JP6898117B2 - シート材送り装置 - Google Patents

Description

本発明は、パウチ容器の製造に用いられるシート材を送るシート材送り装置に関する。

従来、特許文献１には、１枚のシート材を折り曲げ形成することで、両側縁が互いにヒートシールされた胴部前面及び胴部後面と、内側に二つ折りされた状態で胴部前面及び胴部後面の下部にヒートシールされた底ガセットと、胴部前面及び胴部後面の上部にヒートシールされた天ガセットとを備えたパウチ容器を互いに繋がった状態で製造し、最終的に個々に切断することによってパウチ容器を製造する製造装置が記載されている。

上記パウチ容器の製造装置では、シートロールに巻回されたシート材が連続的に繰り出される。その後、シート材は、罫線形成ユニットによってシート材の折り畳むための複数の罫線が形成され、続いてパンチングユニットによってスパウト装着等のための孔が形成される。

続いて、複数の罫線および孔が形成されたシート材は、折り曲げユニットによって上記複数の罫線に沿って折り曲げられる。これにより、最終的に個々のスパウト付きパウチ容器に製造されたときにパウチ容器において胴部前面及び胴部後面になるシート部分、底ガセットになるシート部分、及び、天ガセットになるシート部分が折り形成される。

その後、折り畳まれたシート材は、所定長さずつ間欠的に搬送され、シート材が停止している間に、スパウト装着工程、ヒートシール工程、天面切除工程などが行われ、最後に、個々のパウチ容器に切断される。

特許第５４５６４１６号公報

上記特許文献１のパウチ容器の製造装置では、シートロールから繰り出されたシート材が連続的に送られる連続送出領域と、シート材が間欠的に送られる間欠送出領域とが存在する。このような連続送出領域と間欠送出領域との境界部に、シート材の余剰分を貯留するためのシート貯留部を設ける必要がある。

シート貯留部は、例えば、シート表面に対して垂直方向に一定の押圧力でシート材を押圧する押圧ローラを設け、この押圧ローラによってシート材が略Ｕ字状に迂回した経路で搬送される構成とすることがある。この場合、押圧ローラの位置は、下流側の間欠送り動作が停止している間にシート材搬送経路から離間する方向に移動して余剰シート分を貯留する。他方、シート材が下流側で間欠送り動作される際には、押圧ローラがシート材搬送経路へ近づく方向に移動して余剰シート分を下流側へ送り出す。

このように一定の押圧力でシート材を押圧することによって余剰シート分を貯留するシート貯留部を設けることで、連続送り領域と間欠送り領域との境界部でシート材が弛むことなく貯留される。その結果、間欠送りされる際のシート材の張力変動を抑制することができる。これにより、間欠送りされるシート材の移動停止位置を安定し、最終的に切断形成される個々のパウチ容器についてヒートシール等を精度良く行うことができる。

しかしながら、生産性向上のためにシート材の連続送り及び間欠送りの各速度が速くなると、シート材搬送方向下流側からシート材が引っ張られて間欠送りされる際、押圧ローラに大きな加速度が作用することでシート材から押圧ローラが離れた状態になることがある。そうすると、シート貯留部におけるシート材に弛みが生じ、シート材の張力が緩むことになる。この場合、間欠送りされるシート材の移動停止位置が不安定になり、結果として、製造されるパウチ容器のヒートシール位置がずれることが起こり得る。

本発明の目的は、パウチ容器の製造に用いられるシート材を送るシート材送り装置において、シート貯留部におけるシート材の弛みを抑制してシート材の張力を安定させ、その結果、製造されるパウチ容器の精度を向上させることにある。

本発明に係るシート材送り装置は、パウチ容器の製造に用いられる長尺状のシート材を送るシート材送り装置であって、シート材を連続的に送る連続送り手段と、前記連続送り手段に対してシート材搬送方向下流側においてシート材を間欠的に送る間欠送り手段と、前記連続送り手段と前記間欠送り手段との間に設置され、シート材の連続送り量と間欠送り量との差分に相当する余剰シート材を貯留するシート貯留部と、を備え、前記シート貯留部は、シート材搬送方向に対してシート材を略Ｕ字状に迂回搬送させるようにシート材を支持する回転可能な貯留ローラと、モータによって駆動され前記貯留ローラの位置を前記余剰シート材の長さに応じて変更する位置変更量が制御される位置変更機構と、前記シート貯留部に対してシート材搬送方向下流側に隣接して設置され、前記貯留ローラに比べて軽量であって、前記シート材をシート表面に対して垂直方向に一定の押圧力で押圧する回転可能な押圧ローラと、前記連続送り量と前記間欠送り量に基づいて、前記貯留ローラの位置変更量を算出し、それに応じた制御信号を前記モータに出力する制御部とを有し、前記位置変更機構は、前記モータの駆動軸にボールネジ軸が連結され、当該ボールネジ軸に螺合するボールネジナットがスライド移動部材に固定され、当該スライド移動部材上に前記貯留ローラが中心軸を介して立設されており、前記貯留ローラによってシート材の弛みを除去し、前記押圧ローラによってシート材の張力を制御する、シート張力安定化ユニットを構成するものである。

本発明に係るシート材送り装置において、前記シート材は、シート表面が鉛直方向に沿った姿勢で搬送され、前記貯留ローラは、鉛直方向に沿った姿勢で水平方向に位置変更されてもよい。

この場合、前記モータによる前記貯留ローラの位置変更量は、前記連続送り量から前記間欠送り量を減算した値の１／２に設定されてもよい。

また、本発明に係るシート材送り装置において、前記押圧ローラの位置を検出する位置センサを更に備え、前記余剰シート材の長さと前記位置センサの検出結果とに基づいて前記貯留ローラの位置変更量を設定してもよい。

