JP6803603B2 - 製袋充填包装機 - Google Patents

Description

この発明は、帯状包装材を略筒状包装材に曲成し、更に略筒状包装材の両側縁部分を縦シールして筒状包装材に成形する製袋充填包装機に関し、特に、縦シールを行う装置を超音波シールとした縦型製袋包装機に関する。

従来、製袋充填包装機として、本出願人は、図７に示すような縦型の製袋充填包装機を提案している（特許文献１参照）。図７（特許文献１の図２に基づく図；符号は１００番台を使用する。）に示す製袋充填包装機１００においては、巻取りロールから繰り出されたウェブ状包装材Ｆｗは、適宜の張力が付与された後、フォーマ１３０に供給される。ウェブ状包装材Ｆｗは、フォーマ１３０によって両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが接近した略筒状に曲成される。フォーマ１３０内には、上部がホッパ１５１となった充填筒１５０が嵌入されており、曲成された包装材がフォーマ１３０と充填筒１５０との間に形成される断面環状の隙間内を通過する。

略筒状に曲成され且つ充填筒１５０の外周を取り巻くように送られた包装材は、縦シール装置１６０によって両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅがシールされ、筒状包装材Ｆｔが形成される。縦シール装置１６０は、超音波シーラとして構成されており、先端にホーン１６１を備える超音波発振器１６２と、ホーン１６１に対向配置されている円板状のアンビル１６４とを備えている。超音波発振器１６２は、アクチュエータ１６３によってアンビル１６４側に押しつけられる。アンビル１６４はモータ１６５によってフィルムと同じ速度又は若干速く回転駆動され、ホーン１６１との対向部位が逐次変更される。ホーン１６１とアンビル１６４とによって挟み込まれた包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが超音波振動によって溶着される。

充填筒１５０の側方には、筒状包装材Ｆｔを挟んで紙送り手段としてのベルト式の包装材送り装置１７０が配設されており、充填筒１５０の外周面とベルト１７１，１７１との間で筒状包装材Ｆｔを挟み付けることで、ベルト１７１，１７１の走行により筒状包装材Ｆｔを下方に向かって紙送りする。充填筒１５０を通じて菓子等の食品のような包装物が筒状包装材Ｆｔから形成された袋内に投下・充填され、横シール装置１４０を構成する対向配置された二つの横ヒートシールバー１４１，１４１が筒状包装材Ｆｔを挟み付けることで横断方向にシールをして、先行して形成されている袋Ｐの上開口部を封鎖するとともに、後続の袋Ｐの底部が形成される。このように、袋の形成とタイミングを合わせて充填筒１５０を通して食品を袋内に落下・充填・封鎖の各動作を繰り返すことで、袋Ｐ内に包装物を収容した袋包装体を連続して製造することができる。横シール手段１４０にはカッタ機構を組み込んでおいて、筒状包装材Ｆｔに対して横シールをする際に、筒状包装材Ｆｔを先行して製造された袋包装体と後続の袋Ｐとの間で切断・分離することができる。

この縦型製袋充填包装機１００によれば、ウェブ状包装材Ｆｗをフォーマ１３０に導いて充填筒１５０に巻き付けて略筒状に曲成された包装材とし、当該円筒の側方に設けた包装材送り装置１７０により包装材を紙引きし、円筒の一側において合わされる両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅに対して円筒の該一側に設けた超音波発振器１６２を含む縦シール装置１６０によって縦シールを施して筒状包装材Ｆｔとし、円筒の下方に設けた開閉自在な横シール装置１４０により、充填筒１５０内に落下充填される包装物の上下が横シール（更にカット手段によりカット）される。横シール装置１４０は図示のように上下動自在な昇降テーブルに設置することで、円筒から横シール位置までの距離を、筒状包装材Ｆｔに皺が発生しない限度に円筒の径の大小に対応して変化させることで、包装物の落下距離をできるだけ短くすることができる。包装材送り装置１７０を、円筒の左右両側に対に設けられたバキューム機能を有するベルト式構造とすることで、アクチュエータによりベルトを円筒に近接状態として筒状包装材Ｆｔをバキュームしながら紙引きを行うこともできる。縦シール装置１６０は、バーヒータのような長尺のシール手段ではなくスポット的にシールをする手段であるので、紙送りされる包装材が縦シール装置１６０と相対的に移動することで両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが連続してシールされる。

従来、超音波シーラにおいては、ホーンとアンビルとの間に包装材を挟まない状態で超音波を発振する所謂「空打ち」（「空シール」）を防止するため、包装材探知センサやホーンとアンビルとの間の距離を探知する距離センサなどで、ホーンとアンビルとの間における包装材の有無を判断しようとしていた。しかしながら、包装材探知センサを使用した場合には、包装材探知センサが配置されている位置と超音波シールを行う位置とが離れているため、包装材探知センサが包装材を探知しても、超音波シールを行う位置では包装材は所定の位置にないことが起こり得る。また、ホーンとアンビルとの間の距離を探知する距離センサを使用した場合には、距離センサの配置位置がずれてしまったときには、誤探知が起こり得る。このように、包装材の有無を検知するセンサの設置位置については、新規設置の場合は勿論のことメンテナンスの場合を含めて、細心の注意が必要であり、作業の労力と時間を要するものとなっている。

