JP7097600B2 - 縦型充填包装機 - Google Patents

Description

この発明は、筒状包装材内に製品を充填しつつ横シールを施して袋包装体を製造する縦型充填包装機に関する。

従来、製袋包装機としては、例えば特許文献１に記載されていて、また、斜視図である図５に一例として概略を示すような縦型製袋充填包装機が多用されている。図５に示す縦型製袋充填包装機５０においては、帯状包装材Ｆｗは、フォーマ５１に導かれ、フォーマ５１によって側端縁部分ｆｅ，ｆｅが合掌状に重ね合わされるように略筒状に曲成され、長手（上下又は縦）方向に走行される中で、重ね合わされた両側縁部分ｆｅ，ｆｅに縦シール装置５２によって縦シール部Ｓｃが施されることで筒状包装材Ｆｔに成形される。包装物である製品Ｓは、充填用筒体（以下、「充填筒」という）５３を通して筒状包装材Ｆｔの内部に投入される。横シール装置５４は、筒状包装材Ｆｔを外側から挟み込むことにより、筒状包装材Ｆｔに横シールを施す。充填筒５３の外周の左右両側には、吸引ベルト機構から成り筒状包装材Ｆｔを吸引しつつ引き下ろして送る包装材送り装置５５（片側のみ図示する）が配設されている。縦型製袋充填包装機５０は、充填筒５３を囲んで縦送りされ且つ充填筒５３を通して製品Ｓが投入される筒状包装材Ｆｔを横シール装置５４によって横方向にシールすることにより製品Ｓを包装した袋包装体Ｂｐを連続して高速で製造することができる包装機である。

縦シール装置５２は、帯状包装材Ｆｗの両側縁部分ｆｅ，ｆｅの延びる方向に沿って細長く延びている一対の開閉可能な縦シールブロック５２ａ，５２ｂを備えており、縦シールブロック５２ａ，５２ｂは、閉じ動作をするときに重合わせ状態にある両側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込むときにヒートシールを施して縦シール部Ｓｃを形成し、開き動作をするときには、当該開き動作によって縦シールブロック５２ａ，５２ｂ間に生じた隙間を通して両側縁部分ｆｅ，ｆｅが通過するのを許容する。

横シール装置５４は、充填筒５３の下端の更に下方において筒状包装材Ｆｔを挟んで配置されており、互いに接近・離反する作動をする横シールブロック５４ａ，５４ｂを備えている。横シールブロック５４ａ，５４ｂは、接近時に筒状包装材Ｆｔを外側から横断する方向に挟んで、袋Ｂのための底側の横シール部Ｓｅを形成する上側の横シーラ部と、袋包装体Ｂｐの天側の横シール部Ｓｅを形成する下側の横シーラ部とを構成している。筒状包装材Ｆｔの内部に製品Ｓを投入し、横シール装置５４によって横断方向に横シール部Ｓｅを施すことで、先行して形成され且つ内部に製品Ｓが包装された袋包装体Ｂｐが製造されるとともに、次に製品Ｓが投入される袋Ｂの底側の横シール部Ｓｅが形成される。袋包装体Ｂｐについては、図示の都合上、底側の横シールにのみ符号Ｓｅで示す。

横シール装置５４は、更に筒状包装材Ｆｔを横方向に突き切る形態で切断するカッタ装置５６を備えている。カッタ装置５６は、一方の横シールブロック５４ａの上下の両横シーラ部間にカッタ刃５６ａが配設されており、他方の横シールブロック５４ｂには、カッタ刃５６ａが入り込み可能な溝５６ｂが形成されている。両横シールブロック５４ａ，５４ｂが接近して包装材を挟み込むことで筒状包装材Ｆｔを横断方向に溶着して横シール部Ｓｅを形成すると同時に、カッタ刃５６ａが進出方向に駆動されて筒状包装材Ｆｔを突き切って切断する。なお、充填筒５３の下端には、筒状包装材Ｆｔを直径方向両外側に緊張させる一対の緊張ガイド５９，５９が斜め下方に延びるように設けられている。

縦型製袋充填包装機５０における基本的な包装動作は、次のとおりである。即ち、包装材は、包装動作に合わせて間欠的に送られ、筒状包装材Ｆｔ内に製品Ｓが投入される。帯状包装材Ｆｗ及びその両側端縁部分ｆｅ，ｆｅを接近させた湾曲状包装材の送りが停止している短時間の間に、縦シール装置５２が両側端縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み込んで当該部分に縦シール部Ｓｃが形成される。横シール装置５４が横シール部Ｓｅを形成して袋包装体Ｂｐを製造している。

図５に示す縦型製袋充填包装機では、横シール時間をなるべく長く取ることを可能にしたボックスモーション型横シールを行う。横シー装置５４は、上下方向には固定（不動）位置でシールするものもあるが、シール時間を長くするため（ａ）に示す如くボックスモーションを行うものが知られている。該ボックスモーションとは、横シール装置５６（６７）をその軌跡のうち（ｂ）の直線部分で筒状包装材Ｆｔの流れと同期して下方に一緒に移動させるための動作である。即ち、（ｂ）の直線部分でヒータによるシールが継続されるのでシール時間を長くすることができる。この場合、筒状包装材Ｆｔの流れを止めずにボックスモーションを行ってもよく、その場合には製袋充填包装の高速化を図ることが可能になる。筒状包装材Ｆｔに投入される製品Ｓは、該横シールがボックスモーションにおける戻り（ｃ）を辿る期間に充填筒５３の中を通って上から投入される。