本発明に係るシート材送り装置によれば、シート張力安定化ユニットを構成したことにより、シート貯留部における余剰シート材の長さに応じて貯留ローラの位置が変更されるようにモータで貯留ローラの位置変更量が制御される。これにより、間欠送り時に貯留ローラがシート材と安定して接触した位置となるようにローラ位置を変更することができ、その結果、シート貯留部におけるシート材を弛み発生を抑制できる。加えて、シート貯留部に対してシート材搬送方向下流側に隣接して設置された押圧ローラは、貯留ローラに比べて軽量なので慣性力が小さいため、機敏に追従可能であり、押圧ローラによってシート材の張力を制御することができる。したがって、シート貯留部でのシート材の張力変動が抑制され、間欠送りされるシート材の移動停止位置が安定する。結果として、シート材に対して精度良くヒートシールを行うことができ、パウチ容器の製造精度が向上する。

本発明の一実施形態であるシート材送り装置を含むパウチ容器の製造装置の全体構成を示す正面図である。 図１の製造装置で製造されるパウチ容器に内容物が充填された状態での斜視図である。 図２に示したパウチ容器が折り畳まれた状態での（ａ）上面図、（ｂ）正面図、及び（ｃ）図３（ｂ）中のＸ−Ｘ断面図である。 罫線形成ユニット、及び、パンチングユニットの処理内容を示す、シート材の平面図である。 折り畳みユニット及びスパウト装着ユニットの処理内容を示す図である。 解除機構の一例を示す図である。 第１シールユニットに設けられた加熱機構の正面図である。 第１シールユニットを通過したシート材の（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図である。 第２シールユニットを通過したシート材の側面図である。 第1実施形態のシート材送り装置に含まれるシート張力安定化ユニットの（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図である。 図１０に示したシート貯留部のダンサーモータを含む制御ブロック図である。 第２実施形態のシート材送り装置に含まれるシート貯留部の（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図である。 図１２中のＹ−Ｙ線矢視図である。 第２実施形態のシート材送り装置の変形例を示す、図１３と同様の図である。 図１４に示した変形例のシート材送り装置におけるダンサーモータを含む制御ブロック図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。

以下においては、本実施形態のシート材送り装置を含む製造装置によって製造されるパウチ容器が胴部前面と胴部後面との間の下部に底ガセットが設けられた自立型のパウチ容器である例について説明するが、これに限定されるものではなく、本発明は底ガセットを有しない非自立型のスパウト付きパウチ容器に適用されてもよい。また、以下では、天ガセットにスパウトが装着されたパウチ容器の製造装置について説明するが、スパウトが無いパウチ容器の製造装置に適用されてもよい。

図１は、パウチ容器ＳＰの製造装置１の概略構成図である。この製造装置１は、シート材を適宜、折り曲げて接合することにより自立型のパウチ容器ＳＰ（スタンディングパウチ）を製造する装置である。

この製造装置１の説明に先立って、まず、当該製造装置１で製造されるパウチ容器について説明する。図２は、製造装置１で製造されるパウチ容器ＳＰに内容物が充填された状態での斜視図である。図３は、図２に示したパウチ容器ＳＰが折り畳まれた状態での（ａ）上面図、（ｂ）正面図、及び（ｃ）図３（ｂ）中のＸ−Ｘ断面図である。なお、この図２及び図３において、ハッチングを施した箇所は、シート材同士が熱により接合されたヒートシール部を示している。

パウチ容器ＳＰは、シート材を袋状に貼り合わせて形成される容器で、液体や粉体など様々な内容物の収容に用いられる。このパウチ容器ＳＰに用いられるシート材としては、片面にヒートシール性を備え、適度な可撓性を備えているのであれば、その材質や肉厚は特に限定されない。したがって、例えば、ヒートシール性に富むポリエチレンやエチレン−プロピレン共重合体などからなる内層と、印刷性やガス遮蔽性に富むポリアミドやポリエステルなどからなる外層と、を積層した複合フィルムなどを用いることができる。なお、この材質は、あくまで一例であり、パウチ容器ＳＰとして要求される強度や、パウチ容器ＳＰ内に収容する内容物の性質などに応じて、適宜、異なる材質、肉厚のシート材が選択されてもよい。

製造装置１によって製造されるパウチ容器ＳＰは、互いに対向する胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２と、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２の下端部に接合された底ガセットＰ３と、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２の上端部に接合された天ガセットＰ４と、天ガセットＰ４の略中央に接合されたスパウトＱとを備えている。

スパウトＱは、筒部Ｑ１及びフランジ部Ｑ２を有する。筒部Ｑ１及びフランジ部Ｑ２は、樹脂一体成形によって形成されている。筒部Ｑ１は、内容物の充填及び取り出し口となる部分である。パウチ容器ＳＰに内容物が充填された後に、例えばねじ式のキャップによって封止される。フランジ部Ｑ２は、スパウトＱをパウチ容器ＳＰに固定する部分である。筒部Ｑ１が天ガセットＰ４の貫通孔に挿入された状態で、フランジ部Ｑ２の上面に天ガセットＰ４の内面がヒートシールされている。なお、このスパウトＱのフランジ部Ｑ２と天ガセットＰ４とのヒートシール部を、以下では、「スパウトシール部Ｓａ」と呼ぶ。

胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２は、幅方向の両側縁部が互いにヒートシールにより接合され、サイドシール部Ｓｓが形成されている。天ガセットＰ４は、上面視略八角形をしており、その中央にはスパウトＱの挿通を許容する貫通孔が形成されている。この天ガセットＰ４の周縁部は、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２の上端部に接合され、トップシール部Ｓｔを形成している。

底ガセットＰ３は、内側に二つ折りにされた状態で、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２の下部に挟持される部位である。この底ガセットＰ３の周縁部は、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２の下端部に接合され、略舟形のボトムシール部Ｓｂを形成する。

ボトムシール部Ｓｂには、略三角状の未シール部Ｙが形成されている。未シール部Ｙでは、胴部前面Ｐ１と胴部後面Ｐ２とが接合されていない。底ガセットＰ３には、未シール部Ｙに対応する位置に、略半円状の切欠部Ｃが形成されている。かかる切欠部Ｃが形成されることにより、当該箇所において、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２が、直接、接触することが可能となる。そして、この切欠部Ｃ、換言すれば、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２の接触部を介して、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２の下部の両側縁部が接合される。