ところで、製袋充填包装機ではないが、袋の両側縁部を左右一対のグリッパで保持した状態で所定の軌道に沿って間欠的又は連続的に移送しながら、袋口の開口、被包装物の充填、袋口のシールなど所定の包装処理を順次行う袋詰め包装機において、袋口をシールするのに超音波を用いてシールする超音波シール装置を使用したものが提案されている（特許文献２参照）。当該超音波シール装置は、互いに接離自在に構成されたホーンとアンビルとを備えており、当該超音波シール装置は、更に、前記袋詰め包装機の所定のシール工程位置に配置された超音波シール装置本体と、前記シール工程位置に配置され、前記シール工程に移送された袋の袋口が、前記ホーンとアンビルとの間で、あらかじめ定められたシール許可状態にあるかどうかを検知するセンサを含む電気回路と、前記センサからの信号に基づき、前記超音波シール装置本体を制御する制御装置とを備えている。制御装置は、シール工程に配置したセンサでシールを行う前に袋がシール許可状態にあるかどうかを検知し、その信号に基づいて超音波シール装置を制御することで、空シールを確実に防止し、超音波シール装置の損傷を防止している。

上記の超音波シール装置に用いられている検知センサ及び電気回路は、ホーンとアンビルとの間の電気的導通、或いはホーンとアンビルとの間に生じる電気抵抗の変化を検知するタイプのものである。図８（特許文献２の図８に基づく図；符号は２００番台を使用する。）に示すように、アンビル２７６は、ホーン２３９に対して相対的に前後進するアンビル支持部材２７８に絶縁体２７９を介して取り付けられている。ホーン２３９とアンビル２７６とを繋ぐ配線Ｌ３の途中に電気抵抗器２８０が取付けられており、制御装置２２０内に設けられている検知センサ２８１とアンビル２７６とを繋ぐ配線Ｌ５の途中には可変抵抗器２８２が取付けられている。ホーン２３９とアンビル２７６とに個別の配線Ｌ３，Ｌ５によって検知センサ２８１を電気的に接続しておくことで、検知センサ２８１は、ホーン２３９とアンビル２７６とが最接近位置まで移動したときに、ホーン２３９とアンビル２７６との間の電気的導通、又はホーン２３９とアンビル２７６との間に生じる電気抵抗の変化を検知する。

ホーン２３９とアンビル２７６とが接近する場合、それぞれの押圧面２４０，２７７が直接に接触するときには全体の抵抗値が変化する。制御装置２２０は、検知センサ２８１が電気的導通或いは電気抵抗値の変化を検知した場合にはホーン２３９とアンビル２７６間に袋口が存在せずシール許可状態にないと判断する。一方、検知センサ２８１が電気的導通又は電気抵抗値の変化を検知しなかった場合には、押圧面２４０，２７７を接触させない袋口が存在しているとして、制御装置２２０は、袋の袋口はシール許可状態にあると判断する。電気回路として、配線Ｌ３と電気抵抗器２８０が設けられていない例についても記載されており、この場合、ホーン２３９とアンビル２７６とが直接には導通していなかった状態から直接導通した状態に変わるか否かが検知される。非導通のままであれば袋口有りを検知することができる。

特許文献２に記載の超音波シール装置は、ホーン２３９とアンビル２７６との最接近時の機械的隙間を検出する構成ではないので、機械的なガタツキ等の影響を受けることがない。配線Ｌ２は、制御装置２２０内の超音波発振器を振動子に繋ぐラインであり、配線Ｌ３は、ホーン２３９とアンビル２７６を繋ぐラインである。ホーン３９、配線Ｌ３、アンビル７６、配線Ｌ５、検知センサ８１、配線Ｌ４とで構成される閉回路が形成され、それに含まれる電気抵抗は直列につながれた電気抵抗器８０と可変抵抗器８２である。電気抵抗器８０は、ホーン２３９とアンビル２７６とを繋ぐ配線Ｌ３及びホーン２３９とアンビル２７６とをそれぞれ検知センサ２８１に接続する配線Ｌ４，Ｌ５の断線を検出することも可能にしており、配線の断線を検出した場合には、制御装置２２０は、袋の袋口がシール許可状態にはないと判断して、ホーン２３９に超音波振動を付与せず、空シールによる超音波シール装置の破損を防止している。

