JP5222811B2 - 製袋充填機のシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品が供給された筒状のフィルムに所定のシールを施して包装袋を得るようにした製袋充填機のシール装置に関する。

原反ロールから引き出された帯状フィルムが製袋手段で筒状に形成され、該筒状フィルムに縦シールが施されると共に筒状フィルム中に物品が供給された後で、シール装置により横シールが施される。このようなシール装置としては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１のシール装置は、駆動源から動力を受けて回転する各駆動歯車に対し、各偏心歯車を所定量だけ偏心するように配設し、該各偏心歯車に対し、各シール体を偏心させて連結すると共に、各偏心歯車をその偏心歯車の２倍の歯数からなる固定歯車に噛合させることによって、シール期間中に上下シール体の押圧力（シール力）の変化を小さくすると共に、上下シール体が互いに当接する際に発生する振動や衝撃音を抑制している。

特許第４１９０７１４号公報

しかし、従来のシール装置は、偏心歯車と固定歯車との間の歯数比や偏心歯車の偏心量が一定であるため、例えば、被包装物品の形状及び大きさ等の種類やフィルムの材質等の種類が変った場合に、その変化に応じた適切なシール圧でシールすることができない。

この発明は、製袋充填機において、一対のシール体の近接離間を自由に設定することができるシール装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、筒状フィルム６の搬送路４４を挟んで対向する一対のシール体４０，４３で筒状フィルム６を挟持し筒状フィルム６の搬送と共に移動して横シールを施す製袋充填機のシール装置８であって、第１歯車２０と、該第１歯車２０に噛合する第２歯車２２と、前記第１歯車２０の軸心に同心で回動すると共に前記第２歯車２２を回動可能に支持する回動部材１９と、前記第２歯車２２を挟んで前記第１歯車２０とは反対に延設された前記回動部材１９に接続され、該回動部材１９を前記第１歯車２０の軸心に同心で回動させる連携機構と、前記第２歯車２２の偏心位置に回動可能に支持された前記一対のシール体４０，４３における一方のシール体４３と対向する他方のシール体４０とを開閉動作可能に支持したシール手段と、前記第１歯車２０を駆動する第１制御モータ１７と、前記連携機構を駆動する第２制御モータ２４とを備え、該第２制御モータ２４によって前記回動部材１９を回動し、前記第１制御モータ１７によって両シール体４０，４３が筒状フィルム６の搬送と共に移動する際のシール体４０，４３間の距離を調節し得るよう構成した。

請求項１の発明を前提とする請求項２の発明において、前記連携機構は、第２制御モータ２４で回転する第３歯車２６と、該第３歯車２６の偏心位置及び前記回動部材１９に夫々回動可能に連結された連動部材３０とによって構成されている。

請求項１または請求項２の発明を前提とする請求項３の発明において、前記回動部材１９と前記連携機構とは軸２９によって連結され、該軸２９には第４歯車３３が配設され、第１制御モータ１７または第２制御モータ２４の駆動によって、該軸２９が第４歯車３３と共に回転する。

請求項１〜３のうちいずれか一つの発明を前提とする請求項４の発明においては、一対のシール体４０，４３による物品７の噛込みを検知する検知手段を備え、該検知手段による検知によって前記両シール体４０，４３を互いに離間させるように前記第２制御モータ２４を駆動して前記回動部材１９を回動するようにした。

請求項１〜４のうちいずれか一つの発明を前提とする請求項５の発明は、横形製袋充填機のシール装置８であって、固定枠と、該固定枠に対して上下方向に移動し得るように配設された移動枠と、固定枠に対する移動枠の高さ方向の位置を調節し得る高さ調節機構とを備え、該移動枠には第１歯車２０と連携機構と第１制御モータ１７と第２制御モータ２４とが支持されていることで、一対のシール体４０，４３の高さ位置を変更し得る。