また、サイドシール部Ｓｓの下部には下側スポットシールＬＰが形成され、サイドシール部Ｓｓの上部には上側スポットシールＵＰが形成されている。下側スポットシールＬＰは、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２と底ガセットＰ３との境界部、すなわち、サイドシール部Ｓｓとボトムシール部Ｓｂの境界部に形成され、該境界部の接合強度をより向上させるために形成される。上側スポットシールＵＰは、胴部前面Ｐ１及び胴部後面Ｐ２と天ガセットＰ４との境界部、すなわち、サイドシール部Ｓｓとトップシール部Ｓｔの境界部に形成され、該境界部の接合強度をより向上させるために形成される。

続いて、図１を参照して、製造装置１の全体的な構成を説明する。製造装置１には、パウチ容器ＳＰの材料となるシート材Ｍをロール状に巻回したシートロールＳＲがセットされており、図示しない送出機構により、シート材Ｍが連続的に送出される。

シートロールＳＲから送出されたシート材Ｍは、シート材のバッファー部となる図示しないアキュームユニットを通過した後、矢印Ａで示すシート材搬送方向に沿って搬送され、罫線形成ユニット１０、パンチングユニット１２、折り畳みユニット１６、シート張力安定化ユニット１７、スパウト装着ユニット１８、第１シールユニット２０、切除ユニット２２、第２シールユニット２４により、順次、所定の処理が施される。そして、複数の処理が施されたシート材Ｍは、最終的には、切断ユニット２６により所定幅間隔で切断され、分離した個々のパウチ容器ＳＰとして出力される。

ここで、シートロールＳＲから繰り出されたシート材Ｍは、シート張力安定化ユニット１７までは連続的に送られ、シート張力安定化ユニット１７の下流側では間欠的に送られる。したがって、シート張力安定化ユニット１７は、シート連続送り領域とシート間欠送り領域との境界部に設置される。シート張力安定化ユニット１７の詳細については、図１０以降を参照して後述する。なお、シート張力安定化ユニット１７は、本発明に係るシート送り装置の一部を構成する。

また、第２シールユニット２４と切断ユニット２６との間には、間欠送りユニット２５が設置されている。間欠送りユニット２５は、複数のチャックを含む。これらのチャックは、初期位置でシート材Ｍを掴み、この状態で間欠送りモータ２７の駆動によって、シート材搬送方向Ａの下流側へ所定長さだけ移動して停止する。その後、複数のチャックはシート材Ｍを解放して、間欠送りモータ２７の駆動により初期位置へ戻る。このような往復運動を所定周期で繰り返すことにより、シート材Ｍは、シート張力安定化ユニット１７の下流側ではシート材搬送方向Ａに沿って間欠的に搬送される。間欠送りモータ２７は、例えば、サーボモータによって構成されるのが好ましい。なお、上記間欠送りユニット２５及び間欠送りモータ２７が本発明に係るシート材送り装置の一部を構成する。

次に、各ユニットでの処理内容について説明する。図４は、罫線形成ユニット１０及びパンチングユニット１２の処理内容を示す図である。罫線形成ユニット１０は、送出されてきたシート材Ｍに、複数本の罫線Ｌ１〜Ｌ６を連続的に形成するユニットである。この罫線は、下流での折り畳み作業を容易にするために形成されるもので、例えば、シート材Ｍに細幅のローラを当接させることで形成できる。

本実施形態では、シート材Ｍの幅方向に間隔を空けて、６本の罫線Ｌ１〜Ｌ６を形成している。後述する折り畳みユニット１６等では、この罫線Ｌ１〜Ｌ６に沿って、シート材Ｍが折り曲げられる。シート材Ｍのうち、一端から第１罫線Ｌ１までの範囲が、最終的に天ガセットＰ４を構成する。以下では、この天ガセットＰ４を構成する部分を、「天シート部ｐ４」と呼ぶ。同様に、最終的に胴部前面Ｐ１を構成する第１罫線Ｌ１から第３罫線Ｌ３までの範囲を「前シート部ｐ１」、最終的に底ガセットＰ３を構成する第３罫線Ｌ３から第５罫線Ｌ５までの範囲を「底シート部ｐ３」、最終的に胴部後面Ｐ２を構成する第５罫線Ｌ５からシート材Ｍの他端までの範囲を「後シート部ｐ２」と呼ぶ。

パンチングユニット１２は、天シート部ｐ４にスパウト孔Ｈを形成するとともに、底シート部ｐ３に一対の接合孔ｈを形成するユニットである。パンチングユニット１２は、天シート部ｐ４に例えば円柱状のパンチを打ち込むことによって、スパウト孔Ｈを形成する。このスパウト孔Ｈは、天シート部ｐ４にパウチ容器幅Ｗ相当の間隔を空けて順次形成される。一対の接合孔ｈは、最終的に切欠部Ｃを形成する孔である。この一対の接合孔ｈは、底シート部ｐ３のうち第４罫線Ｌ４（底シートを二つ折りする際の折目線）を挟んで対称な位置であって、スパウト孔Ｈに対して、シート材搬送方向Ａにパウチ容器幅Ｗの半分程度の距離（１／２Ｗ）ずれた位置に形成される。

図５は、折り畳みユニット１６及びスパウト装着ユニット１８の処理内容を示す図である。折り畳みユニット１６は、上流側から送られてきたシート材Ｍを、罫線Ｌ１〜Ｌ６に沿って、シート材Ｍの幅方向に折り曲げる。具体的には、第４罫線Ｌ４に沿って内側に二つ折りにされた底シート部ｐ３が、互いに対向する前シート部ｐ１及び後シート部ｐ２の下部に挟持されるように折り曲げる。また、第１罫線Ｌ１、第２罫線Ｌ２、第６罫線Ｌ６に沿っても折り曲げ、前後シート部ｐ１，ｐ２の上部と天シート部ｐ４とが重なるように折り曲げる。このように折り畳まれた状態でシート材Ｍは、シート張力安定化装置１７を通過して、スパウト装着ユニット１８に送られる。このとき、折り畳まれたシート材Ｍは、前シート部ｐ１及び後シート部ｐ２の各シート表面が鉛直方向に沿った姿勢で搬送される。なお、このようなシート材Ｍの搬送姿勢は、スパウト装着ユニット１８以降においても同様である。

