】
超音波シール装置８は、図６に示すように、装置全体がフレーム１０１にビルトインされている。フレーム１０１の側面視上側半分には、超音波発振器から発生される電気的エネルギーを機械的振動エネルギーに変換する共鳴体であるホーン２０３と、このホーン２０３とに対向する位置に前記超音波振動を受けるアンビル２０２とが一定間隔をあけて取り付けられている。ホーン２０３とアンビル２０２とが対向する部位はそれぞれ直線形状とされている。
【００２４】
ホーン２０３とアンビル２０２とは、エアシリンダ２０５、２０４によって互いに略水平面に沿って離接できるようになっている。エアシリンダ２０５，２０４はともに第一駆動手段として作動フレーム１０１に取り付けられている。
【００２５】
作動フレーム１０１の側面視下側半分には、ホーン２０３とアンビル２０２とに挟持される複数本の筒状包材ＦＡを略鉛直下方に引き出すクランプ３０１が、図６或いは図４に示すようにホーン２０３及びアンビル２０２よりも下方に位置するように作動フレーム１０１に取り付けられている。
【００２６】
クランプ３０１は、図８に示すように一対のクランプ片３０２、３０３から構成されている。クランプ片３０２、３０３の互いの対向部は複数本の筒状包材Ｆ’の全て（例えば１０本）を挟持可能な長さの直線形状とされている。尚、上記一対のクランプ片３０２，３０３を例えば図５に示すようにホーン２０３、アンビル２０２の上側に位置するように作動フレーム１０１に取付けてもよく、その選択は任意である。
【００２７】
作動フレーム１０１には、クランプ片３０２、３０３同士が互いに略水平面に沿って離接するするための第二駆動手段としてのエアシリンダ３０４が取り付けられている。作動フレーム１０１は、本体フレーム１Ｆに対して図１に示したモータ８Ｘ及び図示省略の駆動ベルトや駆動チェーン、駆動ラック、或いは、シリンダー等から成る上下駆動用の第三駆動手段によって、一定の運転間隔で上下動するようになっている。
【００２８】
更に、前記請求項１に記載の本発明では、作動フレーム１０１は図９に示すような一連の上下動を繰返す。すなわち、
（１）ホーン２０３、アンビル２０２が開状態、クランプ片３０２，３０３が開状態の停止状態、縦シーラ台７０１と押え板７０２が閉じた状態で、インパルスシーラ７が通電によって縦シールを行っている状態（原点）から、まず、
（２）クランプ片３０２，３０３が閉じて被包装材料が充填された筒状包材ＦＡを挟持する閉状態となる。続いて、縦シーラ台７０１と押え板７０２が開き、ついで、
（３）その状態を維持して作動フレーム１０１がインパルスシーラ７による縦シールの長さ分（包装体数個分）だけ下降して、筒状包材ＦＡを略鉛直下方に引き出す。そして、下降が停止した位置で、
（４）クランプ３０１が筒状包材ＦＡの挟持を解く。この挟持を解いた位置、即ち、横シール及び切断の予定箇所がホーン２０３とアンビル２０２とによる１回目のシール位置となる。
（５）このシール位置まで、ホーン２０３、アンビル２０２が下降する。そして、
（６）ホーン２０３とアンビル２０２とが筒状包材ＦＡの上記横シール及び切断の１回目の予定箇所を挟持して、超音波シール及びカットを行う。
（７）超音波シール後、包装体１３を完全にカットするためにホーン２０３とアンビル２０２とが挟持状態のまま２〜５ｍｍほどさらに下降する。これにより包装体１３が分離（カット）される。なお、この工程（７）は、筒状包材ＦＡの材質にばらつきがあるときに有効な手段であるが、省略することもできる。
（８）包装体１３が分離された位置でホーン２０３とアンビル２０２との挟持状態が解かれて、１回目のシール作業を終了する。次いで、作動フレーム１０１を２回目のシール作業位置に上昇させ、上記（３）〜（８）の工程を行って２回目のシール作業を行い、これらの作業を引き出した筒状包材ＦＡの長さの分（縦シールの長さの分）だけ繰り返すが、但し、２回以降の上記各シール作業は、回を重ねる度に袋１個分ずつ順次上昇した位置にて行われる。この間、導電性発熱線７１０への通電をＯＦＦにした縦シーラ台７０１と押え板７０２、或いは、押え板７０２が筒状包材ＦＡを押さえて、包材のバックラッシュを防止する。