請求項１の発明では、第２制御モータを駆動して回動部材を回動させると、シール手段を支持する第２歯車が互いに近接或いは離間し得る構成であることから、回動部材の回動に伴い一対のシール体が筒状フィルムの搬送と共に移動する際のシール体間の距離を自由に設定することができる。
例えば、一対のシール体が筒状フィルムを挟持した状態で、両シール体を筒状フィルムの搬送方向に沿って直線的に移動させることができる。
また、例えば、一対のシール体が筒状フィルムを挟持した瞬間における両シール体間の距離を調節すれば、振動や衝撃音を抑制することや、フィルムの種類に応じて両シール体の距離を調節することにより、シール時間に関連する直線的な移動軌跡の長さやシール圧を任意に変更することができる。

請求項２の発明では、連携機構を第３歯車と連動部材とにより構成することによって、第１歯車の歯数と第３歯車の歯数との関係から、回動部材の回動に伴う両シール体の近接或いは離間させるタイミング計算が容易になる。

請求項３の発明では、回動部材を回動させる際に、回動部材と連携機構とを回動可能に支持する軸を第４歯車と共に回転させることによって、長きに亘る使用に際してシール手段や第２歯車や回動部材による荷重集中で軸の一部に磨耗や変形等が生じることを防ぐことができ、回動部材と連携機構との間のがたつきを防止することができる。

請求項４の発明では、検知手段により物品の噛込みが検知されると、回動部材を回動させて一対のシール体を離間させることにより、物品またはシール手段へのダメージを低減することができる。

請求項５の発明では、横形製袋充填機のシール装置に高さ調節機構が設けられることよって、様々な物品高さの変化に対応して、一対のシール体が筒状フィルムを挟む高さ位置を変更することができる。

第１実施形態のシール装置を示す略体図。 第１実施形態のシール装置からシール体を外して上方から見た略体図。 図１のＡ−Ａ線における略体図。 図１のＢ−Ｂ線における略体図。 製袋充填機の全体構成を示す略体図。 第２実施形態のシール装置を示す略体図。 図６のＣ−Ｃ線における略体図。

第１実施形態にかかる製袋充填機のシール装置について図１〜５を参照して説明する。
図５に概略的に示すように、フィルム包装機として例示する横形製袋充填機においては、フィルム繰出し機構１における駆動ローラ２が駆動されて原反ロール３から引き出された帯状フィルム４が、製袋手段５で筒状に成形され、該筒状フィルム６に縦シールが施されると共に、筒状フィルム６中に物品７が所定間隔毎に供給され、各物品７間でシール装置８により筒状フィルム６に横シールが施されると共に筒状フィルム６が切断されることで、ピロー包装品が得られる。シール装置８において上側のシール体４０と下側のシール体４３とは、図１に示すように、物品７が供給された筒状フィルム６を搬送する搬送コンベヤ４４（搬送路）を挟んで対向配置されている。

以下、図１〜４に示すシール装置８を詳述する。
フィルム搬送方向（前後方向）に対し直交する左右方向の両側に配設された固定側枠部９を有する固定枠は、内部が開口する略立方体状に形成されている。左右の固定側枠部９の内側には、前後一対のガイド溝９ａが上下（高さ）方向へ向くように設けられている。前後一対のガイド溝９ａ間には移動枠の一部品である可動側板１０が上下方向へスライドし得るように挿嵌されている。固定枠に支持された操作ハンドル１４を回動させると、雄ねじ部材１１と雌ねじ部材１２との螺合による雌雄ねじ機構により、固定枠に対して移動枠を上下方向へ移動させる。これにより高さ調整機構が構成されている。

左側の可動側板１０の前側の下側寄りには第１制御モータとしてのサーボモータ１７が配設されている。左右の可動側板１０間にはサーボモータ１７の上方で上下一対の第１駆動シャフト１８が回転可能に支持されている。上下の第１駆動シャフト１８には、左右の可動側板１０の内側で回動レバー１９（回動部材）が回動可能に支持され、左右の回動レバー１９の内側で第１歯車２０が一体回動可能に取着されている。上下の第１歯車２０は互いに噛合している。回動レバー１９は、第１歯車２０の軸心と同心で回動し、第１駆動シャフト１８に支持された基端部から後方へ延設されている。上下の回動レバー１９には第１歯車２０の軸心から離間した中間部で第２駆動シャフト２１が回転可能に支持されている。第２駆動シャフト２１には左右の回動レバー１９より内側に第２歯車２２が回動可能に支持されている。上側の第２歯車２２は上側の第１歯車２０に噛合し、下側の第２歯車２２は下側の第１歯車２０に噛合しており、下側の第１歯車２０が第１制御モータ１７により駆動歯車２３を介して回転すると、上側の第１歯車２０が下側の第１歯車２０に対し逆向きに回転すると共に、上側の第２歯車２２と下側の第２歯車２２とが互いに逆向きに回転する。このようにして駆動入力機構が構成されている。