スパウト装着ユニット１８では、図５に示すように、前後シート部ｐ１，ｐ２の上部に重なるように折り曲げられた天シート部ｐ４が略水平となるように展開した状態される。この状態で、スパウト装着ユニット１８は、天シート部ｐ４に形成されたスパウト孔Ｈに、スパウトＱの筒部Ｑ１を挿入するとともに、当該筒部Ｑ１の端部から外側に張り出したフランジ部Ｑ２を天シート部ｐ４にヒートシールして接合する。すなわち、スパウト装着ユニット１８は、スパウト孔Ｈが形成された天シート部ｐ４を略水平姿勢にした後、筒部Ｑ１が下方に突出し、かつ、フランジ部Ｑ２が天シート部ｐ４に当たるように、スパウトＱをスパウト孔Ｈに挿入する。そして、その状態でフランジ部Ｑ２をスパウト孔Ｈの周縁にヒートシールし天シート部ｐ４にヒートシールして、スパウトＱをスパウトシール部Ｓａでシート材Ｍに接合及び装着する。その後、図６に示すように、天シート部ｐ４が前後シート部ｐ１，ｐ２の上部と重なるように折り曲げて、次の工程に送られる。

スパウトＱが装着されたシート材Ｍは、その後、第１シールユニット２０に送出される。第１シールユニット２０は、送出されてきたシート材Ｍに対して、ヒートシール処理を施し、ボトムシール部Ｓｂ、サイドシール部Ｓｓ、トップシール部Ｓｔを形成する装置である。この第１シールユニット２０は、折り畳み解除機構や、接着機構、冷却機構などを備えている。

折り畳み解除機構は、シート材Ｍを、底シート部ｐ３の折り畳みを解除して広げた折り畳み解除状態にする機構で、実際にヒートシール作業を行う接着機構より上流位置に設けられる。この折り畳み解除機構は、底シート部ｐ３の折り畳みを解除するべく、前後シート部ｐ１，ｐ２の下部を外側へ折り曲げられるのであれば、その機構は特に限定されない。したがって、例えば、前シート部ｐ１の下端及び後シート部ｐ２の下端を吸引保持しつつ離間方向に移動する一対の吸引部材などで構成されてもよい。また、より単純な構成としては、例えば、図６に示すように、折り畳み解除した底シート部ｐ３の底面に接触する上面を備えた板材２８などであってもよい。この場合、シート材Ｍの先端が、底シート部ｐ３が当該板材２８の上面に接するように底シート部ｐ３を広げた状態でシート材Ｍをセットしておけば、後続するシート材Ｍも自然と、当該板材２８付近で折り畳み解除される。かかる折り畳み解除機構により、シート材Ｍは、正面視において、略Ｉ字状形状となる。

折り畳み解除されたシート材Ｍは、その状態で加熱機構へと送出される。加熱機構は、シート材Ｍの各部を挟持加圧しつつ、加熱することでシート材Ｍをヒートシールする機構である。図７は、この加熱機構の正面図である。

加熱機構は、上下に対向配置されたトップシール部材３０及びボトムシール部材３４と、当該トップシール部材３０及びボトムシール部材３４の間において左右に対向配置された一対のサイドシール部材３２と、これら複数のシール部材を移動させる移動機構とを備えている。上記各シール部材３０，３２，３４は、例えばアルミニウム合金等の金属製のシール部材で構成される。

図７に示すように、トップシール部材３０は、サイドシール部材３２の上面と協働して、天シート部ｐ４と当該天シート部ｐ４と重ねられた前シート部ｐ１及び後シート部ｐ２の上端部とを挟持加圧しつつ加熱するシール部材である。

トップシール部材３０の底面には、トップシール部Ｓｔに対応した形状（本実施形態では略八角形）の上側トップシール形成突部４０が、シート材搬送方向Ａに例えば三つ並んでいる。上側トップシール形成突部４０には、ヒータが内蔵されており、当該上側トップシール形成突部４０に接触するシート部分をヒートシールすることができるようになっている。各八角形の中央部分には、スパウトＱと当該トップシール部材３０との干渉を避けるための逃がし孔４２が形成されている。

サイドシール部材３２は、トップシール部材３０と対向する上面、対をなすサイドシール部材３２と対向する対向面、及び、ボトムシール部材３４と対向する底面を備えている。サイドシール部材３２の上面には、トップシール部Ｓｔを前後に二分割した形状の下側トップシール形成突部５０が、シート材搬送方向Ａに例えば三つ並んでいる。換言すれば、対向する二つのサイドシール部材３２が接近することで、当該二つのサイドシール部材３２の上面に、トップシール部Ｓｔに対応した形状、換言すれば、トップシール部材３０に形成された上側トップシール形成突部４０と同様の形状の下側トップシール形成突部５０が構成されるようになっている。トップシール部Ｓｔを形成する際には、このサイドシール部材３２の上面の下側トップシール形成突部５０と、トップシール部材３０の底面の上側トップシール形成突部４０とで、天シート部ｐ４及び前後シート部ｐ１，ｐ２を挟持しつつ加熱する。

