JP6800574B2 - ピロー包装機 - Google Patents

Description

本発明はセンターシール装置を有するピロー包装機に関するものである。

ピロー包装機とは包装機の一種であり、主にフィルム供給装置、搬送装置、製袋機、センターシール装置、エンドシール装置から構成されている。被包装物は例えばベルトコンベヤ等の搬送装置により搬送され、包装用の帯状フィルムはフィルム供給装置の原反ロールから供給される。製袋機は被包装物が順次搬送されるのに合わせてフィルム供給装置から供給される帯状フィルムを筒状に製袋する。次いで製袋機の下流側に配置されるセンターシール装置は筒状フィルムの両側端縁部を重ね合わせたフィルム重合端をセンターシーラによって加圧、加熱（熱シール）する。そしてエンドシール装置は、被包装物の長さに合わせて被包装物が存在しない筒状フィルムをフィルム幅方向にシールし、カットすることで個別包装を完成させる。

特開２０１０−１７９９５５ 特開２００５−２８９４６１

センターシール装置は、筒状フィルム本体部分が垂直下方向に突出した形で形成されるフィルム重合端を、左右からセンターシーラで挟み込んで加圧するとともに熱シールしてセンターシール部を形成する。フィルムが腰の無い材質であるとフィルム面は弛むことが多く、弛みを防ぐためにフィルムへ張力を与える等の手法を用いる。しかしセンターシーラからの輻射熱によりフィルム搬送面の温度が上昇すると、張力を与えていても熱変性によりフィルムに皺や弛みが生じやすく搬送不良の原因となる。

特に空袋防止制御時やメンテナンスなどのために停止待機していた筒状フィルムの搬送が再開された際には、センターシール装置のフィルム搬送面で停止していた筒状フィルムが過剰に加熱されることで熱変性して搬送面に付着してしまい、搬送されずに後続の被包装物が詰まってしまうという搬送不良が発生し易い。この搬送不良は、フィルムが熱に敏感な材質（たとえばポリエチレン等）である場合や、フィルム厚さが４０μｍ以下の場合や、フィルムの外面に印刷がされている場合、特に顕著となる。そもそもフィルムはフィルム搬送面上での滑りが悪く、湿度の高い場合には滑りの悪さが一層顕著になり搬送不良を生じやすい。

センターシール装置においてセンターシーラのシール領域におけるフィルム搬送面の温度が上昇することを抑えるため、従来は冷却用エアを搬送面に供給する、搬送面を構成する台の部分に冷却水を流す、などの方法が提案されている（特許文献２）。しかしこれらの方法はランニングコストや衛生面で問題が多く、また構造が複雑になってしまう欠点があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、フィルムが付着しにくく搬送不良が生じにくいピロー包装機を提供することを目的とする。

本発明は、連続して供給される帯状フィルムを筒状に形成するとともに、前記帯状フィルムの両側端縁部を重ね合わせたフィルム重合端に対してシーラによって熱シールして筒状フィルムとするセンターシール装置を有するピロー包装機であって、前記シーラと前記筒状フィルムの間に配置されてフィルム搬送面を形成する板状部材と、前記板状部材を支持する支持部材と、を備え、前記フィルム搬送面には前記フィルム重合端が通過する隙間が形成され、前記隙間は、前記板状部材が形成する第一の隙間と、前記支持部材が形成する第二の隙間からなり、前記第一の隙間の間隔は、前記第二の隙間の間隔より広く、前記フィルム搬送面における少なくとも前記シーラ近傍の領域であるシール領域にエンボスが形成されることを特徴とするピロー包装機である。

本発明によれば、フィルム搬送面における少なくともシーラのシール領域にエンボスを形成することで筒状フィルムとフィルム搬送面の間の接触面積を小さくして、互いの付着可能性を下げ、被包装物の搬送不良を生じにくくするという優れた効果を奏し得る。

本発明の第１実施形態のピロー包装機の全体概念図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態であるピロー包装機が備えるセンターシール装置の上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はセンターシール装置の要部であるフィルム搬送面のエンボスの拡大図であり、（ｆ）は（ｃ）のエンボスのＢ−Ｂ矢視断面図である。 同センターシール装置の要部を説明する搬送方向から視た断面図である。 同センターシール装置の変形例の搬送方向から視た断面図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。ただし図１〜図５は発明を実施する形態の一例であって、図中で同一の符号を付した部分は同一又は類似の装置、部材等を表わす。
（１） 実施形態の概要