左側の可動側板１０の後側の下側寄りには第２制御モータとしてのサーボモータ２４が配設されている。サーボモータ１７及びサーボモータ２４は不図示の制御手段から信号を受けて回転駆動され、サーボモータ２４はサーボモータ１７と同期して回転可能になっている。左右の可動側板１０には第３歯車２６が軸支されている。上下の第３歯車２６は互いに噛合している。左右の可動側板１０間にはサーボモータ２４の上方で第３駆動シャフト２７が回転可能に支持されている。第３駆動シャフト２７には左右の回動レバー１９より内側に駆動歯車２８が一体で回動可能に取着されている。駆動歯車２８は下側の第３歯車２６に噛合している。第１歯車２０に対し第２歯車２２を挟んで反対側の上下の回動レバー１９の先端には連動軸２９が回転可能に支持されている。左右の回動レバー１９の内側で連動レバー３０（連動部材）が連動軸２９に対し回動可能に支持されている。上側の連動レバー３０は連動軸２９から下方へ延設され、下側の連動レバー３０は連動軸２９から上方へ延設されている。上側の第３歯車２６の偏心位置に支持された偏心軸３１に対し上側の連動レバー３０が回動可能に支持され、下側の第３歯車２６の偏心位置に支持された偏心軸３１に対し下側の連動レバー３０が回動可能に支持されている。下側の第３歯車２６がサーボモータ２４により駆動歯車３２を介して回転すると、上側の第３歯車２６が下側の第３歯車２６に対し逆向きに回転する。上下の第３歯車２６の回転により、各第３歯車２６に偏心支持されている上下の連動レバー３０が揺動しながら上下方向で互いに近接或いは離間すると共に、上下の回動レバー１９を、第１駆動シャフト１８を中心に回動させ、上下方向で互いに近接或いは離間させる。なお、第３歯車２６に連動レバー３０を夫々偏心させて回動可能に配設することにより、連携機構が構成される。

図４に示すように、下側の回動レバー１９に支持された第２歯車２２の偏心位置に下側のフレーム３７が回動可能に支持されている。下側のフレーム３７上の左右両側にはロッド３８が立設されている。左右のロッド３８の上方に架設された上側のフレーム３９には上側のシール体４０が取着されている。左右のロッド３８には上下のフレーム３７，３９間でスライドブロック４１がロッド３８に沿って上下動可能に挿嵌されている。左右のスライドブロック４１には下側のシール体４３が取着されている。上側の回動レバー１９に支持された第２歯車２２の偏心位置に左右のスライドブロック４１が回動可能に支持されている。

上側の第２歯車２２の偏心位置と下側の第２歯車２２の偏心位置とは互いに１８０度回転方向へずれているため、サーボモータ１７の駆動によって第２歯車２２が互いに逆向き回転すると、上下のシール体４０，４３が、フィルム搬送方向の下流側へ移動しながら互いに近接した後に、互いに離間しながらフィルム搬送方向の上流側へ移動するように、互いに近接離間移動して開閉作動する（シ−ル手段）。上側のシール体４０にはナイフ（図示せず）が組み込まれ、下側のシール体４３にはナイフを受け入れる溝（図示せず）が形成されているため、上下のシール体４０，４３が互いに近接して筒状フィルム６にシールが施された後に、ナイフによって筒状フィルム６が切断される。