サイドシール部材３２の対向面には、当該サイドシール部材３２を上下に伸びるサイドシール形成突部４８が、シート材搬送方向に四つ形成されている。この四つのサイドシール形成突部４８は、サイドシール部Ｓｓに対応する位置、大きさに形成されており、各サイドシール形成突部４８の配置間隔は、パウチ容器ＳＰの幅にほぼ等しい。また、四つのサイドシール形成突部４８のうち、最も上流側及び下流側に設けられたサイドシール形成突部４８の幅は、サイドシール部Ｓｓ一つ分の幅より少し大きく、間に設けられた二つのサイドシール形成突部４８の幅は、サイドシール部Ｓｓ二つ分の幅より少し大きい。このサイドシール形成突部４８の内部にもヒータが内蔵されており、当該サイドシール形成突部４８に接触するシート部分をヒートシールすることができるようになっている。サイドシール部Ｓｓを形成する場合には、この対向する一対のサイドシール部材３２のサイドシール形成突部４８で、前シート部ｐ１及び後シート部ｐ２を挟持しつつ加熱する。

サイドシール部材３２の底面には、ボトムシール部Ｓｂを前後に二分割した形状の上側ボトムシール形成突部５２が、シート材搬送方向に例えば三つ並んでいる。換言すれば、対向する二つのサイドシール部材３２が接近することで、当該二つのサイドシール部材３２の底面に、ボトムシール部Ｓｂに対応した形状の上側ボトムシール形成突部５２が構成される。

ボトムシール部材３４は、サイドシール部材３２の底面と協働して、底シート部ｐ３と当該底シート部ｐ３の周縁部と重ねられた前後シート部ｐ１，ｐ２の下端部とを挟持加圧しつつ加熱するシール部材である。ボトムシール部材３４の上面には、ボトムシール部Ｓｂに対応した形状の下側ボトムシール形成突部５６が形成されている。具体的には、下側ボトムシール形成突部５６は、シート材搬送方向Ａに沿って長尺な二本の直線の間に略六角形が例えば三つ配置されたような形状となっている。この下側ボトムシール形成突部５６には、ヒータが内蔵されており、当該下側ボトムシール形成突部５６に接触するシート部分をヒートシールすることができる。

なお、略六角形の下側ボトムシール形成突部５６の両側であって切欠部Ｃに対応する位置には、三角形状の窪みが形成されている。かかる窪みが形成されることにより、切欠部Ｃ周辺がヒートシールされることなく、パウチ容器ＳＰにおいて上記窪みに対応した略三角状の未シール部Ｙ（図２及び図３（ｂ）参照）が形成される。

移動機構は、これら三種類のシール部材を移動させるための機構である。具体的には、移動機構は、トップシール部材３０及びボトムシール部材３４を昇降させる。また、移動機構は、一対のサイドシール部材３２を互いに接近または離間する方向に移動させることができる。こうした移動機構の駆動源として、例えば、サーボモータを用いることができる。このサーボモータの駆動トルクを制御することによって、各シール部材３０，３２，３４でシート材Ｍを挟持するときの適正な押圧力に調整することができる。

図８は、第１シールユニット２０を通過したシート材Ｍの（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。図８（ａ）に示すように、第１シールユニット２０の加熱装置において、トップシール部材３０及び一対のサイドシール部材３２の協働により略八角形状のトップシール部Ｓｔが形成される。また、図８（ｂ）に示すように、同加熱装置における一対のサイドシール部材３２の協働によりサイドシール部Ｓｓが形成され、一対のサイドシール部材３２及びボトムシール部材３４の協働によりボトムシール部Ｓｂが形成される。これらのシール部が形成されたシート材は、図示しない冷却装置で冷却された後、第１シールユニット２０から送出される。

続いて、シート材Ｍは、切除ユニット２２（図１参照）に送られる。切除ユニット２２では、図８（ａ）に示すように、天ガセットＰ４に相当する部分が略八角形になるように、不要部分が切除される。具体的には、太線で囲まれた略三角形部分ｎが切除される。その後、このシート材Ｍは、底シート部ｐ３が折り畳まれた状態で、第２シールユニット２４（図１参照）に送られる。

図９は、第２シールユニット２４を通過したシート材の側面図である。第２シールユニット２４では、接合孔ｈ付近が、ヒータを内蔵したシール部材で挟持されつつ加熱される。これにより、図９に示すように、接合孔ｈを介して前シート部ｐ１と後シート部ｐ２とがヒートシールされる。また、第２シールユニット２４では、ヒータを内蔵したシール部材で挟持されつつ加熱されることにより、下側スポットシールＬＰ及び上側スポットシールＵＰが形成される。下側スポットシールＬＰは、サイドシール部Ｓｓとボトムシール部Ｓｂの境界部に形成され、該境界部の接合強度をより向上させる。上側スポットシールＵＰは、サイドシール部Ｓｓとトップシール部Ｓｔの境界部に形成され、該境界部の接合強度をより向上させる。

第２シールユニット２４を通過すると、最後に、シート材Ｍは、切断ユニット２６（図１参照）に送られる。切断ユニット２６では、連続したシート材Ｍを、パウチ容器ＳＰのおける胴部の側縁に相当する位置、具体的には、サイドシール部Ｓｓの中央位置に一点鎖線で示した切断線ＣＬにおいて切断する。この切断により、互いに分離した個別のパウチ容器ＳＰが形成される。

以上のようにして製造装置１によってパウチ容器ＳＰが製造される。

次に、図１０及び図１１を参照して、第１実施形態のシート材送り装置の一部を構成するシート張力安定化ユニット１７について説明する。図１０は、第1実施形態のシート材送り装置に含まれるシート張力安定化ユニット１７の（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図である。

図１０（ａ），（ｂ）に示すように、連続送りローラ対（連続送り手段）６０を備える。連続送りローラ対６０は、互いに圧接された駆動ローラ６０ａ及び従動ローラ６０ｂによって構成される。駆動ローラ６０ａ及び従動ローラ６０ｂは、各回転中心軸が鉛直方向に沿って姿勢で設置されている。また、駆動ローラ６０ａの回転力は、図示しないギヤによって従動ローラ６０ｂに伝達されるように構成されている。駆動ローラ６０ａ及び従動ローラ６０ｂの各外周面は、シート材Ｍに対してスリップしにくい高摩擦材料（例えばゴム等）からなる層で形成されるのが好ましい。