縦型製袋充填包装機のような縦型充填包装機では、横シール装置５４は、二つの対向配置された横シールブロック５４ａ，５４ｂで筒状包装材Ｆｔを横方向に挟み込んで加圧・加熱することで筒状包装材Ｆｔに横シールを施している。したがって、製品Ｓが筒状包装材Ｆｔ内を底方に向って充分に沈み込まないときには、幾つかの問題点、即ち、袋包装体Ｂｐの仕上がりが安定しない、袋包装体Ｂｐの製造後の処理、例えば箱詰めの作業効率が低下する、或いは、横シールブロック５４ａ，５４ｂが押す筒状包装材Ｆｔ内で製品Ｓを噛み込み易くなる等の問題点が生じることがある。

そこで、従来、そうした問題点への一対策として、横シールブロック（或いはその下方に設けた専用のしごき部材）を上下させる際に、袋の上部に「しごき動作」を行わせて袋上部に残る可能性のある製品を袋内に押し込むことや、横シール装置の上方位置にシャッタ部材を設けて製品を横シール装置の上方にとどめそれ以上落下するのを阻止する「シャッタ動作」を行わせることで、袋上部のシール予定領域に製品が付着しないようにすることが行われている。しかしながら、包装物の落下時間のバラつきによっては、製品がシャッタ部材を通り抜けて横シール装置の方へと落下するのを回避し切れない、また落下・付着した製品をしごき部材によってしごき落とし切れないことがある。そうした場合には、横シール装置において製品の噛込みの発生を完全に防ぐことができない。

横シー装置５４において、「しごき動作」と「シャッタ動作」を行わせる構造の一例が図６に示されている。図６を参照すると、横シール装置５４に備わる横シールブロック５４ａ，５４ｂは、それぞれがヒータを内蔵しており、筒状包装材Ｆｔを挟んで対向配置されている。横シールブロック５４ａ，５４ｂの上側には、先端の横シール用ヒータ面よりも互いに相手側に接近した位置に張り出してばね支持されている対向する上側の一対のシャッタ部材（上シャッタ部材）６０，６０が設けられており、横シールブロック５４ａ，５４ｂの下側には、一対のしごき部材（下シャッタ部材）６１，６１が設けられている。上側のシャッタ６０，６０には、閉じたときに、製品Ｓが落下充填された筒状包装材Ｆｔの底部を受け止めることができるように湾曲した受け板６２，６２が付設されている。

横シール装置５４の横シールブロック５４ａ，５４ｂが動作するときに描く経路は、対称的なボックスモーション型の経路（イ）である。一対の横シールブロック５４ａ，５４ｂは、閉じ合って上下に平行な横二条のシールをしつつ下降する。ボックスモーションの下降経路である直線部分（ロ）の上部（ニ）において、筒状包装材Ｆｔのカット位置に合わせて、横シールブロック５４ａ，５４ｂを閉じていく。横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じる前に、一対のシャッタ部材６０，６０と一対のしごき部材６１，６１を先ず閉じて筒状包装材Ｆｔを偏平に挟持する。その後、横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じられ、その先端シール面によって、充填筒５３を通して落下充填された製品Ｓの上側の際と、次に落下充填される予定の製品Ｓの下側の際において、筒状包装材Ｆｔを横二条に同時にシールを行う。横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じた状態にある中で、カッタ装置５６が作動して該横二条の中間のカット位置で筒状包装材Ｆｔをカットする。カッタ装置５６の動作中に、次に包装すべき製品が充填筒５３内に投入される。その後、横シール中にカッタ装置５６が横二条シール間の位置で筒状包装材Ｆｔをカットした後、引き続いて、（ハ）の経路で示すように、製品Ｓに干渉しないように大きく開いて上昇復帰する。以上のボックスモーション動作が繰り返して行われる。

縦型製袋充填包装機においては、一対の横シールブロック５４ａ，５４ｂは、横シールを施す際に製品が高く嵩張っている、或いは落下した製品Ｓが跳ね上がっている等により、製品Ｓを噛み込んでしまうという包装不良を起こす場合がある。横シールブロック５４ａ，５４ｂに付設される一対のしごき部材６１，６１は、一対の横シールブロック５４ａ，５４ｂが開いている間に筒状包装材Ｆｔのカット位置の上方から下方までの距離をしごくことで、製品Ｓを強制的に袋側に押し込む。本例では、ボックスモーション用のサーボモータを制御して、１サイクル中において所定のシール距離に対するシール時間を相対的に長くすることで、強固なシールを可能にしている。一方、シャッタ部材６０，６０に付設された受け板６２，６２は、筒状包装材Ｆｔを外側から受ける方向に移動することで、投入された製品Ｓを受け止める機能を奏するが、受け板６２，６２は、シャッタ部材６０，６０に付設されている構造であるので、シャッタ部材６０，６０が閉じ動作をしないと製品Ｓを受けることがない。したがって、受け板６２，６２は、シャッタ部材６０，６０とは独立して動作して製品を有効に受け止めるものではない。更に、当然ながら、受け板６２，６２はしごき部材６１，６１から上下方向に離れた構造であるので、しごき部材６１，６１との連係構成を有するものでもない。