本発明の実施形態では、フィルム搬送面においてセンターシール装置のシーラの近傍にエンボス加工を施すことで筒状フィルムとフィルム搬送面の接触面積を小さくし、シーラから筒状フィルムへの熱伝達を妨げ、筒状フィルムとフィルム搬送面の付着可能性や筒状フィルム自体の熱変性可能性を低減させることで、搬送不良が生じにくいピロー包装機を提供する。
（２）実施形態の詳細

図１は第１の実施形態に係るピロー包装機１の全体概念図である。なお、本図および以降の各図において、部材の大きさ、形状、厚みなどを適宜誇張して表現する。

図１に示されるピロー包装機１は、食品や日用品などの被包装物７をフィルムで順次包装するラインで使用される。このピロー包装機１は、フィンガーコンベア７０と、フィルム供給装置２と、センターシール装置３と、エンドシール装置４と、制御ユニット（図示省略）などを備えている。なお図１では上方から帯状フィルム１００が供給され、被包装物７を上から包み込んでセンターシールするいわゆる正ピロー包装機を図示している。

これらピロー包装機１の各部は制御ユニットにより統括的に制御される。制御ユニットはＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵはいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて様々な機能を実現する。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域、記憶領域として使用され、ＲＯＭはＣＰＵで実行されるオペレーティングシステムやプログラムを記憶する。

フィンガーコンベア７０は、フィンガーコンベア７０の下流側に配置される製袋機３５へ被包装物７を順次矢印方向に搬送する。具体的には多数の被包装物７を搬送する際、フィンガー８０でそれぞれの被包装物７を押送することで個々の被包装物７をコンベア上で等間隔に搬送する。

フィルム供給装置２は、駆動モーター（図示省略）により回転速度を適宜制御しながら、フィルムを巻き取った原反ロール９０から所定の速度で帯状フィルム１００を製袋機３５に供給する。

製袋機３５は、フィルム供給装置２から供給される帯状フィルム１００を、幅方向の両端縁が互いに重なるように筒状に製袋する。従って、筒状フィルム１１０は、帯状フィルム１００の両端縁が重なることで長手方向に延びるフィルム重合端を有する。また製袋器３５は、フィンガーコンベア７０から供給される被包装物３５を、製袋される筒状フィルム１１０に供給する。これにより、被包装物７は、筒状に製袋された筒状フィルム１００に包まれる。

センターシール装置３は、製袋機３５の下流側に配置される。センターシール装置３はフィルム搬送面８の下側にセンターシーラ３０を備え、被包装物７を包んだ筒状フィルム１１０のフィルム重合端を加圧、熱シールする。センターシール装置３の下流側には移送コンベア４０と、移送コンベア４０の上方に配置された上側抑えベルト６０が配置され、センターシール装置３からエンドシール装置４へ筒状フィルム１１０で包装された被包装物７を移送する。

エンドシール装置４は被包装物７の長さに合わせて、被包装物７が存在しない領域の筒状フィルム１１０をフィルム幅方向に熱シールして封じ、カットすることで被包装物７の個別包装を完成させる。そして完成された個別包装はエンドシール装置４の下流側に設けられた搬出コンベア５０で搬出される。

図２でセンターシール装置３の構成を詳細に説明する。センターシール装置３は上板５とピンチローラ２７とセンターシーラ３０を備え、上板５の下にピンチローラ２７とセンターシーラ３０が配置される。上板５の上面であるフィルム搬送面８には図３で後述するようなエンボス加工を施す。ピンチローラ２７は筒状フィルムの両側端縁部を両側から挟み込んで搬送力を与える一対のローラであり、センターシーラ３０は、筒状フィルム１１０の両側端縁部を両側から挟み込んで加熱（熱シール）しながら搬送する一対のローラである。センターシール装置３は、一対の直方体状のセンターシーラ（バーシーラ）を備えたものでも良い。

図２（ａ）はセンターシール装置３の上面図を示す。板状部材１０、１０と支持部材２０、２０は合掌構造をなす。具体的には一対の板状部材１０は、平面方向が水平となる状態で、隙間６を介して平行するように配設される。それぞれの板状部材１０の下側には、一対の支持部材２０が、平面方向が水平となる状態で、隙間６を介して平行するように配設される。隙間６はセンターシール装置３の搬送方向に伸びており、被包装物７を包んだ筒状フィルム１１０のフィルム重合端が通過・走行する。筒状フィルム１１０のフィルム重合端はフィルム搬送面８の下に設けられたセンターシーラ３０により熱シールされる。