駆動ローラ６０ａ及び従動ローラ６０ｂの各上端は、図示しないフレームに固定された上側軸受部材６２によって回転可能にそれぞれ支持されている。従動ローラ６０ｂの下端は、上記フレームに固定された下側軸受部材６４によって回転可能に支持されている。駆動ローラ６０ａの下端は、下側軸受部材６４に取り付けられた連続送りモータ（連続送り手段）６６に連結されている。連続送りモータ６６は、例えば、サーボモータによって構成されるのが好ましい。

これにより、連続送りローラ対６０のニップ部にシート材Ｍが挟持された状態で、連続送りモータ６５が回転駆動されると、シート材Ｍが連続的に送られるようになっている。

また、シート張力安定化ユニット１７は、シート貯留部７０を備える。シート貯留部７０は、連続送りローラ対６０によって送出されるシート材Ｍの連続送り量と、シート張力安定化ユニット１７の下流側において間欠的に搬送されるシート材Ｍの間欠送り量との差分に相当する余剰シート材を貯留する機能を果たす。

シート貯留部７０は、シート材搬送方向に対してシート材Ｍを略Ｕ字状に迂回搬送させるようにシート材Ｍを支持する回転可能なダンサーローラ（貯留ローラ）７２と、ダンサーローラ７２の位置を余剰シート材の長さに応じて変更する位置変更機構７４とを有する。

ダンサーローラ７２は、シート表面が鉛直方向に沿って姿勢で搬送されるシート材Ｍに対して外周面が沿うように鉛直方向に沿った姿勢で設置されている。ダンサーローラ７２は、上側円板７６ａおよび下側円板７６ｂと、２つの円板７６ａ，７６ｂ間に配置された複数（本実施形態では１２本）の丸棒７８とを含む。各丸棒７８の上端は上側円板７６ａに回転可能に支持され、各丸棒７８の下端は下側円板７６ｂに回転可能に支持されている。各丸棒７８は、上側及び下側円板７６ａ，７６ｂの外周縁よりも小径の円周状に沿って等間隔で配置されている。

また、ダンサーローラ７２は、その中心位置を貫通する中心軸８０を有する。上側円板７６ａ及び下側円板７６ｂは、中心軸８０に対して回転可能に支持されている。これにより、ダンサーローラ７２は、中心軸８０に対して回転可能に取り付けられている。また、上述したようにダンサーローラ７２に含まれる丸棒７８は、上側円板７６ａ及び下側円板７６ｂに対してそれぞれ回転可能に取り付けられている。これらの構成によって、ダンサーローラ７２と接触しながら搬送されるシート材Ｍに対する接触抵抗を小さくすることができ、その結果、シート材Ｍの張力変動を抑制するのに寄与することができる。

図１０（ａ）に示すように、連続送りローラ対６０から送出されたシート材Ｍは、ダンサーローラ７２（具体的には円周状に配置された丸棒７８）の外周の約半周にわたって巻き掛けられて、略Ｕ字状に迂回搬送されるようになっている。そして、シート張力安定化ユニット１７に含まれる支持ローラ８２の外周の約９０度にわたって巻き掛けられて、上述した間欠送りユニット２５（図１参照）の送り動作によってシート材搬送方向Ａに沿って間欠搬送される。

位置移動機構７４は、図１０（ｂ）に示すように、スライド移動部材８４を備える。ダンサーローラ７２の中心軸８０の下端は、スライド移動部材８４に固定されている。スライド移動部材８４の下面には、ボールネジナット８６が取り付けられている。また、スライド移動部材８４の下面には、ボールネジナット８６を挟んだ両側にガイド部材８８が固定されている。これらのガイド部材８８は、ベース盤８９上に互いに平行に配置された２本のガイドレール９０に嵌っている。これにより、スライド移動部材８４上に中心軸８０を介して立設されたダンサーローラ７２は、ガイドレール９０に沿って水平方向に移動可能に構成されている。

図１０（ｂ）に示すように、スライド移動部材８４の下面に固定されたボールネジナット８６には、ボールネジ軸９２が螺合している。そして、ボールネジ軸９２は、図１０（ａ）に示すように、ダンサーモータ９４の駆動軸に連結されている。ダンサーモータ９４は、例えば、サーボモータによって好適に構成される。ダンサーモータ９４は、取付部材９６を介してベース盤８９上に固定されている。この構成により、ダンサーモータ９４の正転駆動または逆転駆動されることによって、ダンサーローラ７２の位置が、矢印Ｂで示すように、シート材搬送方向Ａに沿ったシート材搬送経路から離間する方向または接近する方向に変更されるように構成されている。

図１１は、図１０に示したシート張力安定化ユニット１７のダンサーモータ９４を含む制御ブロック図である。ダンサーモータ９４の駆動は、制御部１００によって制御される。制御部１００は、例えば、マイクロコンピュータによって好適に構成される。制御部１００には、連続送りモータ６６、間欠送りモータ２７、及び、ダンサーモータ９４が電気的に接続されている。

制御部１００には、図示しない入力部（例えば、タッチパネル式の操作表示盤）を介して、連続送りモータ６６によって駆動される連続送りローラ対６０によるシート材Ｍの送り量ｂ、および、間欠送りモータ２７によって駆動される間欠送りユニット２５によるシート材Ｍの送り量ａが入力される。制御部１００は、これらの送り量ａ，ｂに基づいて、ダンサーモータ９４によるダンサーローラ７２の移動量ｄを算出し、それに応じた制御信号をダンサーモータ９４に出力する。ここで「移動量ｄ」がダンサーローラ７２の位置変更量に相当する。