特開平１０－２９７６１９号公報

そこで、縦型充填包装機において、製品の筒状包装材内への充填に際して、製品が筒状包装材内を底方に向って充分に沈み込むように、横シール装置の動作に工夫を施す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、製品の筒状包装材内への充填に際して、製品を袋の底方に充分に沈み込ませることで、横シールの際に横シール装置が製品を噛み込むことに起因したシール不良等の問題点の解決を図ることが可能な縦型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、この発明による縦型充填包装機は、
縦送りされる筒状包装材に横シール装置によって横シールを施して袋を形成しつつ先行して形成された前記袋内に製品が投入された袋包装体を繰り返される包装サイクル毎に連続して製造する縦型充填包装機であって、
前記各包装サイクルの中で、前記袋の長さに相当する前記筒状包装材の１回目の縦送りが実質的に行われた後に、前記横シール装置は、前記筒状包装材を挟み込んで前記筒状包装材に前記横シールを施す横シール動作と、前記横シール動作が終了した後、前記筒状包装材から離れて移動し、再び前記筒状包装材の前記横シール動作へと戻る復帰動作とによって循環するボックスモーション動作を行い、
前記筒状包装材の底部に前記製品を沈み込ませるため、前記横シール装置は、前記横シール動作を開始するとともに、前記縦送りが停止されている前記筒状包装材を挟み込んだ状態で上昇を開始し、
前記横シール装置が当該上昇の途中から当該上昇を終了するまでの上昇中に前記筒状包装材の２回目の縦送りが行われること
からなっている。

この縦型充填包装機によれば、各包装サイクルの中で、袋の長さに実質的に相当する筒状包装材の１回目の縦送りがされた後に、横シール装置は、ボックスモーション動作の中で、筒状包装材を挟み込んで横シールを施す横シール動作を行うとともに、縦送りが停止されている筒状包装材を挟み込んだ状態で上昇するので、横シールが施された筒状包装材の底部が横シール装置によって持ち上げられる。横シールが施される袋の底部の直上の筒状包装材は緊張が緩和されて横に広がり、弛みが生じる。筒状包装材に投入された製品は弛みが生じている袋の底に沈み込んだ状態となり、次回の筒状包装材への横シールは、製品が袋の底部に沈み込んだ状態で施されるので、横シール予定の領域に製品が挟み込まれることなく袋包装体が製造され、袋包装体の横シール不良を未然に防止することができる。この縦型充填包装機においては、更に、１回目の縦送りがされた後に停止されていた筒状包装材について、横シール装置が当該上昇の途中から当該上昇を終了するまでの上昇中に２回目の縦送りが行われるので、横シール装置の上昇動作中の途中から上昇終了までの間、横シール装置の上昇動作と筒状包装材の２回目の縦送りとの双方の作用の協働によって、筒状包装材の弛みの形成が一層促進される。また、包装サイクルの時間短縮にも繋がるので、包装動作の高速化も図ることができる。

この縦型充填包装機において、前記ボックスモーション動作における前記横シール動作の開始位置は前記横シール装置が取る最も下降した最下位置であり、前記横シール動作の終了位置は前記横シール装置が取る最も上昇した最上位置であるとすることができる。即ち、ボックスモーション動作において、横シール装置は、横シール装置が取る最も下降した最下位置で閉じ動作をすることで、筒状包装材を挟み込んで横シール動作を開始し、横シール装置が取る最も上昇した最上位置で開き動作をすることで、横シール動作を終了して筒状包装材から離れる。ボックスモーション動作における横シール動作の開始位置と終了位置をこのような最下位置と最上位置に定めることにより、横シール装置がボックスモーション動作においてする昇降動作を、横シール動作と袋底部の弛み形成に充分且つ効果的に活用することができる。

この縦型充填包装機において、前記横シール装置はしごき部材を備えており、前記ボックスモーション動作における前記復帰動作には、前記横シール装置が前記筒状包装材に近接した状態で下降する中で、前記しごき部材が前記筒状包装材に当接して前記筒状包装材にしごきを施すしごき動作を含むことができる。
横シール装置は、復帰動作中に閉じ動作をして筒状包装材に近接することで、しごき部材はしごき動作が可能なしごき位置に至る。横シール装置がその近接状態で下降動作をすることで、しごき部材は筒状包装材に当接してしごき動作を行い、筒状包装材の横シール予定領域に製品が付着した可能性があったとしても、そうした製品を袋内にしごき落とすことができる。

この縦型充填包装機において、前記横シール装置が前記横シール動作をする中で、前記製品を前記筒状包装材に投入することができる。
横シール動作が行われる横シール装置の上昇中に製品が筒状包装材に投入されるので、製品が投入される際に製品が筒状包装材に対して与える衝撃は、横シール装置（シャッタ部材を備える場合にはそのシャッタ部材）によって支えられ、筒状包装材に施されたばかりの横シールを開封するような影響を回避することができる。また、横シール装置による横シール動作が終了して筒状包装材から離れる開き動作をする際には、既に筒状包装材内に投入された製品が筒状包装材の弛みの分だけ落下しようとするので、落下する製品の重みとその勢いを袋の底部への製品の沈み込みに利用することができる。