図２（ｂ）は、センターシール装置３の図２（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面図を示す。本実施形態では上板５は、上から下に向かって板状部材１０と支持部材２０の順番に積層される。板状部材１０、１０の隙間６Ａの間隔ａは、支持部材２０、２０が隙間６Ｂの間隔ｂより広く設けられる。両隙間６Ａ、６Ｂによってフィルム重合端が通過する隙間６が構成される。

間隔ａと間隔ｂは同じ広さであっても良いが、仮にａとｂが同じ広さであり、結果として両隙間６Ａ、６Ｂが構成する隙間６が単一の垂直面をなすと、筒状フィルム１１０は、フィルム搬送面８から隙間６に向かって直角に折れ曲がって、センターシーラ４０に向かって垂れ下がることになる。即ち、筒状フィルム１１０の周方向の距離は、少なくとも被包装物７の全周寸法と、板状部材１０の厚みと支持部材２０の厚みの合算値と、更に、被包装物７と筒状フィルム１１０の余裕隙間分と、を単純に加算した長さが必要となる。これに対して本実施形態で示す構造にすれば、板状部材１０から支持部材２０に向かって斜めにフィルムが導入され得る（図４参照）。結果、フィルム重合端に向かって垂れ下がる筒状フィルムの長さが短くなり、押圧面９でシールされずに筒状本体部側に残される無駄部分が少なくなることで、使用するフィルム量を削減できる。このような構造は被包装物７をタイトに包装したいときに特に有効である。

板状部材１０と支持部材２０はねじ止めで固定しても、接着剤等で固定しても良い。支持部材２０、又は板状部材１０の少なくとも一方、又はその両方に位置決め手段を設けて着脱可能にすると、板状部材１０が交換可能、清掃可能となりさらに好ましい。

エンボスをプレス加工で作製する場合、エンボス凸部２１０の大きさを小さくするためには、加工対象の板厚は薄いことが好ましい。したがってエンボス凸部２１０を小さくするために板状部材１０を薄くする場合にも、板状部材１０で形成されるフィルム搬送面８の剛性を保ち、被包装物の搬送に支障がでないようにするためには、板状部材１０を支持部材２０で支持する構造が好適である。板状部材１０は、エンボス加工を施すことによってたわみ強度が増し、上板全体を薄くできる。

なお図２（ａ）で支持部材２０が板状構造である例を示したが、補強バーを離散的に備えて板状部材１０を支持する構造でも良い。ただし支持部材２０を板状構造にする方が、高温となったセンターシーラ３０からの輻射熱を遮断する効果が大きく好ましい。また支持部材２０を、隙間６が形成される側と反対側の端部を長手方向に沿って曲げ加工しても良い。曲げ加工によって支持部材２０の剛性を高めることができる。この際、底面側に曲げ加工すれば、センターシーラ３０の熱が側面から回り込むことを抑制できる。一方、上面側に曲げ加工すれば、板状部材１０の側面と当接して該板状部材１０を位置決めすることもできる。

図３は、フィルム搬送面８に施すエンボスの例を示す。被包装物７は筒状フィルム１１０に包まれた状態で上板５の上面であるフィルム搬送面８に接触しながら搬送される。フィルム搬送面８の材料としては強度や耐熱性などを考慮してアルミニウム、ステンレス等の金属を使用することが考えられるが、耐熱性があってエンボス様に表面加工が可能なフッ素樹脂などであってもよい。

エンボス凸部２１０間の幅方向のピッチｐ１は３ｍｍ以下、搬送方向のピッチｐ２は７ｍｍ以下であるとフィルムが滑りやすく好ましい。更に、エンボス凸部２１０間の幅方向のピッチｐ１は２ｍｍ以下、搬送方向のピッチｐ２は４ｍｍ以下であると、フィルムが一層滑りやすく好ましい。一方で、製造コストやフィルム搬送面８の剛性等の観点から、エンボス凸部２１０間の幅方向のピッチｐ１は１ｍｍ以上、搬送方向のピッチｐ２は２ｍｍ以上であることが好ましい。

なお、単位面積当たりのエンボス凸部２１０の数は、３．２１個／ｃｍ２以上であるとフィルムが滑りやすく好ましい。より望ましくは１１．５２個／ｃｍ２以上とする。一方で、製造コストやフィルム搬送面８の剛性等の観点から、１００個／ｃｍ２以下とすることが好ましい。