具体的には、図１１にも記載するように、ダンサーローラ７２の移動量ｄは、下記の式（１）に基づいて算出される。
ダンサーローラ移動量ｄ＝（ｂ−ａ）／２ ・・・（１）

ここで、連続送りローラ対６０による連続送り量ｂから、間欠送りユニット２５による間欠送り量ａを減算した値が、シート貯留部７０において貯留されるべき余剰シート材の長さに相当する。また、この余剰シート材の長さを適時に吸収した位置にダンサーローラ７２の位置を変更するには、動滑車と同じ原理に基づけば、上記余剰シート材の長さの１／２に相当する移動量ｄだけダンサーローラ７２を移動させればよい。制御部１００では、このような移動量ｄの算出をリアルタイムに行い、ダンサーローラ７２の移動量ｄが上記余剰シート材の長さの１／２に設定される。制御部１００は、移動量ｄに応じた駆動信号をダンサーモータ９４に送信する。これにより、ダンサーローラ７２が上記余剰シート材の長さに応じて適時に位置変更されることになる。

より具体的には、シート材Ｍが間欠送りされるとき、間欠送り量ａは連続送り量ｂよりも大きくなる。したがって、この場合には上記（１）式で算出されるダンサーローラ７２の移動量ｄはマイナス値となり、ダンサーローラ７２はシート材搬送方向Ａに沿った搬送経路に近づく方向に移動する。これに対し、シート材Ｍの間欠送りの停止期間中は間欠送り量ａはゼロになり、上記（１）式で算出されるダンサーローラ７２の移動量ｄはプラス値となる。したがって、この場合には、連続送りローラ対６０によって送出されるシート材Ｍの連続送り量ｂをシート貯留部７０で吸入すべく、ダンサーローラ７２が連続送り量ｂの１／２に相当する移動量ｄだけ、シート材搬送方向Ａに沿った搬送経路から離間する方向に移動する。

上述したように、本実施形態のシート張力安定化ユニット１７及び間接送りユニット２５を含むシート材送り装置によれば、シート貯留部７０における余剰シート材の長さに応じてダンサーローラ７２の位置が変更されるようにダンサーモータ９４によってダンサーローラ７２の位置変更量が制御される。これにより、間欠送り時にダンサーローラ７２がシート材Ｍと安定して接触した位置となるようにローラ位置を変更することができ、その結果、シート貯留部７０におけるシート材Ｍを弛み発生を抑制できる。したがって、シート貯留部７０でのシート材Ｍの張力変動が抑制され、間欠送りされるシート材Ｍの移動停止位置が安定する。結果として、シート材Ｍに対して精度良くヒートシール等の作業を行うことができ、パウチ容器ＳＰの製造精度が向上する。

次に、図１２及び図１３を参照して、第２実施形態のシート材送り装置に含まれるシート張力安定化ユニット１７ａの（ａ）上面図、及び（ｂ）側面図である。図１３は、図１２中のＹ−Ｙ線矢視図である。

この第２実施形態におけるシート張力安定化ユニット１７ａでは、上述したシート貯留部７０に隣接して押圧ローラ１１０が設置されている。シート貯留部７０の構成は、上述したものと同様であり、ここでの説明を省略する。

押圧ローラ１１０は、シート貯留部７０に対してシート材搬送方向Ａの下流側に隣接して設置されている。押圧ローラ１１０は、シート材Ｍをシート表面に対して垂直方向に一定の押圧力Ｆで押圧する回転可能なローラである。図１３に示すように、押圧ローラ１１０の両端は、支持部材１１２によって回転可能に支持されている。

支持部材１１２には、押圧軸１１４の一端が連結され、押圧軸１１４の他端がエアシリンダ１１６に連結されている。エアシリンダ１１６は、鉛直方向に沿って立設されたフレーム１２２に固定されている。エアシリンダ１１６には、図示しない圧縮空気源から圧縮空気が供給され、これによりエアシリンダ１１６によって押圧ローラ１１０に一定の押圧力Ｆが作用するように構成される。

また、押圧ローラ１１０の支持部材１１２には、押圧軸１１４を挟んだ両側に２本のガイド軸１１８が連結されている。２本のガイド軸１１８は、フレーム１２２に取り付けられたガイド筒部材１２０にスライド移動可能に挿通されている。また、２本のガイド軸１１８の端部には、ガイド軸１１８の抜け止め部材１１９がそれぞれ取り付けられている。これらのガイド軸１１８及びガイド筒部材１２０によって、押圧ローラ１１０がシート材搬送方向Ａと直交する鉛直面に沿って移動可能に構成されている。

このように第２実施形態のシート材送り装置では、シート貯留部７０に加えて、押圧ローラ１１０を隣接して設けている。押圧ローラ１１０はダンサーローラ７２に比べて軽量であって慣性力が小さいため、機敏に追従可能である。したがって、ダンサーローラ７２によってシート材Ｍの弛みを除去し、押圧ローラでシート材Ｍの張力を制御するというように役割を分担することができる。これにより、シート材の張力変動をより効果的に抑制でき、パウチ容器ＳＰの製造精度をより一層、向上させることができる。特に、間欠送りユニット２５による間欠送り速度が速くなるほど、押圧ローラ１１０を付加した構成とすることがより有効である。

次に、図１４及び図１５を参照して、第２実施形態であるシート材送り装置の変形例について説明する。図１４は、第２実施形態のシート材送り装置の変形例を示す、図１３と同様の図である。図１５は、図１４に示した変形例のシート材送り装置におけるダンサーモータ９４を含む制御ブロック図である。

この変形例のシート材送り装置は、図１４に示すように、押圧ローラ１１０の位置を検出する位置センサ１３０を備える点だけが第２実施形態と相違する。したがって、ここでの他の構成の説明を省略する。

位置センサ１３０には、例えば、レーザ測距センサが好適に用いられる。位置センサ１３０は、フレーム１２２に図示しないブラケットで取り付けられる。位置センサ１３０は、押圧ローラ１１０を支持する支持部材１１２までの距離を測定し、その距離から、押圧ローラ１１０が所定の基準位置にあるときの距離を減算した値をシート材Ｍの「弛み量ｃ」として、制御部１００に送信する。

図１５に示すように、制御部１００は、連続送り量ｂと間欠送り量ａとの差分である余剰シート材長さと、位置センサ１３０から送信された検出結果（弛み量ｃ）とに基づいて、ダンサーローラ７２の移動量ｄを設定する。具体的には、制御部１００は、下記の（２）式によって移動量ｄを算出する。
ダンサーローラ移動量ｄ＝（ｂ−ａ）／２＋ｃ ・・・（２）