また、サーボモータ２４の駆動によって、上下の回動レバー１９を上下方向に互いに近接或いは離間させ得るようにしたことで、上下の回動レバー１９に支持された第２歯車２２の軸心の上下方向位置を変更してそれらの軸心間距離を変更することができる。従って、上下のシール体４０，４３を近接或いは離間させることができる。このようにして、図５の仮想線Ｖ，Ｘ，Ｗで示すように、サーボモータ１７の駆動により上下のシール体４０，４３が筒状フィルム６を挟持する際に、サーボモータ１７の駆動に同期させてサーボモータ２４を駆動することによって、上下のシール体４０，４３が互いに一定の距離を保った状態で搬送方向に沿って直線的（仮想線Ｘの箇所）に移動させることができる。

即ち、サーボモータ１７の駆動によりシール体４０，４３は夫々円運動するだけであるが、サーボモータ２４の駆動をサーボモータ１７の駆動に同期させることによって、シール体４０，４３の上下方向における相対距離を近接或いは離間させることにより、図５の仮想線Ｘのような直線的な移動軌跡を自由に設定することができる。

その他、例えば、一対のシール体４０，４３が筒状フィルム６を挟持する瞬間における両シール体４０，４３間の上下方向における相対距離を調節すれば、振動や衝撃音を抑制することができる。更に、両シール体４０，４３間の上下方向における相対距離の調節により、フィルムの種類に応じたシール圧及びシール時間を調節することができる。

上下のシール体４０，４３には、両シール体４０，４３が互いに所定距離に接近すると信号が反転する近接スイッチ等の検知手段が配設されており、その検知手段による検知によって物品７の噛込みが検知されると、不図示の制御手段は、サーボモータ１７とサーボモータ２４との同期を解除し、サーボモータ２４の駆動により上下の回動レバー１９を回動させて、上下のシール体４０，４３を互いに離間させる。

前記連動軸２９には左側の連動レバー３０の近傍に第４歯車３３が一体回動可能に支持されている。該連動レバー３０には第５歯車３４が偏心軸３１と一体回動可能に支持されていると共に第６歯車３５が第４歯車３３及び第５歯車３４に噛合する状態で支持されている。サーボモータ２４の駆動により連動レバー３０が揺動する際、第５歯車３４及び第６歯車３５が回転して第４歯車３３が連動軸２９と共に回転する。サーボモータ２４により駆動歯車３２が１回転した場合に連動軸２９の回転位相が駆動歯車３２とずれるように、第４歯車３３と第５歯車３４と第６歯車３５の歯数が設定されている。

なお、前述した回動レバー１９や駆動入力機構や連携機構やサーボモータ１７やサーボモータ２４は、移動枠に支持されているため、高さ調節機構の操作ハンドル１４を回す等の操作によって移動枠と共に高さ方向へ移動する。

次に、本発明の第２実施形態にかかる製袋充填機のシール装置について第１実施形態との相違点を中心に図６〜７を参照して説明する。
第１実施形態において下側の回動レバー１９、第１歯車２０、第２歯車２２、第３歯車２６及び連動レバー３０等が省略され、それらに代えて下記の連動リンク機構４５が採用されている。上側の第１歯車２０はサーボモータ１７により回転し、上側の第３歯車２６はサーボモータ２４により回転する。

連動リンク機構４５は次のように構成されている。左右の可動側板１０に取着されたガイドレール４６にはスライダ４７がフィルム搬送方向へ移動可能に支持されている。左右のスライダ４７間には軸４８が架設され、その軸４８の下方で左右のロッド３８の下端間に軸４９が架設されていると共に、軸４８の上方でスライドブロック４１間に軸５０が架設されている。軸４８には中間レバー５１が回動可能に支持されている。軸４９及び中間レバー５１の一端には夫々下側レバー５２が回動可能に連結されている。軸５０及び中間レバー５１の他端には夫々上側レバー５３が回動可能に連結されている。サーボモータ１７の駆動によって第２歯車２２が回転すると、スライドブロック４１が左右のロッド３８に沿って上方または下方へ移動し、連動リンク機構４５の回動によって上側フレーム３９がスライドブロック４１とは逆の向きに上下動する。更に、この上下動の際に、連動リンク機構４５によってスライダ４７及びスライドブロック４１がガイドレール４６に沿ってフィルム搬送方向へ移動するため、上下のシール体４０，４３が、フィルム搬送方向の下流側へ移動しながら互いに近接した後に、互いに離間しながらフィルム搬送方向の上流側へ移動するように、上下方向で互いに近接離間移動して開閉作動する（シ−ル手段）。