この発明による縦型充填包装機は、上記のように構成されているので、各包装サイクルの中で、袋の長さに実質的に相当する筒状包装材の１回目の縦送りがされた後に、横シール装置は、ボックスモーション動作の中で、筒状包装材を挟み込んで横シールを施す横シール動作を行うとともに、縦送りが停止されている筒状包装材を挟み込んだ状態で上昇するので、横シールが施された筒状包装材の底部が横シール装置によって持ち上げられて筒状包装材には弛みが生じ、筒状包装材に投入された製品は弛みが生じている袋の底に沈み込んだ状態となり、その状態で筒状包装材に横シールが施されて袋包装体が製造される。１回目の縦送りがされた後に停止されていた筒状包装材について、横シール装置が当該上昇の途中から当該上昇を終了するまでの上昇中に２回目の縦送りが行われるので、横シール装置の上昇動作中の途中から上昇終了までの間、横シール装置の上昇動作と筒状包装材の２回目の縦送りとの双方の作用の協働によって、筒状包装材の弛みの形成が一層促進される。包装サイクルの時間短縮にも繋がるので、包装動作の高速化も図ることができる。更に、製品が底部に一層沈み込んだ袋に対して次回に横シール装置が横シールを施して袋包装体を製造する際に、筒状包装材の横シール予定領域内に製品が付着して残る可能性が一層低下し、横シール装置による製品の噛み込みの可能性を一層低下させることができる。また、製造された袋包装体においては製品が袋の底に一層沈み込んでいる状態であるので、袋包装体の仕上がりが更に安定する。更に、袋包装体の製造後の処理、例えば箱詰めの際にも、箱内で袋包装体が安定して収容され、箱詰めの作業効率が良好となる。

図１は、この発明による縦型製袋充填包装機の一実施例に備わる制御装置のブロック図である。 図２は、この発明による縦型充填包装機の主要機構について、時間経過に伴う動作の変遷の一例を示すタイミングチャートである。 図３は、この縦型充填包装機における横シール装置が辿る軌跡の一例を示す図である。 図４は、この発明による縦型充填包装機の一実施例における包装動作を、順を追って示す説明図である。 図５は、従来の縦型充填包装機として、縦型製袋充填包装機の一例を示す斜視図である。 図６は、従来の縦型製袋充填包装機に用いられる横シール装置の一例を示す図である。 図７は、従来の縦型製袋充填包装機に用いられる横シール装置を駆動する駆動装置の一例を示す斜視図である。

以下、添付した図面に基づいて、この発明による縦型充填包装機の実施例を説明する。図１はこの発明による縦型充填包装機の一実施例に備わる制御装置のブロック図であり、図２には、この発明による縦型充填包装機の一実施例における包装動作を示すタイムチャートが示されており、図３にはこの縦型充填包装機における横シール装置の軌跡の一例が示されている。そして、図４には、この発明による縦型充填包装機の一実施例における包装動作の説明が、順を追って示されている。

この発明による縦型充填包装機の実施例において、縦型充填包装機それ自体については、図５に示し且つそれに基づいて説明をした従来の縦型製袋充填包装機と同様の構造であってよい。即ち、縦型製袋充填包装機５０は、例えば、計量機と組み合わされたホッパ等の製品Ｓの投入装置（周知のものであり図５では省略）、帯状包装材から筒状包装材を成形する縦シール装置５２、帯状包装材や筒状包装材を包装機の縦方向に送る包装材送り装置（紙送り装置）５５、筒状包装材に横断方向に横シール部を施す横シール装置５４、及び横シール部において筒状包装材を切断して袋包装体を筒状包装材から切り離すカッタ装置５６等を備えていてよい。以下、縦型製袋充填包装機５０における同等の構成要素については、図５に用いた符号と同じ符号を用いることで再度の詳細な説明を省略する。製袋充填包装機５０の包装動作は、これら縦型製袋充填包装機５０を構成する各種装置の行う動作をいう。

図１はこの発明による縦型製袋充填包装機の一実施例に備わる制御装置の一例を示すブロック図であり、当該制御装置と縦型製袋充填包装機を構成する各装置との基本的な関係を示している。

図１のブロック図に示す縦型製袋充填包装機５０に備わる制御装置２０においては、包装動作に必要な袋長さや包装速度等の各種設定項目が設定部１９によって演算部２１に入力され、必要な事項がメモリ２２に記憶される。制御装置２０は、演算部２１からそれぞれ指令が出力される製品供給制御部２３、包装材送り制御部２４、縦シール制御部２５、横シール制御部２６、及びカッタ制御部２７を備えている。製品供給制御部２３は、計量機と組み合わされたホッパ等からなる製品供給装置に制御信号を出力して、製品Ｓの包装機への投入のタイミングや供給量を制御する。包装材送り制御部２４は、例えば吸引ベルト装置のような包装材送り装置５５に制御信号を出力して、包装材送り装置５５による包装材（筒状包装材Ｆｔ）の送りのタイミングや送り量を制御する。縦シール制御部２５は、例えばバー状の縦シールブロック５２ａ，５２ｂを備えており帯状包装材Ｆｗの両側縁部分ｆｅ，ｆｅを貼り合わせて筒状包装材Ｆｔを形成する縦シール装置５２に制御信号を出力して、縦シール装置５２の作動タイミング等を制御する。横シール制御部２６は、例えばバー状の横シールブロック５４ａ，５４ｂを備えており、筒状包装材Ｆｔを横断方向にシールして先行して製作されている袋の頭部と後続の袋の底部とに横シール部Ｓｅを形成する横シール装置５４に制御信号を出力して、横シール装置５４の作動タイミング等を制御する。カッタ制御部２７は、例えば横シール装置５４内に組み込まれたカッタ装置５６（そのための駆動装置を含む）に制御信号を出力して、横シール部Ｓｅにおいて包装材を切断して袋包装体Ｂｐを筒状包装材Ｆｔから分離・切断するカッタ装置５６の作動タイミング等を制御する。