ここで、上記弛み量ｃがプラス値の場合、すなわち、押圧ローラ１１０の位置が所定の基準位置よりも遠くに離間している場合、制御部１００では上記（２）式によってダンサーローラ７２の移動量ｄが大きく設定される。これにより、ダンサーローラ７２がシート材搬送方向Ａに沿った搬送経路から離間する方向に移動し、その結果、弛み量ｃが吸収されてシート材Ｍの張力低下が抑制される。これとは逆に、上記弛み量ｃがマイナス値の場合、すなわち、押圧ローラ１１０の位置が所定の基準位置よりも近づいている場合、制御部１００では上記（２）式によってダンサーローラ７２の移動量ｄが小さく設定される。これにより、ダンサーローラ７２がシート材搬送方向Ａに沿った搬送経路に近づく方向に移動し、その結果、押圧ローラ１１０の位置が基準位置に戻ってシート材Ｍの張力増加が抑制される。

このように変形例のシート材送り装置によれば、余剰シート材長さと押圧ローラ１１０の位置変動量とに基づいて、ダンサーローラ７２の位置変更量を調整することで、シート材Ｍの弛み抑制と張力安定化を、第２実施形態との比較において、より精密に行うことができる。

なお、本発明に係るヒートシール装置は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本願の特許請求の範囲に記載される事項及びその均等な範囲内において種々の変更や改良が可能である。

例えば、上記においては、シート材Ｍが折り畳まれた状態でシート張力安定化ユニット１７を通過する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、折り畳まれていないシート材が通過する領域に適用されてもよい。

また、上記においては、シート表面が鉛直方向に沿った姿勢でシート材Ｍが搬送される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、シート表面が水平方向に沿った姿勢で搬送されるシート材に適用されてもよい。

１ パウチ容器の製造装置、１０ 罫線形成ユニット、１２ パンチングユニット、１６ 折り畳みユニット、１７ シート張力安定化ユニット、１８ スパウト装着ユニット、２０ 第１シールユニット、２２ 切除ユニット、２４ 第２シールユニット、２５ 間欠送りユニット（間欠送り手段）、２６ 切断ユニット、２７ 間欠送りモータ（間欠送り手段）、２８ 板材、３０ トップシール部材、３２ サイドシール部材、３４ ボトムシール部材、４０ 上側トップシール形成突部、４２ 逃がし孔、４８ サイドシール形成突部、５０ 下側トップシール形成突部、５２ 上側ボトムシール形成突部、５６ 下側ボトムシール形成突部、６０ 連続送りローラ対（連続送り手段）、６６ 連続送りモータ（連続送り手段）、７０ シート貯留部、７２ ダンサーローラ（貯留ローラ）、７４ 位置変更機構、８４ スライド移動部材、８６ ボールネジナット、８８ ガイド部材、９０ ガイドレール、９２ ボールネジ軸、９４ ダンサーモータ（モータ）、１００ 制御部、１１０ 押圧ローラ、１１６ エアシリンダ、１３０ 位置センサ、Ａ シート材搬送方向、Ｃ 切欠部、ＣＬ 切断線、Ｈ スパウト孔、ｈ 接合孔、Ｌ１-Ｌ６ 罫線、ＬＰ 下側スポットシール、Ｍ シート材、ｐ１ 前シート部、Ｐ１ 胴部前面、ｐ２ 後シート部、Ｐ２ 胴部後面、Ｐ３ 底ガセット、ｐ３ 底シート部、Ｐ４ 天ガセット、ｐ４ 天シート部、Ｑ スパウト、Ｓａ スパウトシール部、Ｓｂ ボトムシール部、ＳＰ パウチ容器、Ｓｓ サイドシール部、Ｓｔ トップシール部、ＵＰ 上側スポットシール、Ｙ 未シール部。

Claims (3)

1. パウチ容器の製造に用いられる長尺状のシート材を送るシート材送り装置であって、
   シート材を連続的に送る連続送り手段と、
   前記連続送り手段に対してシート材搬送方向下流側においてシート材を間欠的に送る間欠送り手段と、
   前記連続送り手段と前記間欠送り手段との間に設置され、シート材の連続送り量と間欠送り量との差分に相当する余剰シート材を貯留するシート貯留部と、を備え、
   前記シート貯留部は、シート材搬送方向に対してシート材を略Ｕ字状に迂回搬送させるようにシート材を支持する回転可能な貯留ローラと、モータによって駆動され前記貯留ローラの位置を前記余剰シート材の長さに応じて変更する位置変更量が制御される位置変更機構と、
   前記シート貯留部に対してシート材搬送方向下流側に隣接して設置され、前記貯留ローラに比べて軽量であって、前記シート材をシート表面に対して垂直方向に一定の押圧力で押圧する回転可能な押圧ローラと、
   前記連続送り量と前記間欠送り量に基づいて、前記貯留ローラの位置変更量を算出し、それに応じた制御信号を前記モータに出力する制御部とを有し、
   前記位置変更機構は、前記モータの駆動軸にボールネジ軸が連結され、当該ボールネジ軸に螺合するボールネジナットがスライド移動部材に固定され、当該スライド移動部材上に前記貯留ローラが中心軸を介して立設されており、
   前記貯留ローラによってシート材の弛みを除去し、前記押圧ローラによってシート材の張力を制御する、シート張力安定化ユニットを構成する、シート材送り装置。
2. 請求項１に記載のシート材送り装置において、
   前記モータによる前記貯留ローラの位置変更量は、前記連続送り量から前記間欠送り量を減算した値の１／２に設定される、シート材送り装置。
3. 請求項１に記載のシート材送り装置において、
   前記押圧ローラの位置を検出する位置センサを更に備え、前記余剰シート材の長さと前記位置センサの検出結果とに基づいて前記貯留ローラの位置変更量を設定する、シート材送り装置。

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