またエンボス凸部２１０の頂部は、角がない曲面であることがフィルムの引っかかりを防ぎ望ましい。エンボス凸部２１０の高さは、０．０５ｍｍ以上、且つ、０．３ｍｍ以下であることが望ましいが、この範囲外であっても良い。地金２００に平行な方向のエンボス凸部２１０の形状としては、図３（ａ）紡錘形、図３（ｂ）半球形、図３（ｃ）涙滴形、図３（ｄ）菱形などが考えられる。また各エンボス凸部２１０の配置は、格子状に配置するものや千鳥状に配置するもの、あるいは図３（ｅ）のようにランダムに配置するものが考えられる。なおエンボス凸部２１０が図２(a)のような紡錘形であるときには図中の矢印方向にフィルムが搬送されるようにするとフィルムとフィルム搬送面の滑りが良く好ましい。

次に、以上のように構成されたピロー包装機１の動作について図４を用いて説明する。センターシール装置３において、筒状フィルム１１０の両側端縁部を重ね合わせたフィルム重合端をセンターシーラ３０によって熱シールし、センターシール部１２０を生成する。このときセンターシーラ３０はフィルム重合のために室温よりも高温になっている。

既に述べたようにフィルム搬送面８にはエンボス凸部２１０が形成されているので、主にエンボス凸部２１０の頂部付近が筒状フィルム１１０と接触することになり、フィルムとフィルム搬送面８の間に空隙が形成される。したがって筒状フィルム１１０とフィルム搬送面８の接触面積が小さくなる。これによりセンターシーラ３０の加熱に伴う輻射熱がフィルム搬送面８を通じて筒状フィルム１１０に伝達されにくくなり筒状フィルムが熱変性する原因が低減される。また接触面積が小さくなることで摩擦力が低減し、筒状フィルム１１０がフィルム搬送面８に付着する可能性を低くすることができる。これらの相乗効果として搬送不良を起こしにくくなる。

以上説明した本実施形態のピロー包装機１によれば、フィルム搬送面８にエンボス凸部２１０を備えることで搬送不良の可能性を低減することができる。なおフィルムと搬送面との付着を避けるという意味では、フィルムサプライ装置や製袋器のフィルム搬送面、包装後の包装体の搬送手段の搬送面にも、本実施形態で説明した構造のエンボスを施すことは有効であると考えられる。

図５（ａ）を用いて本発明の第２の実施形態のピロー包装機の筒状フィルムのフィルム搬送面について説明する。なお、フィルム搬送面の近傍を除き、他の構成は第１の実施形態のピロー包装機と同じであるので図示及び説明を省略する。

本第２の実施形態の上板５は、図５（ａ）に示すようにフィルム搬送面８にエンボスを備えた板状部材１０だけで構成される。このようにすると、構造が単純なので安価に製造できる。この場合センターシーラ３０からの熱の影響を小さくするために冷却ブロックを上板５の周囲又はセンターシーラ３０側の面に設けても良い。また上板５のセンターシーラ３０側の面に断熱性塗料を塗布しても良い。

次に図５（ｂ）を用いて第３の実施形態のピロー包装機の筒状フィルムのフィルム搬送面について説明する。ここでは上板５を構成する板状部材１０と支持部材２０の間に、断熱層として断熱材１５を挟み込まれている。このような構造にすることで高温となったセンターシーラ３０からの輻射熱を断熱層で遮断することができるので、板状部材１０の温度上昇を抑制することができ、一層効果的にフィルムと搬送面との付着を防ぐことが可能になる。

本第３実施形態の変形例として空気を断熱層としても良い。例えば図３(ｃ)に示すように、板状部材１０がセンターシーラ３０と反対側に凸の反りを有するようにすれば、板状部材１０と支持部材２０の間に空間４５を形成できる。この空間は、空気による断熱層として機能し、高温の支持部材２０の熱が、板状部材１０の伝達することを抑制する。とりわけ、本変形例のように、板状部材１０が湾曲する場合、板状部材１０のフィルム搬送面８の幅方向が、隙間６に向かってセンターシーラ３０側に傾斜する。結果、筒状フィルムのフィルム重合端の近傍が、円滑にセンターシーラ４０に向かって導かれるので好適である。

なお板状部材１０として薄い金属板を使用する場合、プレス加工でエンボスを形成するときに自然にできる反りを利用しても良い。一方で、特に図示しないが、プレス加工や曲げ加工によって、板状部材１０の周囲を積極的にセンターシーラ３０側に屈曲させることで、フィルム搬送面８は平坦にしたまま、背面側に空間４５を形成することもできる。