この検知センサを含む電気回路によって袋口の存在の有無を検知する超音波シール装置おいては、抵抗値が変化する（配線Ｌ３と電気抵抗器２８０が設けられている場合）、或いは導通状態に変化（配線Ｌ３と電気抵抗器２８０が設けられていない場合）すれば、シール許可状態にないと判断されるので、ホーン２３９に超音波振動を付与しないように制御し、ホーン２３９とアンビル２７６との間に包装材（包装フィルム）を挟まない状態で超音波を発振する（「空打ち」又は「空シール」という。）ことを防止できるが、配線Ｌ３を設ける場合には抵抗値が変化しない、或いは配線Ｌ３を設けない場合には非導通のままである、という「状況変化が無い」という条件で袋口の有りを検出している構成であるので、状況変化が無いことが他の原因によるものであることを排除できず、超音波シール装置の回路不具合や制御装置の誤作動を完全に取り除くことができない。したがって、このような場合には、本来、袋口が存在していてシール許可状態であるにもかかわらずシールが実行されない、或いはシール許可状態にないにもかかわらず、超音波振動を付与するように制御してしまう可能性がある。また、電気回路には、電気抵抗器２８０、可変抵抗器２８２及び検出センサ２８１を備えているように、回路要素の数が多く、製造コストが高くなる。

特開平０１−１２４５０８号公報 特開２０１５−００６９１５号公報

そこで、略円筒状に曲成された包装材に超音波シールにて縦シールを施すことで筒状包装材を形成する製袋充填包装機において、超音波シール装置に備わるホーンとアンビルとの間に超音波シールを施すべき包装材が存在しているか否かを、ホーンとアンビルとを接続する配線に検知センサを設けた電気回路にて検知する場合には、検知センサが電流計タイプで構成されているために、抵抗器等を省略できないことに起因して回路構成が複雑になることが判明した。そこで、上記の製袋充填包装機において、超音波シール装置に関して包装材が存在しているか否かを電気回路にて検知する際に、回路構成を一層簡素に構成する点で解決すべき課題がある。

この発明の目的は、上記課題を解決することであり、略円筒状に曲成された包装材に超音波シールにて縦シールを施す製袋充填包装機において、超音波シール装置に備わるホーンとアンビルとの間に超音波シールを施すべき包装材が存在しているか否かの検知をホーンとアンビルとの間に配線を設けた電気回路にて行う際に、電気回路を構成する素子を安価なもので構成して、製造コストを低減することができる製袋充填包装機を提供することである。

上記の課題を解決するため、この発明による製袋充填包装機は、帯状包装材から曲成された略筒状の包装材の両側縁部分を間に挟むことが可能な超音波ホーンとアンビルとを有しており超音波振動によって前記両側縁部分を溶着することで縦シールを施して筒状包装材に成形する超音波シール装置と、当該超音波シール装置の前記超音波振動を制御する制御装置とを備えている製袋充填包装機であって、前記超音波ホーンと前記アンビルの一方は、絶縁材を介して前記超音波シール装置を支持する包装機フレームに取り付けられており、前記超音波ホーンと前記アンビルの他方は、前記包装機フレームを介して接地されており、前記絶縁材を介して前記包装機フレームに取り付けられている前記超音波ホーン又は前記アンビルに接続されている入力配線部と、当該入力配線部からの入力に応答して前記制御装置に前記超音波ホーンと前記アンビルとの間の導通・非導通状態を出力する出力回路部とを備える検知回路が形成されており、前記制御装置は、前記超音波ホーンと前記アンビルとが互いに接近動作されていることによる閉じ状態であること、及び前記検知回路の前記出力回路部の出力が前記非導通状態であることを入力として同時に受けていることに応答して、前記超音波振動を発振する制御を行うことを特徴としている。

この製袋充填包装機によれば、超音波ホーンとアンビルとが互いに接近動作されていることによる閉じ状態である場合に、超音波ホーンとアンビルとの間に略筒状に曲成された包装材の両側縁部分を挟んでいないときには、超音波ホーンとアンビルとが互いに直接に接触するので、検知回路においては、接地されている包装機フレームを介して、入力配線部、アンビル、超音波ホーンを直列に通る閉回路が形成され、出力回路部は超音波ホーンとアンビルとの間が導通状態であることを出力する。したがって、制御装置は、超音波ホーンとアンビルとが閉じ状態であっても、検知回路の出力回路部の出力が導通状態であることを受けているので、包装材の両側縁部分が挟まれていないと判断して超音波振動を発振しない。超音波ホーンとアンビルとの間に略筒状に曲成された包装材の両側縁部分が挟まれているときには、超音波ホーンとアンビルとが互いに接触せず、検知回路においては、前記閉回路は形成されず、出力回路部は超音波ホーンとアンビルとの間が非導通状態であることを出力する。したがって、制御装置は、超音波ホーンとアンビルとが互いに接近動作されていることによる閉じ状態であるときに、検知回路の出力回路部の出力が非導通状態であることを受けているので、包装材の両側縁部分が挟まれていると判断して超音波振動を発振し、包装材の両側縁部分に超音波シールを施す。