図２は、この発明による縦型充填包装機において、その主要機構の時間経過に伴う動作の変遷一例を示すタイミングチャートである。図２のタイミングチャートには、縦型充填包装機の１サイクルの包装動作において、その主要機構の動作の変遷が示されている。ここでの縦型充填包装機の主要機構は、縦シール装置５２、横シール装置５４及び包装材送り装置５５である。横シール装置５４の時間的変遷については、横シール装置５４を構成する横シールブロック５４ａ，５４ｂの筒状包装材Ｆｔに対して接近・離反する開閉動作と、当該横シールブロック５４ａ，５４ｂの昇降動作とに分けて示されている。図２においては、横軸は時間であり、１サイクルを１００とした目盛で示されている。また、縦軸は各主要機構の動作速度を表している。横シール制御部２６は、横シールブロック５４ａ，５４ｂの開閉動作と昇降動作とをそれぞれ独立に制御して、その動作の組合せとして所定のタイミングでボックスモーション動作を行わせるようにすることが好ましい。

図２において、包装材送り装置５５は、１サイクルにおいて、筒状包装材Ｆｔの送り、即ち、充填筒５３に沿って行うべき筒状包装材Ｆｔの縦方向送りを、前後の２回の期間に分けて行う。包装材送りは１回目の送り量が１サイクルにおいて送るべき送り量の大部分を占める。２回目の包装材送り量が、後述するように、筒状包装材Ｆｔに弛みを生じさせる程度に設定されている。包装材送り装置５５は、時刻ｔ０におけるサイクル開始後、時刻ｔ１において１回目の包装材送りを開始する。包装材送りが一定の送り速度に達した後、時刻ｔ２において当該送り速度は減速を開始する。

１回目の包装材送りが減速を開始する時刻ｔ２において、横シール装置５４が下降動作を開始する。即ち、横シール装置５４の横シールブロック５４ａ，５４ｂは、１回目の閉じ動作を開始するとともに、下降動作をも開始する。横シール装置５４の動作中の時刻ｔ３において、包装材送り装置５５による筒状包装材Ｆｔの送り速度が０となり、包装材送りが停止される。同時に縦シール装置５２による包装材の縦シールが開始され、縦シール動作はその後の時刻ｔ７まで継続される。横シール装置５４の１回目の閉じ動作は時刻ｔ４まで行われるが、横シールブロック５４ａ，５４ｂのシール先端は筒状包装材Ｆｔを閉じる一歩手前まで接近して停止する。具体的には、横シール装置５４に付随するシャッタ部材６０，６０やしごき部材６１，６１が筒状包装材Ｆｔに当接する位置（しごき部材の動作の観点からすると、しごき位置）で停止する。

時刻ｔ２において開始された横シール装置５４の下降動作は、１回目の閉じ動作が終了した時刻ｔ４の後も継続され、その後、下降速度が減速されて時刻ｔ５で終了する。下降動作の終了時に、横シール装置５４は取り得る最下位置を占め、その位置で停止する。横シール装置５４の１回目の閉じ動作が終了した時刻ｔ４から横シール装置５４が最下位置で停止する（時刻ｔ５）まで、横シール装置５４の下降動作に伴って、しごき部材６１，６１が筒状包装材Ｆｔに対してしごき動作を行う（しごき区間）。製品（破片である場合を含む）Ｓが筒状包装材Ｆｔの横シール予定領域に付着していたとしても、しごき部材６１，６１によるしごき動作によって、製品Ｓが袋Ｂ内にしごき落とされる。横シール予定領域では製品Ｓが付着していない状態となるので、横シール装置５４がシール動作時に製品Ｓを噛み込むことがなく、横シール不良を未然に回避することができる。

しごき区間が終了する時刻ｔ５に、横シール装置５４は、２回目の閉じ動作を開始する。２回目の閉じ動作は時刻ｔ６までの短い期間に行われ、時刻ｔ６では、横シールブロック５４ａ，５４ｂが筒状包装材Ｆｔを挟み込むまで閉じて、横シールを開始する。横シール動作は、その後の時刻ｔ１０まで継続され、筒状包装材Ｆｔに横シールが施される。

横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じた時刻ｔ６から、横シール装置５４は上昇動作を開始する。即ち、横シール装置５４は、横シールブロック５４ａ，５４ｂが筒状包装材Ｆｔを挟み込んで閉じた状態のまま上昇動作を行う。本例では包装材送りを逆送りで行うことはないので、横シール装置５４が上昇すると、横シール装置５４の直上方の位置にある筒状包装材Ｆｔには弛みが形成（第１弛み形成）され、製品Ｓは袋Ｂの底へ沈み込んだ状態で収容されやすくなる。横シール装置５４が上昇動作中の時刻ｔ７において、縦シール装置５２は、縦シール動作を終了して、縦シールが施された側端縁部分ｆｅ，ｆｅから離れる。本例では、縦シール装置５２はボックスモーションを行う形式のものではないので、縦シール動作の終了により、包装材送りが可能となる。横シール装置５４の上昇動作が減速を開始する時刻ｔ８において、２回目の包装材送りが開始される。その後の、時刻９において横シール装置５４の上昇動作の速度が０となり、横シール装置５４は取り得る最上位置を占め、その位置で停止する。同時に、２回目の包装材送りが一定の送り速度（１回目のフィルム送りと同じ一定の送り速度）にまで加速する。