また、第３実施形態の変形例として、図３(ｄ)のように、板状部材１０と支持部材２０の間にスペーサー２５を備えることで両者の間に空間５５を形成しても良い。スペーサーの材質としては耐熱性があり熱伝導率が低いものが望ましい。断熱層として空気を利用する本変形実施例は構造が簡単でありメンテナンス性が良く安価に製造可能という利点がある。

もちろん空間４５や空間５５に例えばグラスウールなどの断熱材を入れれば、高温となったセンターシーラ３０からの輻射熱がフィルム搬送面に伝達することを積極的に防ぐ断熱層となり、筒状フィルムとフィルム搬送面の付着可能性をさらに低減させることができる。断熱材を入れる代わりに板状部材１０のセンターシーラ３０側の面や支持部材２０のフィルム搬送面側の面に断熱性塗料を塗布しても良い。また上記空間を密閉空間として、その空間を真空又は低圧状態にすると、高温となったセンターシーラ３０から上板５への空気の対流による熱伝達を妨げることができるため断熱層として一層好適である。

なお、本実施形態では、上記搬送面をピロー包装機のセンターシール装置に適用する場合を例示したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、例えばピロー包装機のフィルムサプライ部、フィルム接合装置、又は製袋器等に適用することができる。また、ピロー包装機以外にも個別包装（一時包装）された物品の搬送装置や、集積装置等の各種装置のフィルムと接触する搬送面に適用しても良い。例えば、本発明は以下の構成を採用することができる。

（ア）包装フィルム自体又は包装フィルムに包装された包装体を搬送する搬送装置であって、包装フィルム自体又は包装体が搬送される搬送装置の搬送面にエンボスが形成されることを特徴とする構成であってもよい。

（イ）単位面積あたりのエンボス凸部の数は、３．２１個／ｃｍ２以上、且つ、１００個／ｃｍ２以下であることを特徴とする上記（ア）に記載の搬送装置であってもよい。

（ウ）前記搬送面を形成する板状部材と、前記板状部材を支持する支持部材とを備えることを特徴とする上記（ア）又は（イ）に記載の搬送装置であってもよい。

なお、上記（ア）〜（ウ）の構成の場合、搬送方向の中間に隙間を有する必要が無い。従って、図１乃至図５で示した一対の上板及び搬送面の一方のみの構成を、搬送面全体に適用すれば良い。

１ ピロー包装機
２ フィルム供給装置
３ センターシール装置
４ エンドシール装置
５ 上板
６ 隙間
７ 被包装物
８ フィルム搬送面
９ 押圧面
１０ 板状部材
１５ 断熱材
２０ 支持部材
２５ スペーサー
２７ ピンチローラ
３０ センターシーラ
３５ 製袋機
４０ 移送コンベア
４５ 空間
５０ 搬出コンベア
５５ 空間
６０ 上側抑えベルト
７０ フィンガーコンベア
８０ フィンガー
９０ 原反ロール
１００ 帯状フィルム
１１０ 筒状フィルム
１２０ センターシール部
２００ 地金
２１０ エンボス凸部

Claims (5)

1. 連続して供給される帯状フィルムを筒状に形成するとともに、前記帯状フィルムの両側端縁部を重ね合わせたフィルム重合端に対してシーラによって熱シールして筒状フィルムとするセンターシール装置を有するピロー包装機であって、
   前記シーラと前記筒状フィルムの間に配置されてフィルム搬送面を形成する板状部材と、
   前記板状部材を支持する支持部材と、
   を備え、
   前記フィルム搬送面には前記フィルム重合端が通過する隙間が形成され、
   前記隙間は、
   前記板状部材が形成する第一の隙間と、
   前記支持部材が形成する第二の隙間からなり、
   前記第一の隙間の間隔は、前記第二の隙間の間隔より広く、
   前記フィルム搬送面における少なくとも前記シーラ近傍の領域であるシール領域にエンボスが形成されることを特徴とするピロー包装機。
2. 単位面積あたりの前記エンボスの凸部の数が３．２１個／ｃｍ２以上、且つ、１００個／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載のピロー包装機。
3. 前記エンボスの凸部間のピッチが１ｍｍ以上且つ３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のピロー包装機。
4. 前記板状部材と前記支持部材の間に断熱層を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載のピロー包装機。
5. 前記断熱層として空気の存在する空間が形成されることを特徴とする請求項４に記載のピロー包装機。

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