この製袋充填包装機において、前記入力配線部は、前記絶縁材を介して前記包装機フレームに取り付けられている前記超音波ホーン又は前記アンビルと前記出力回路部とを繋ぐ配線のみであり、前記出力回路部は、前記入力配線部からの入力に応じて前記制御装置に出力するスイッチング素子としてのフォトカプラを備えていることを特徴としている。入力配線部は配線のみであって抵抗等の回路素子を介在させないので、検知回路を極めて簡素に構成することができる。また、出力回路部のスイッチング素子としては、フォトカップラを用いることができる。

この製袋充填包装機において、前記入力配線部は、前記絶縁材を介して前記包装機フレームに取り付けられている前記超音波ホーン又は前記アンビルと前記出力回路部とを繋ぐ配線に配設されているリレーコイルを備えており、前記出力回路部は、前記リレーコイルからの入力に応じて前記制御装置に出力するリレーを備えていることを特徴としている。リレーコイルとリレーとは、回路素子として非常に安価であり回路を簡素に構成することができる。

この発明である製袋充填包装機によれば、制御装置への入力の一つが超音波ホーンとアンビルとの間の状態について互いに接近動作されていることによる閉じ状態であることと、制御装置への入力の他方が超音波ホーンとアンビルとの間を通る回路配線が非導通状態であることのＡＮＤ条件で、超音波シールの超音波発振が行われる。超音波ホーンとアンビルとの間で挟むべき包装材の有無を直接的に判断することができるので、包装材探知センサや距離センサによる判断よりも確実に超音波の空打ちを防止することができる。
即ち、当該回路配線が通電した場合には、制御装置は、超音波ホーンとアンビルとの間に包装材が介在していないと判断して、超音波シール装置は超音波振動を出力せず、超音波シール動作をすることなく次のサイクルに移行する（包装機が製造する包装体は不良品となるので、ラインから排除される）。当該回路配線が通電しなかった場合には、制御装置は、超音波ホーンとアンビルとの間に包装材が介在していると判断して、超音波シール装置に超音波振動を発振させ、シール動作に移行する。
また、超音波ホーンとアンビルに接続されて包装材の有無を検知する検知回路の回路要素として、電流計タイプの素子を設ける必要がなく、当該検知回路を簡単で且つ安価に構成することができる。

図１は発明による製袋充填包装機の一実施例を示す斜視図である。 図１に示す製袋充填包装機に用いられるフォーマ、充填筒及び縦シール装置の組合せ状態を示す正面図である。 図１に示す製袋充填包装機に用いられる縦シール手段の開閉を示す説明図である。 図１に示す製袋充填包装機に用いられる縦シール手段の横断面図である。 この発明による製袋充填包装機の検知回路の一例を説明する図である。 この発明による製袋充填包装機の検知回路の別例を説明する図である。 縦シールを超音波シールで行う従来の縦型製袋包装機の一例を示す斜視図である。 袋口のシールを超音波シールで行い、袋口の存在の有無を電気回路で検知する超音波シール装置の一例を示す図である。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による製袋充填包装機の実施例を説明する。図１は、本発明による製袋充填包装機の一実施例を示す斜視図であり、図２は、図１に示す製袋充填包装機に用いられるフォーマ、充填筒及び縦シール装置の組合せ状態を示す正面図である。また、図１に示す製袋充填包装機に用いられる縦シール装置については、図３に縦シール装置の開閉を示す説明図が示されており、図４に縦シール装置の横断面図が示されている。図１に示す製袋充填包装機の基本的な構造は、図７を参照して説明した従来の製袋充填包装機と同じである。製袋充填包装機は、本実施例では、包装すべき製品が縦に置かれた充填筒に投入され、包装材から袋を製作しつつ当該袋内に製品が充填されて袋包装体を製造する縦型製袋充填包装機として具体化されている。

図１〜図４に示す製袋充填包装機１において、帯状包装材Ｆｗがロール状に巻き取られた巻取りロールＦｒと、巻取りロールＦｒから帯状包装材Ｆｗを繰り出して、一部を貯留するとともに適当な張力を与える繰出し機構１０、帯状包装材Ｆｗに対して印刷を行う印刷装置等の付属装置２０、連続して繰り出された帯状包装材Ｆｗを略筒状包装材に曲成するフォーマ３０、及び縦シールを施して形成された筒状包装材に横断方向にシールを施す横シール装置４０を備えている。

図１に示すように、包装材送り装置７０は、筒状包装材Ｆｔをその外側から吸引しながら紙送りする吸引紙送り装置である。包装材送り装置７０は、具体的には、筒状包装材Ｆｔの直径方向両側に対向して配置されている紙送りベルト７１，７１を備えている。各紙送りベルト７１には、その幅方向中央の位置において長手方向に列状に並ぶ複数の吸引孔７２が形成されている。各紙送りベルト７１は、モータ駆動される駆動プーリ７３、従動プーリ７４、及びガイドプーリ７５に巻き掛けられている。図示しない吸引手段が吸引孔７２を通して空気を吸引する。駆動プーリ７３からの駆動力によって、紙送りベルト７１に接触する筒状包装材Ｆｔをその外側から吸引しつつ下方へと紙送りする。紙送りされる筒状包装材Ｆｔが縦シール装置６０に対して相対的に移動することで、両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが連続的に縦シールとしてシールされる。