（９）そして、フレーム１０１が（１）の原点へ復帰する。以下、同じ上下動をＣＰＵに記憶されたプログラムに従って一定間隔で繰返す。
【００２９】
これに対して、前記請求項２に記載の本発明では、作動フレーム１０１は、図１０に示すような一連の上下動を繰返す。すなわち、
（１）ホーン２０３、アンビル２０２が開状態、クランプ片３０２，３０３が開状態の停止状態、縦シーラ台７０１と押え板７０２が閉じた状態で、インパルス縦シーラ７が通電によって縦シールを行っている状態（原点）から、まず、
（２）クランプ片３０２，３０３が閉じて被包装材料が充填された筒状包材ＦＡの横シール及び切断の予定箇所を挟持する閉状態となる。続いて、縦シーラ台７０１と押え板７０２が開き、ついで、
（３）その状態を維持して作動フレーム１０１が包装体１個の縦寸法（１ピッチ）だけ下降する。そして、下降が停止した位置で、
（４）クランプ３０１が筒状包材ＦＡの挟持を解く。この挟持を解いた位置、即ち、横シール及び切断の予定箇所がホーン２０３とアンビル２０２とによるシール位置となる。
（５）このシール位置まで、ホーン２０３、アンビル２０２が下降する。そして、
（６）ホーン２０３とアンビル２０２とが筒状包材ＦＡの上記横シール及び切断の予定箇所を挟持して、超音波シール及びカットを行う。
（７）超音波シール後、包装体１３を完全にカットするためにホーン２０３とアンビル２０２とが挟持状態のまま２〜５ｍｍほどさらに下降する。これにより包装体１３が分離（カット）される。なお、この工程（７）は、筒状包材ＦＡの材質にばらつきがあるときに有効な手段である点、省略することもできる点は、前述の如くである。
（８）包装体１３が分離された位置でホーン２０３とアンビル２０２との挟持状態が解かれて、１回目のシール作業を終了する。次いで、作動フレーム１０１を２回目のシール作業位置に上昇させ、上記（１）〜（８）の工程を行って２回目のシール作業を行い、これらの作業を上記インパルス縦シールを済ませた筒状包材ＦＡの長さの分だけ繰り返すことになるが、但し、上記（１）の工程時にはインパルスシーラ７への通電はＯＦＦとなる。また、クランプ片３０２，３０３が開いて筒状包材ＦＡへの挟持を解いている間は、縦シーラ台７０１及び押え板７０２による押さえ、或いは、押え板７０２による押さえが続いて、包材のバックラッシュが防止される。
（９）そして、作動フレーム１０１が（１）の原点へ復帰する。以下、同じ上下動をＣＰＵに記憶されたプログラムに従って一定間隔で繰返す。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べた次第で、本発明に係わる縦型多列自動充填包装機用シール装置によれば、縦シールと横シールの面積を少なくして、脱酸素剤等のシール包装に適した極小の小袋を連続的にシール成形することができると共に、インパルスシーラによって長い寸法の縦シールを行った後に、超音波シール装置によって横シールと切断を繰り返し行って、複数個の包装体をシール成形するため、大量の小袋を高速でシール成形できる機能性と経済性を発揮できるものであって、包材のバックラッシュを防止して寸法のバラツキを可及的に少なくできるようにした点と相俟って、特に、小袋用の多列自動充填包装機に用いて洵に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるシール装置を実施した縦型多列自動充填包装機の側面図。
【図２】同正面図。
【図３】縦型多列自動充填機のスリッター部分を示した斜視図。
【図４】本発明に係わる縦型多列自動充填包装機用シール装置に於ける各シーラとクランプの配置例を示した構成図。
【図５】同じく各シーラとクランプの他の配置例を示した構成図。
【図６】本発明に係わる縦型多列自動充填包装機用シール装置の側面図。
【図７】本発明に係わる縦型多列自動充填包装機用シール装置の平面図。
【図８】本発明に係わる縦型多列自動充填包装機用シール装置のクランプについての平面図。