また、サーボモータ２４の駆動によって、回動レバー１９及びスライドブロック４１を上下方向に移動させ、更に、連動リンク機構４５を回動させて、上側フレーム３９をスライドブロック４１とは逆の向きへ上下動し得るようにしたことで、上下のシール体４０，４３を近接或いは離間させることができる。

そして、図５の仮想線Ｖ，Ｘ，Ｗで示すように、サーボモータ１７の駆動により上下のシール体４０，４３が筒状フィルム６を挟持する際に、サーボモータ１７の駆動に同期させてサーボモータ２４を駆動することによって、上下のシール体４０，４３が互いに一定の距離を保った状態で搬送方向に沿って直線的（仮想線Ｘの箇所）に移動させることができる。即ち、サーボモータ１７の駆動によりシール体４０，４３は夫々円運動するだけであるが、サーボモータ２４の駆動をサーボモータ１７の駆動に同期させることによって、シール体４０，４３の上下方向における相対距離を近接或いは離間させることにより、図５の仮想線Ｘのような直線的な移動軌跡を自由に設定することができる。

第１及び第２実施形態は上記の他に下記の効果を有する。
＊ 回動レバー１９を第１歯車２０の軸心と同心で回動させる連携機構は、サーボモータ２４の駆動を受けて回転し得る第３歯車２６と、第３歯車２６の偏心位置及び回動レバー１９に夫々回動可能に連結された連動レバー３０とによって構成されている。このため、第１歯車２０の歯数と第３歯車２６の歯数との関係から、回動レバー１９の回動に伴う両シール体４０，４３の近接或いは離間させるタイミング計算が容易になる。

＊ 回動レバー１９の回動に伴い連動軸２９を第４歯車３３と共に回転し得ると共に、その回転に伴い、サーボモータ２４により駆動歯車３２が１回転した場合に連動軸２９の回転位相が駆動歯車３２とずれるように構成されている。従って、回動レバー１９や連動レバー３０に対する連動軸２９の摺接面を変更して、長きに亘る使用に際してシール手段や第２歯車２２や回動レバー１９による荷重集中で連動軸２９の一部に磨耗や変形等が生じることを防ぎ、回動レバー１９と連携機構の連動レバー３０との間のがたつきを防止することができる。

＊ 検知手段により物品７の噛込みが検知されると、サーボモータ１７とサーボモータ２４との同期を解除し、サーボモータ２４の駆動により回動レバー１９を回動させて一対のシール体４０，４３を離間させることにより、物品７またはシール手段へのダメージを低減することができる。

＊ 横形製袋充填機のシール装置８において第１歯車２０や連携機構やサーボモータ１７やサーボモータ２４等を支持する移動枠の高さ位置を高さ調節機構により調節することによって、一対のシール体４０，４３が筒状フィルム６を挟む高さ位置を様々な大きさの物品７に対応するように変更することができる。

前記第１及び第２実施形態以外にも例えば下記のように構成してもよい。
・ 図１において、一対の第３歯車２６とサーボモータ２４と駆動シャフト２７と駆動歯車２８に代えて、モータやボール螺子等を用いたリニアアクチュエータ（第２制御モータ）により上下の連動軸２９の中間高さ位置を水平方向に移動調整し得る可動部材を設けると共に、その可動部材に対し夫々の連動レバー３０の一端部を回動可能に支持するように構成し、その可動部材を移動させて、一対の連動レバー３０を介して一対の回動レバー１９を互いに相反する向きに回動させ、一対のシール体４０，４３を近接或いは離間させてもよい。この場合は、可動部材と連動レバー３０が連携機構に相当する。この構成においても、サーボモータ２４の駆動をサーボモータ１７の駆動に同期させることによって、第１及び第２実施形態と同様に、上下のシール体４０，４３を仮想線Ｘに沿うように移動させることができる。また、第２制御モータを単一の駆動源で構成することができるため、構造の簡素化が図れると共に、第１制御モータとしてのサーボモータに同期させる点においても、単一の駆動源であることから制御の煩雑化を防ぐことができる。