フォーマ３０は、特に図２に示しているように、帯状包装材Ｆｗを略円筒状に曲成するセーラ部３１と、セーラ部３１に接続されており略円筒状に曲成された包装材（以下、「略円筒状曲成包装材」という）を内部に通過させる筒状部３２を備えている。セーラ部３１は、帯状包装材Ｆｗに作用して略円筒状に曲成する湾曲したセーラ本体３３と、セーラ本体３３の互いに対向する先端縁部分３４ａ，３４ａに形成されており且つ帯状包装材Ｆｗの両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを重ね合わせるとともに重ね合わされた当該両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを通過可能とする重ね合わせ部分３４を有している。セーラ本体３３は筒状部３２の周囲を背面側から正面側に向かって滑らかな曲面状に回り込んでおり、重ね合わせ部分３４はセーラ本体３３の正面下端に形成されている。

筒状部３２は、セーラ部３１の重ね合わせ部分３４よりも下方に筒状の態様のまま延びて下端３６で終端している筒状本体３５から成っている。筒状本体３５には、重ね合わせ部分３４に接続して縦に延長するように延びており且つ重ね合わされた両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが表側に飛び出た状態で通過可能なスリット３７が形成されている。

フォーマ３０内に嵌入されている充填筒５０は、金属製（ステンレス製）の円筒体であって、フォーマ３０の筒状部３２の内部に環状の隙間５１を置いて嵌入されており、略円筒状曲成包装材は、筒状部３２の内周面と充填筒５０の外周面との間の隙間５１を通過可能である。図２に示す例では、充填筒５０は、フォーマ３０の筒状部３２の下端３６から更に下方に延びている形態のものである。充填筒５０は、その外周面が紙送り手段７０と協働して筒状包装材Ｆｔを送る機能も合わせ持っている。

縦シール装置６０は、フォーマ３０の重ね合わせ部分３４の下方、詳細には図２に示すように筒状部３２の下端３６の直下であって、筒状本体３５に形成されたスリット３７に対応した位置に配設されており、超音波ホーン６１と超音波発生部６２、及びアンビル６４を備えた超音波縦シール装置である。超音波ホーン６１と超音波発生部６２及びアンビル６４は、超音波シールユニットとしてユニット化されている。縦シール装置６０は、スリット３７を通して表側に飛び出た状態を維持しつつ移動している包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを加圧・振動して溶融溶着することで縦シールを施す。縦シール装置６０は、両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅをスポット的にシールするシール装置であるが、包装材送り装置７０によって略円筒状曲成包装材が縦シール装置６０に対して縦方向に相対移動されることで、スリット３７から表側に飛び出ている両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅには連続した縦の超音波シールが施され、略円筒状曲成包装材は筒状包装材Ｆｔに成形される。縦シール装置６０の高さ寸法（縦方向寸法）は、スリット３７の縦方向長さに比べて充分短い長さを有していて、バー状の縦ヒートシール装置の場合と比較して高さ寸法が抑えられているので、包装機の高さ短縮に貢献している。

超音波ホーン６１は、金属製の略棒軸状体であり、その基端側にある超音波発生部６２からアンビル６４側に向かって突出している。アンビル６４は、金属製の円柱体であり、周面が超音波ホーン６１の先端部に対向している。超音波発生部６２において高周波電気エネルギーが圧電素子で構成されるコンバータによって機械振動エネルギーに変換され、当該機械振動エネルギーがブースタで増幅され、更にホーン６１と呼ばれる共鳴体を通してアンビル６４に向けて超音波振動が伝達される。超音波ホーン６１とアンビル６４との間に加圧状態に挟まれている両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅは、超音波ホーン６１に伝達された振動エネルギーによってそれらの境界面に擦り合わせに起因して発生する摩擦熱によって溶融溶着される。

横シール装置４０は、図１に示すように、対向配置された二つの横ヒートシールバー４１，４１を備えており、両横ヒートシールバー４１，４１間に筒状包装材Ｆｔを加圧・加熱をすることで横断方向のシール（横シールＳｅ）をして、先行して形成されている袋Ｐ１の上開口部を封鎖するとともに、後続の袋Ｐ２の底部を形成する。横シール装置４０には、従来の包装機と同様、カッタ機構４５が組み込まれている。カッタ機構４５としては、一方の横ヒートシールバー４１にカッタ刃４６が進退可能に組み込まれており、他方の横ヒートシールバー４１には、挟み込まれた筒状包装材Ｆｔを切断するために、進出されたカッタ刃４６が入り込む溝４７が形成されている。

縦シール装置６０について、図３及び図４を参照して詳細を後述する。縦シール装置６０は回動アーム６５の内側に収容された状態に設けられており、回動アーム６５は、ヒンジ６６によって、装置フレーム（図示せず）に取り付けられた取付けアーム６７に対して回動可能に設けられている。回動アーム６５を図３の装填位置（ａ）に置くことで、縦シール装置６０を稼働させることができる。装填位置（ａ）から回動して退避位置（ｂ）に置くことで、製袋充填包装機１のセッティングやメンテナンスを行うことができる。