時刻ｔ８から時刻ｔ９までは、加速しつつある包装材送りの動作と減速しつつある横シール装置５４の上昇動作との協働により、横シール装置５４の上方の位置にあって袋Ｂの底部に相当する筒状包装材Ｆｔの部分での弛み形成が継続される（第２弛み形成）。これら動作の協働によって、包装サイクルの時間短縮にも繋がり、包装動作の高速化も図ることができる。その後も、時刻ｔ１０まで、横シール動作と２回目のフィルム送りとが継続され、フィルム送りの分だけ筒状包装材の弛み形成が継続される（第３弛み形成）。

時刻ｔ１０において、２回目の包装材送りは減速を開始し、横シール装置５４は、横シールブロック５４ａ，５４ｂの開き動作を開始する。横シールブロック５４ａ，５４ｂの開き動作の開始により、横シール区間が終了する。その後、時刻ｔ１１において包装材送りが終了し、時刻ｔ１２において横シールブロック５４ａ，５４ｂは、その開き動作が終了し、最も開いた状態となる。時刻ｔ１２は、先行する包装サイクルの終了時刻であるとともに、次回の包装サイクルの開始時刻となる。このタイミングチャートにおいて、時間軸の目盛は一例であり、各動作の開始や終了時間或いは時間間隔等は、互いの時間順序が維持され、包装動作が確実であり且つ動作結果が所定の水準を保っている限りは、図示のものに限られることはない。

図３には、この縦型充填包装機における横シール装置５４が辿る軌跡が示されている。横シール装置５４の一対の横シールブロック５４ａ，５４ｂ（特にそのシーラ先端位置）は、上下方向には最上位置と最下位置との間で、且つ開閉方向には、開き位置と閉じ位置（包装材を挟み込む位置）との間で、中央面に関して互いに鏡像関係にある位置を保ちながら矢印方向に循環移動する。図３中のｔを付した符号は、図２に示すタイミングチャートの時刻に対応している。

１サイクルの包装動作における横シールブロック５４ａ，５４ｂの循環移動は次のとおりである。即ち、時刻ｔ０からｔ２までは、包装材の送りが行われるので、横シールブロック５４ａ，５４ｂは最上位置で且つ開き位置を占めた状態を維持する。横シールブロック５４ａ，５４ｂは、時刻ｔ２において下降動作と１回目の閉じ動作を開始し、時刻ｔ４において閉じ動作については一旦停止するが、下降動作については継続する。時刻ｔ５において、横シールブロック５４ａ，５４ｂは下降動作を停止して最下位置を占めるとともに、２回目の閉じ動作を開始する。時刻ｔ６において、横シールブロック５４ａ，５４ｂは筒状包装材Ｆｔに当接して横シールを開始する。その後、横シールブロック５４ａ，５４ｂは筒状包装材Ｆｔを挟み込んだ閉じ状態のまま上昇動作を開始し、時刻ｔ９において最上位置に至る。横シールブロック５４ａ，５４ｂは、時刻ｔ９から時刻ｔ１０まで閉じ状態のまま最上位置を維持し、時刻ｔ１０において開き動作を開始し、包装サイクルの終了時刻である時刻ｔ１２において、サイクル当初の最上位置で且つ開き位置を占める。ボックスモーション動作における横シール動作の開始位置と終了位置は、横シール装置５４が取る最下位置と最上位置に定められているので、横シール装置５４がボックスモーション動作においてする昇降動作は、横シール動作と袋底部の弛み形成にとって充分且つ効果的に活用されている。

筒状包装材Ｆｔの弛み形成のうち、第１弛み形成は、筒状包装材Ｆｔの送りについては停止しているが横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じた状態で上昇動作中である時刻ｔ６から時刻ｔ８までの間、横シールブロック５４ａ，５４ｂの当該上昇動作のみによってもたらされる。第２弛み形成は、第１弛み形成続いて、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの間、横シールブロック５４ａ，５４ｂが減速しつつあるが継続している上昇動作と、筒状包装材Ｆｔの送りが開始されその後加速しつつある送り動作との協働動作でもたらされる。第３弛み形成は、第２弛み形成に続いて、時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの間、横シールブロック５４ａ，５４ｂの上昇動作が最上位置で停止した状態であるが筒状包装材Ｆｔの送り動作が引き続き行われているときにもたらされる。

図４には、この縦型充填包装機における横シール装置の循環動作のうち、時間を追って主要な状態を順に説明する説明図である。図４の状態（１）は、時刻ｔ４における包装動作の状態を示している。即ち、横シール装置５４が１回目の閉じ動作を行って、横シールブロック５４ａ，５４ｂは筒状包装材Ｆｔに当接していないが筒状包装材Ｆｔに近接した位置を占めている。横シール装置５４に設けられているシャッタ部材６０，６０及びしごき部材６１，６１は、それぞれの先端が筒状包装材Ｆｔに当接している。

状態（２）は、時刻ｔ４～時刻ｔ５において、しごき部材６１，６１がしごき動作を行っている状態を示している。筒状包装材Ｆｔの縦送りは停止されており、横シールブロック５４ａ，５４ｂは依然として筒状包装材Ｆｔには当接していない。しごき部材６１，６１が筒状包装材Ｆｔに当接しながら下方動作をすることで、横シールの予定領域である筒状包装材Ｆｔの内面に製品（その破片である場合を含む）Ｓがたとえ付着していても、しごき部材６１，６１が筒状包装材Ｆｔの外面をこすり下げることで、付着した製品Ｓを袋Ｂ内に落下させる。後に、横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じたとき、筒状包装材Ｆｔの横シールの予定領域に製品Ｓを噛み込むことがないので、横シール不良が生じることがない。