【図９】本発明に係わるシール装置の作動状況を示す説明図。
【図１０】本発明に係わるシール装置の他の作動状況の例を示す説明図。
【符号の説明】
１縦型多列自動充填包装機
８超音波シール装置
１３包装体
１０１作動フレーム
２０２アンビル
２０３ホーン
２０４、２０５エアシリンダ（第一駆動手段）
３０１クランプ
３０２、３０３一対のクランプ片
３０４第二駆動手段
７インパルスシーラ
７０１縦シーラ台
７０２押え板
７１０導電性発熱線
８Ｘ第三駆動手段の駆動源であるモータ
Ｆ’ 包装フイルム
ＦＡ筒状包材

Claims

巻取ロールより繰り出した幅の広いシート状の包材フイルムを複数条の包装フイルムにスリットする工程と、スリットされた複数条の包装フイルムをそれぞれ筒状包材にフォーミングする工程と、これ等フォーミングされた筒状包材を縦シーラと横シーラによってそれぞれ筒状包材にシール成形する工程と、これ等各筒状袋体の内部に充填装置を用いて被包装材料を充填する工程と、各筒状袋体の開いた口を横シールする工程と、各筒状袋体の横シールの中央部分を切断して包装体を切り離す工程を、連続的に繰り返して行うように構成した縦型多列自動充填包装機に於いて、
上記の縦シールをインパルス通電により発熱する導電性発熱線を用いたインパルスシーラによって行い、上記の横シールと切断を超音波振動するホーンとアンビルから成る超音波シール装置を用いて行うように構成すると共に、
上記インパルスシーラの上下の長さを、シール成形される包装体の複数個分に相当する長さに構成し、このインパルスシーラの下側部には、ホーンとアンビルからなる超音波シール装置と、複数本の筒状袋体を挟持して略鉛直下方に引き出すクランプを備えた作動フレームを設けて、上記インパルスシーラによる縦シールが行われる度に、クランプが各筒状袋体を縦シール１回分の長さだけ略鉛直下方へ引き出す工程と、この引き出した各筒状袋体に対する上記超音波シール装置による横シールと切断を、超音波シール装置を移動させながら複数回行って複数個の包装体をシール成形する工程を行うように制御作動せしめると共に、上記超音波シール装置が横シールと切断を行っている間、上記の縦シーラがシール用の通電をＯＦＦにした状態で各筒状包材を押さえ続けるように制御作動せしめることを特徴とする縦型多列自動充填包装機用シール装置。
巻取ロールより繰り出した幅の広いシート状の包材フイルムを複数条の包装フイルムにスリットする工程と、スリットされた複数条の包装フイルムをそれぞれ筒状包材にフォーミングする工程と、これ等フォーミングされた筒状包材を縦シーラと横シーラによってそれぞれ筒状包材にシール成形する工程と、これ等各筒状袋体の内部に充填装置を用いて被包装材料を充填する工程と、各筒状袋体の開いた口を横シールする工程と、各筒状袋体の横シールの中央部分を切断して包装体を切り離す工程を、連続的に繰り返して行うように構成した縦型多列自動充填包装機に於いて、
上記の縦シールをインパルス通電により発熱する導電性発熱線を用いたインパルスシーラによって行い、上記の横シールと切断を超音波振動するホーンとアンビルから成る超音波シール装置を用いて行うように構成すると共に、
上記インパルスシーラの上下の長さを、シール成形される包装体の複数個分に相当する長さに構成し、このインパルスシーラの下側部には、ホーンとアンビルからなる超音波シール装置と、複数本の筒状袋体を挟持して略鉛直下方に引き出すクランプを備えた作動フレームを設けて、上記インパスルシーラによる縦シールが行われる度に、クランプが各筒状袋体を一袋分だけ略鉛直下方へ引き出す工程と、上記超音波シール装置が上記引き出した各筒状袋体に対して横シールと切断とを行うシール工程を、上記縦シール１回の長さの分だけ複数回繰り返して行って、複数個の包装体をシール成形するように制御作動せしめると共に、上記超音波シール装置が横シールと切断を行っている間、上記の縦シーラがシール用の通電をＯＦＦにした状態で各筒状包材を押さえ続けるように制御作動することを特徴とする縦型多列自動充填包装機用シール装置。