取付けアーム６７は、図４に示すように、回動アーム６５及びヒンジ６６を、筒状部３２に対して進退させることができるようにネジ機構６８を備えている。ネジ機構６８は、モータ６８ａと、その回転出力を伝達する歯車機構６８ｂと、歯車機構６８ｂから回転が与えられるネジ軸６８ｃとを備えている。ネジ軸６８ｃの回転によって、ネジ軸６８ｃに螺合する支持体６６ａとともに、ヒンジ６６と回動アーム６５とがフォーマ３０の筒状部３２に対して進退する。ネジ軸６８ｃの回転による調整動作によって、袋のデザイン等に対応したフォーマ３０のサイズ等に応じて、包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅに対する縦シール装置６０の位置を調整することができる。

図５には、縦シール装置６０において、略筒状曲成包装材のシールが施されるべき部分である両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが超音波ホーン６１とアンビル６４との間に存在しているか否かを検知する電気的な検知回路の一例が示されている。図５（ａ）は当該検知回路の超音波ホーン６１とアンビル６４を含む入力回路部の一例を示す図であり、図５（ｂ）は当該検知回路の検出結果を出力する出力回路部の一例を示す図である。また、図５（ｃ）は超音波ホーン６１とアンビル６４が閉じたときに間に包装材が存在しているために、両者が電気的に接続していない状態を示しており、図５（ｄ）は超音波ホーン６１とアンビル６４が閉じたときに間に包装材が存在していないために、両者が電気的に接続している状態を示している。図５及び図６に基づく以下の説明において、超音波ホーン６１とアンビル６４が閉じた状態にあるとは、超音波ホーン６１とアンビル６４が駆動手段によって互いに接近動作されていることによるものであり、駆動手段は電気的又は流体的アクチュエータ等の適宜の手段であってよいが、超音波ホーン６１とアンビル６４が実際に機械的に位置変位をして接近することで閉じ状態になることを言う。

図５（ａ）に示す検知回路８０の入力回路部８１においては、縦シール装置６０の超音波ホーン６１は、図４に図示の構造も参照すると、基端側にある超音波発生部６２を介して回動アーム６５等を経て縦型製袋包装機１のフレームＭｆに電気的に接続されている。包装機のフレームＭｆは、電気的に接地されている。また、アンビル６４は、図４にも示されているように、絶縁材８３を介在させることで回動アーム６５に対して電気的に絶縁された状態で取り付けられている。アンビル６４には、配線８４を介して検知回路８０の出力回路部８２の入力端子８５に接続されている。入力回路部８１は実質的に配線８４のみから構成されており、極めて簡素に構成されている。また、超音波ホーン６１とアンビル６４は、開いた状態にある。

図５（ｂ）に図示の検知回路８０の出力回路部８２は、一例にすぎないが、ＰＬＣ（プログラマブルコントロ−ラ）やマイクロコンピュ−タ等の制御回路への一般的な入力回路として用いられるフォトカプラ８６である。フォトカプラ８６は、フォトダイオード８７とフォトトランジスタ８８とから構成されており、入力回路部８１の入力端子８５が接続されている。フォトダイオード８７とフォトトランジスタ８８は、それぞれ、抵抗を介して内部ＤＣ電源に接続されている。フォトカプラ８６は、入力端子８５の電位が０Ｖとなると内部のフォトダイオード８７が発光し、フォトトランジスタ８８はその光を受けて動作がＯＦＦからＯＮに変化する。これにより、フォトトランジスタ８８はスイッチ機能として働く。超音波ホーン６１がアンビル６４に向って閉じておらず開いた状態にある場合には、絶縁材８３の絶縁作用によって、入力端子８５の入力状態がＯＦＦである。また、図５（ｃ）に示すように、超音波ホーン６１がアンビル６４に対して閉じ状態にある場合であっても、超音波ホーン６１とアンビル６４との間に包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを挟んでいるときには、両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅの絶縁作用によって入力端子８５の入力状態はＯＦＦである。フォトダイオード８７側が接地されていないと入力端子の電位が０Ｖではなく、フォトダイオード８７は発光しない。それゆえフォトトランジスタ８８はＯＦＦのままであって電流が流れないので、Ａの電位は内部ＤＣ電源の電圧である。

図５（ｄ）に示すように、超音波ホーン６１がアンビル６４に対して閉じ状態にある場合であっても、超音波ホーン６１とアンビル６４との間に包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを挟んでいないときには、超音波ホーン６１とアンビル６４は直接に接触して導通状態にあるので、入力端子８５の電圧は０Ｖとなる。これを受けて、フォトダイオード８７が発光し、フォトトランジスタ８８はその光を受けて動作がＯＦＦからＯＮに変化する。フォトトランジスタ８８には電流が流れるので、Ａの電位は０Ｖとなる。検知回路８０の出力回路部８２において入力回路部８１が、超音波ホーン６１、アンビル６４及びフレームＭｆを介して導通状態である旨（ＯＮであり、超音波ホーン６１がアンビル６４が両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを挟んでおらず、接触していること）が出力される。このように、Ａの電位を知ることによって、超音波ホーン６１とアンビル６４は電気的に絶縁状態にあるか、導通状態にあるかが判断可能である。