・ 第１及び第２実施形態では、シール体４０をシール体４３側に付勢する圧縮ばねを設けていないが、必要に応じて配設してもよい。
・ 第１及び第２実施形態では、横形製袋充填機のシール装置８において一対のシール体４０，４３の動作軌跡を調節し得る場合を例示したが、縦形製袋充填機のシール装置に応用可能である。

・ 第２実施形態では、左右のロッド３８の下端部付近に連動リンク機構４５を夫々配設したが、連動リンク機構４５は一つであってもよい。
・ 第２実施形態では、下側のシール体４３を第２歯車２２に連動させ、上側のシール体４０を連動リンク機構４５により作動させる構成としたが、逆に、上側のシール体４０を第２歯車に連動させ、下側のシール体４３を連動リンク機構により作動させる構成としてもよい。

・ 第１及び第２実施形態では、サーボモータ２４の駆動により連動レバー３０が揺動する際に、第４歯車３３が連動軸２９を回転させたが、第４〜第６歯車３３，３４，３５を連動軸２９と回動レバー１９に配設して、連動軸２９を同様に回転させてもよい。

・ 一対のシール体４０，４３が互いに噛み合った時に、サーボモータの位置制御とトルク制御を併用して行うようにしてもよい。

６…筒状フィルム、７…物品、８…シール装置、１７…サーボモータ（第１制御モータ）、１９…回動レバー（回動部材）、２０…第１歯車、２２…第２歯車、２４…サーボモータ（第２制御モータ）、２６…第３歯車、２９…連動軸、３０…連動レバー（連動部材）、３３…第４歯車、４０…上側のシール体、４３…下側のシール体、４４…搬送コンベヤ（搬送路）。

Claims (5)

1. 筒状フィルムの搬送路を挟んで対向する一対のシール体で筒状フィルムを挟持し筒状フィルムの搬送と共に移動して横シールを施す製袋充填機のシール装置であって、第１歯車と、該第１歯車に噛合する第２歯車と、前記第１歯車の軸心に同心で回動すると共に前記第２歯車を回動可能に支持する回動部材と、前記第２歯車を挟んで前記第１歯車とは反対に延設された前記回動部材に接続され、該回動部材を前記第１歯車の軸心に同心で回動させる連携機構と、前記第２歯車の偏心位置に回動可能に支持された前記一対のシール体における一方のシール体と対向する他方のシール体とを開閉動作可能に支持したシール手段と、前記第１歯車を駆動する第１制御モータと、前記連携機構を駆動する第２制御モータとを備え、該第２制御モータによって前記回動部材を回動し、前記第１制御モータによって両シール体が筒状フィルムの搬送と共に移動する際のシール体間の距離を調節し得るよう構成したことを特徴とする製袋充填機のシール装置。
2. 前記連携機構は、第２制御モータで回転する第３歯車と、該第３歯車の偏心位置及び前記回動部材に夫々回動可能に連結された連動部材とによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の製袋充填機のシール装置。
3. 前記回動部材と前記連携機構とは軸によって連結され、該軸には第４歯車が配設され、第１制御モータまたは第２制御モータの駆動によって、該軸が第４歯車と共に回転することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製袋充填機のシール装置。
4. 一対のシール体による物品の噛込みを検知する検知手段を備え、該検知手段による検知によって前記両シール体を互いに離間させるように前記第２制御モータを駆動して前記回動部材を回動するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の製袋充填機のシール装置。
5. 横形製袋充填機のシール装置であって、固定枠と、該固定枠に対して上下方向に移動し得るように配設された移動枠と、固定枠に対する移動枠の高さ方向の位置を調節し得る高さ調節機構とを備え、該移動枠には第１歯車と連携機構と第１制御モータと第２制御モータとが支持されていることで、一対のシール体の高さ位置を変更し得ることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の製袋充填機のシール装置。

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