状態（３）は、時刻ｔ６における横シール装置５４が横シール動作を開始した状態を示している。即ち、横シール装置５４がその取りうる最下位置まで下降したときに、横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じ動作をし、横シールブロック５４ａ，５４ｂ間に筒状包装材Ｆｔを挟み込むことで、筒状包装材Ｆｔに対する横シール動作が開始される。シャッタ部材６０，６０としごき部材６１，６１は、横シールブロック５４ａ，５４ｂにばねを介して支持されているので、横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じ動作をしても、ばねが変形によって動作を吸収することで筒状包装材Ｆｔに当接した状態を維持している。

時刻６～時刻ｔ９において、横シールブロック５４ａ，５４ｂが閉じた状態のまま、横シール装置５４が上昇動作をする。横シール装置５４の上昇動作によって、横シール装置５４の上方の筒状包装材Ｆｔに弛みが生じる（第１弛み形成）。この筒状包装材Ｆｔの弛みにより、製品Ｓは袋Ｂの底側に沈み込んで収容される。筒状包装材Ｆｔの送りはこの期間の当初は行われないが、期間の終わり頃（図２における時刻ｔ８～ｔ９）には、状態（４）に示すように、筒状包装材Ｆｔの送り動作と横シール装置５４の上昇動作との協働によって、筒状包装材Ｆｔの加速する送りが横シール装置５４の上昇の減速を補い、筒状包装材Ｆｔに弛みが継続して生じる（第２弛み形成）。製品Ｓは袋Ｂの底側への沈み込みを続ける。その後、筒状包装材Ｆｔの送り動作のみが続いて筒状包装材Ｆｔに弛みが継続して生じる（第３弛み形成）。

状態（５）は、横シール装置５４が上昇動作によってその最上位置にまで上昇し、横シール動作が終了したときに、横シールブロック５４ａ，５４ｂが開き動作をして、筒状包装材Ｆｔから離れた状態を示している。袋Ｂ内に製品Ｓが沈み込んだ状態で充填された袋包装体Ｂｐは、横シール装置５４内に組み込まれているカッタ装置５６によって、筒状包装材Ｆｔから切断・分離されて下方に放出される。放出された袋包装体Ｂｐは、例えば、箱詰めのような後処理装置に供給される。分離後の筒状包装材Ｆｔにおいては、次の包装のために充填された製品Ｓが袋Ｂの底となる下端側に寄せられた状態にある。当該下端は、横シールブロック５４ａ，５４ｂが開き動作による弛みの解放や筒状包装材Ｆｔの送り開始によって、横シール装置５４が占める最上位置よりも下方の位置まで垂れた状態となる。横シールブロック５４ａ，５４ｂの開きによって筒状包装材Ｆｔの弛みが解放される際、製品Ｓはその落下に伴う慣性によって袋Ｂの底側に一層の沈み込みを生じる。

この縦型充填包装機においては、製品Ｓが底部に沈み込んだ袋Ｂに対して次回に横シール装置５４が横シールを施して袋包装体Ｂｐを製造する際に、製品Ｓが袋の上部に残る、或いは製品Ｓの破片が舞い上がる等の現象に起因して、筒状包装材Ｆｔの横シール予定領域内に製品Ｓが付着して残るというような可能性が低下する。したがって、横シール装置５４による製品Ｓの噛み込みが生じにくくなる。また、製造された袋包装体Ｂｐにおいては、製品Ｓが袋Ｂの底に沈み込んでいる状態であるので、袋包装体Ｂｐの仕上がりが安定する。更に、袋包装体Ｂｐの製造後の処理、例えば箱詰めの際にも、箱内で袋包装体Ｂｐが安定して収容され、箱詰めの作業効率が良好となる。

横シール装置５４にボックスモーション動作をさせる駆動装置の一例が、斜視図としての図７に示されている。駆動装置の主要ユニットである開閉ユニット６８の全体が昇降ガイドロッド７２，７３に沿って昇降可能に配設されている。昇降ガイドロッド７２，７３にはそれぞれ開閉左側ブロック７４と開閉右側ブロック７５が昇降ガイドされており、開閉左側ブロック７４，７５には連結ロッド７６，７７が水平且つ互いに平行に取り付けられている。

第１サーボモータとしての開閉駆動用サーボモータ８７が開閉ユニット６８に支持されている。開閉駆動用サーボモータ８７のモータ軸８８が左右開閉ブロック連結板８６を貫通して上方に延びた先端において開閉用トグル機構８１の中心位置に連結されている。開閉駆動用サーボモータ８７の回転方向（ホ）又は（ヘ）の出力回転が開閉用トグル機構８１に作用して、一方では後側取付けブロック８２を、スライドスリーブ８４，８５を介して連結ロッド７６，７７にスライド自在に案内される態様で、直接に前後移動させ、他方では後側連結ブロック７９及び連結ロッド７６，７７を介して前側取付けブロック７８に前後移動させる。この前後移動動作が、横シール装置５４のボックスモーションのうちの前後移動動作をもたらす。前側取付けブロック７８には前側の横シールブロック５４ａが取り付けられており、後側取付けブロック８２には後側の横シールブロック５４ｂが取り付けられているので、開閉用トグル機構８１による前後移動に際に横シールブロック５４ａと横シールブロック５４ｂが筒状包装材を強く挟み込むことで、当該筒状包装材に確実な横シールが施される。