したがって、縦シール装置（超音波シール装置）６０の制御装置は、超音波ホーン６１がアンビル６４に対して閉じ状態（機械的に接近動作されていること）にあるという条件と、検知回路８０の入力回路部８１において入力端子８５の入力状態がＯＦＦの状態であることを受けて、検知回路８０の出力回路部８２においてその旨（ＯＦＦであること）が出力されるという条件とを受けて、包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが超音波ホーン６１とアンビル６４との間に圧接状態で存在していると判断して、縦シール装置６０の超音波発生部６３に超音波発振をさせる制御を行い、包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅに超音波シールを行う。制御装置は、上記の双方の条件が成立していない場合は勿論のこと、いずれか一方のみの条件が成立しているだけの場合も、縦シール装置６０の超音波発生部６３に超音波発振をさせる制御を行わず、したがって包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅには超音波シールは行われない。

図６には、縦シール装置６０において、略筒状曲成包装材のシールが施されるべき部分である両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが超音波ホーン６１とアンビル６４との間に存在しているか否かを検知する電気的な検知回路の別の例が示されている。図６（ａ）は、当該検知回路のホーン６１とアンビル６４を含む入力回路部の一例を示す図であり、図６（ｂ）は当該検知回路の出力回路部の別の例を示す図である。また、図６（ｃ）は超音波ホーン６１とアンビル６４が閉じたときに間に包装材が存在しているために、両者が電気的に接続していない状態を示しており、図６（ｄ）は超音波ホーン６１とアンビル６４が閉じたときに間に包装材が存在していないために、両者が電気的に接続している状態を示している。

図６（ａ）に示す検知回路９０の入力回路部９１においては、検知回路８０の入力回路部８１と同様であり、縦シール装置６０の超音波ホーン６１は、縦型製袋包装機１の電気的に接地されているフレームＭｆに電気的に接続されている。また、アンビル６４は、絶縁材９３を介在させることで回動アーム６５に対して電気的に絶縁された状態で取り付けられている。アンビル６４には、リレーコイル９６を有する配線９４が接続されている。超音波ホーン６１とアンビル６４は、開いた状態にある。配線９４の端子９５には適宜のリレー駆動電源が接続される。

図６（ｂ）に図示の出力回路部９２は、入力回路部９１のリレーコイル９６に応答して作動するスイッチ機能として働くリレー９７を備えている。リレー接点９７の一方の端子９５はグランドに接地され、もう一方の端子９８は図示しない制御装置（包装機の制御装置であって、縦シール装置６０の制御を司る。）の入力端子に接続される。超音波ホーン６１がアンビル６４に向って閉じておらず開いた状態にある場合には、絶縁材９３の絶縁作用によって、配線９４のリレーコイル９６がＯＦＦの状態にある。また、図６（ｃ）に示すように、超音波ホーン６１がアンビル６４に対して閉じ状態にある場合であっても、超音波ホーン６１とアンビル６４との間に包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを挟んでいるときには、両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅの絶縁作用によって配線９４のリレーコイル９６がＯＦＦの状態にある。超音波ホーン６１とアンビル６４が接触していないと、配線９４のＢの電位はリレー駆動電源と同電位であるので、リレーコイル９６は非動作である。超音波ホーン６１とアンビル６４が接触していると、Ｂの電位は接地（０Ｖ）の状態であり、リレーコイル９６が動作をする。リレーコイル９６の動作に応じてリレー９７の接点が閉じて、入力端子９８の電位が０Ｖになる。このように、Ｂの電位を知ることによって、超音波ホーン６１とアンビル６４は電気的に絶縁状態にあるか、或いは導通状態にあるかが判定可能である。

図６（ｄ）に示すように、超音波ホーン６１がアンビル６４に対して閉じ状態にある場合であって、超音波ホーン６１とアンビル６４との間に包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを挟んでいないときには、超音波ホーン６１とアンビル６４は直接に接触して導通状態にあるので、配線９４のリレーコイル９６がＯＮの状態にある。このとき、検知回路９０の出力回路部９２においてリレー９７の接点が閉じ、入力端子９８の電位が０Ｖとなり、入力回路部９１が、超音波ホーン６１、アンビル６４及びフレームＭｆを介して導通状態である旨（ＯＮであること）が出力される。

したがって、縦シール装置（超音波シール装置）６０の制御装置は、超音波ホーン６１がアンビル６４に対して閉じ状態（機械的に接近動作されていること）にあるという条件と、検知回路９０の入力回路部９１においてリレーコイル９６の状態がＯＦＦの状態であることを受けて、検知回路９０の出力回路部９２においてその旨（ＯＦＦであること）が出力されるという条件とを受けて、包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが超音波ホーン６１とアンビル６４との間に圧接状態で存在していると判断して、縦シール装置６０の超音波発生部６３に超音波発振をさせる制御を行い、包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅに超音波シールを行う。制御装置は、上記の双方の条件が成立していない場合は勿論のこと、いずれか一方のみの条件が成立しているだけの場合も、縦シール装置６０の超音波発生部６２に超音波発振をさせる制御を行わず、したがって包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅには超音波シールは行われない。

上記の実施例では、超音波ホーン６１を包装機のフレームＭｆに直接に取り付け、アンビル６４が包装機のフレームＭｆに対して絶縁材８３，９３を介して取り付けられているものについて説明したが、アンビル６４を包装機のフレームＭｆに対して直接に取り付け、超音波ホーン６１を包装機のフレームＭｆに絶縁材８３，９３を介して取り付けて、入力回路部８１，９１についても配線８４，９４を超音波ホーン６１側に接続させてもよいことは明らかである。

１ 製袋充填包装機 １０ 繰出し機構 ２０ 付属装置
３０ フォーマ ３１ セーラ部 ３２ 筒状部
３３ セーラ本体 ３４ 重ね合わせ部分 ３４ａ，３４ａ 先端縁部分
３５ 筒状本体 ３６ 下端 ３７ スリット
４０ 横シール装置 ４１，４１ 横ヒートシールバー
４５ カッタ機構 ４６ カッタ刃 ４７ 溝
５０ 充填筒 ５１ 隙間
６０ 縦シール装置（超音波シール装置） ６１ 超音波ホーン
６２ 超音波発生部 ６４ アンビル ６４ 取付けアーム
６５ 回動アーム ６６ ヒンジ６６ ６６ａ 支持体
６８ ネジ機構 ６８ａ モータ
６８ｂ 歯車機構 ６８ｃ ネジ軸
７０ 包装材送り装置 ７１ 紙送りベルト ７２ 吸引孔
７３ 駆動プーリ ７４ 従動プーリ ７５ ガイドプーリ
８０ 検知回路 ８１ 入力回路部 ８２ 出力回路部
８３ 絶縁材 ８４ 配線 ８５ 入力端子
８６ フォトカップラ ８７ フォトダイオード ８７ フォトトランジスタ
９０ 検知回路 ９１ 入力回路部 ９２ 出力回路部
９３ 絶縁材 ９４ 配線 ９５ 端子
９６ リレーコイル ９７ リレー ９８ 入力端子
１００ 縦型製袋包装機 １３０ フォーマ １５０ 充填筒
１６０ 縦シール手段 １７０ 紙送り手段 １８０ 超音波シーラ
Ｆｒ 巻取りロール Ｆｗ 帯状包装材 Ｆｔ 筒状包装材
Ｆｅ，Ｆｅ 両側縁部分 Ｍｆ フレーム Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 袋

Claims (3)

1. 帯状包装材から曲成された略筒状の包装材の両側縁部分を間に挟むことが可能な超音波ホーンとアンビルとを有しており超音波振動によって前記両側縁部分を溶着することで縦シールを施して筒状包装材に成形する超音波シール装置と、当該超音波シール装置の前記超音波振動を制御する制御装置とを備えている製袋充填包装機において、
   前記超音波ホーンと前記アンビルの一方は、絶縁材を介して前記超音波シール装置を支持する包装機フレームに取り付けられており、
   前記超音波ホーンと前記アンビルの他方は、前記包装機フレームを介して接地されており、
   前記絶縁材を介して前記包装機フレームに取り付けられている前記超音波ホーン又は前記アンビルに接続されている入力配線部と、当該入力配線部からの入力に応答して前記制御装置に前記超音波ホーンと前記アンビルとの間の導通・非導通状態を出力する出力回路部とを備える検知回路が形成されており、
   前記制御装置は、前記超音波ホーンと前記アンビルとが互いに接近動作されていることによる閉じ状態であること、及び前記検知回路の前記出力回路部の出力が前記非導通状態であることを入力として同時に受けていることに応答して、前記超音波振動を発振する制御を行うこと
   を特徴とする製袋充填包装機。
2. 前記入力配線部は、前記絶縁材を介して前記包装機フレームに取り付けられている前記超音波ホーン又は前記アンビルと前記出力回路部とを繋ぐ配線のみであり、前記出力回路部は、前記入力配線部からの入力に応じて前記制御装置に出力するスイッチング素子としてのフォトカップラを備えていることを特徴とする請求項１に記載の製袋充填包装機。
3. 前記入力配線部は、前記絶縁材を介して前記包装機フレームに取り付けられている前記超音波ホーン又は前記アンビルと前記出力回路部とを繋ぐ配線に配設されているリレーコイルを備えており、前記出力回路部は、前記リレーコイルからの入力に応じて前記制御装置に出力するリレーを備えていることを特徴とする請求項１に記載の製袋充填包装機。

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