フレーム底部７０に対して上方且つ平行なステー７１には、ブラケット９１を介して、第２サーボモータとしての昇降駆動用サーボモータ９０が取り付けられており、昇降駆動用サーボモータ９０のモータ軸９２は、昇降用クランク機構９３を介して開閉左側ブロック７４に連結されている。昇降駆動用サーボモータ９０のモータ軸９２の回転方向（ト）、（チ）に応じて、横シーラ開閉ユニット６８の全体が、ステー７１を支持する昇降ガイドロッド７２，７３に沿って昇降する。この開閉ユニット６８の昇降動作が、横シール装置５４のボックスモーションのうちの上下移動動作をもたらす。図１に示す横シール制御部２６が開閉駆動用サーボモータ８７と昇降駆動用サーボモータ９０とについてタイミングを制御しながら両者の駆動を組み合わせることで、前側の横シールブロック５４ａと後側の横シールブロック５４ｂの開閉と昇降の動作が合成され、ボックスモーション動作が実現される。なお、サーボモータの回転を往復動作に変換する手段として、クランク機構を用いた形態を説明したが、ピニオンラック機構やカム機構のような機構を用いても実施することが可能である。

以上、縦型充填包装機の実施例について説明をしたが、本発明の実施は、この実施例に限られるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、ボックスモーション動作における横シール動作の開始位置を横シール装置が取る最も下降した最下位置とし、横シール動作の終了位置を横シール装置が取る最も上昇した最上位置であるとしたが、厳密な意味で最上位置又は最下位置とする必要はなく、実質的な最上位置又は最下位置としても充分である。

１９ 設定部 ２０ 制御装置
２１ 演算部 ２２ メモリ
２３ 製品供給制御部 ２４ 包装材送り制御部
２５ 縦シール制御部 ２６ 横シール制御部
２７ カッタ制御部
５０ 縦型製袋充填包装機 ５１ フォーマ
５２ 縦シール装置 ５２ａ，５２ｂ 縦シールブロック
５３ 充填筒
５４ 横シール装置 ５４ａ，５４ｂ 横シールブロック
５５ 包装材送り装置
５６ カッタ装置 ５６ａ カッタ刃 ５６ｂ 溝
５９，５９ 緊張ガイド
６０，６０ シャッタ部材 ６１，６１ しごき部材
６２，６２ 受け板
６８ 開閉ユニット ７０ フレーム底部
７１ ステー ７２，７３ 昇降ガイドロッド
７４ 開閉左側ブロック ７５ 開閉右側ブロック
７６，７７ 連結ロッド
７８ 前側取付けブロック ７９ 後側連結ブロック
８１ 開閉用トグル機構８１ ８２ 後側取付けブロック
８４，８５ スライドスリーブ ８６ 左右開閉ブロック連結板
８７ 開閉駆動用サーボモータ ８８ モータ軸
９０ 昇降駆動用サーボモータ ９１ ブラケット
９２ モータ軸 ９３ 昇降用クランク機構
Ｆｗ 帯状包装材 ｆｅ，ｆｅ 側端縁部分
Ｆｔ 筒状包装材
Ｓｃ 縦シール部 Ｓｅ 横シール部
Ｓ 製品
Ｂ 袋 Ｂｐ 袋包装体

Claims (4)

1. 縦送りされる筒状包装材に横シール装置によって横シールを施して袋を形成しつつ先行して形成された前記袋内に製品が投入された袋包装体を繰り返される包装サイクル毎に連続して製造する縦型充填包装機であって、
   前記各包装サイクルの中で、前記袋の長さに相当する前記筒状包装材の１回目の縦送りが実質的に行われた後に、前記横シール装置は、前記筒状包装材を挟み込んで前記筒状包装材に前記横シールを施す横シール動作と、前記横シール動作が終了した後、前記筒状包装材から離れて移動し、再び前記筒状包装材の前記横シール動作へと戻る復帰動作とによって循環するボックスモーション動作を行い、
   前記筒状包装材の底部に前記製品を沈み込ませるため、前記横シール装置は、前記横シール動作を開始するとともに、前記縦送りが停止されている前記筒状包装材を挟み込んだ状態で上昇を開始し、
   前記横シール装置が当該上昇の途中から当該上昇を終了するまでの上昇中に前記筒状包装材の２回目の縦送りが行われること
   からなる縦型充填包装機。
2. 前記ボックスモーション動作における前記横シール動作の開始位置は前記横シール装置が取る最も下降した最下位置であり、前記横シール動作の終了位置は前記横シール装置が取る最も上昇した最上位置であること
   からなる請求項１に記載の縦型充填包装機。
3. 前記横シール装置はしごき部材を備えており、
   前記ボックスモーション動作における前記復帰動作には、前記横シール装置が前記筒状包装材に近接した状態で下降する中で、前記しごき部材が前記筒状包装材に当接して前記筒状包装材にしごきを施すしごき動作が含まれること
   からなる請求項１又は２に記載の縦型充填包装機。
4. 前記横シール装置が前記横シール動作をする中で、前記製品が前記筒状包装材に投入されること
   からなる請求項１～３のいずれか一項に記載の縦型充填包装機。

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