JP7142874B2 - ロータリー包装機 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 １）展示会名；ＪＡＰＡＮ ＰＡＣＫ ２０１７ ２）開催日；平成２９年１０月３日－６日 ３）主催；一般社団法人 日本包装機械工業会 ４）開催場所；東京ビッグサイト

本発明は、プラスチック製の包装用袋を用いて包装作業を行うロータリー包装機に関し、より詳細にはロータリー包装機において袋サイズが変更された場合（例えば、商品が変更されるような場合）に、自動的に各機構を袋サイズに合わせて一度にセットすることができるロータリー包装機に関する。

包装作業を行うに際、被包装物（商品）に応じて袋サイズを変更しなければならない場合がある。従来、ロータリー包装機の場合、作業者が袋サイズに合わせて、ロータリー包装機の関連する各機構をその袋サイズに合わせる作業を行っている。

例えば、特許文献１は給袋装置であるが、この給袋装置は、袋サイズが変わった場合に、その袋サイズに合わせて給袋装置の壁板と、真空パックの間隔を手動で調整できるように構成されている。さらに、引用文献２では、袋幅に応じてクランプアームの先端の間隔を調整できるように構成されている。さらに、引用文献３では、袋サイズに応じて、被包装物を充填した袋に振動を与える振動装置のタッピング板の高さを上下方向に変更できるように構成されている。

特開平１０－１６７２２２号公報 特開平０５－３２２３０号公報 特開２０１６－３０５２号公報

前記のように、袋サイズの変更により、ロータリー包装機の各機構を新しい袋サイズにセットし直さなければならないが、袋サイズが新しく変わる度に機構の複数箇所をセットし直すのは作業者にとって大変面倒である。特にロータリー包装機のように複雑な構造で、複数の箇所をセッットする必要がある場合は、ある程度、ロータリー包装機に習熟した作業者が必要となる。このため、ロータリー包装機を習熟するための教育や訓練を作業者に施さなければならず、そのためのコストや時間を要することになる。そこで、袋サイズが変われば簡単に各機構を自動的にセットするロータリー包装機が要望されていた。

そこで本発明は、袋サイズが変わった場合に、そのサイズに応じて各機構を自動的に簡単にセットでき、熟練者でなくても比較的容易に操作可能なロータリー包装機を提供することを目的とする。

本発明は、円形ロータの周縁に一対のクランプアームが支持され、各クランプアームは、それぞれの先端に袋を挟持するクランプを備え、前記ロータの各セクションで、袋の供給、袋口の開口、被包装物の充填、袋口のシール、被包装物を包装した袋体の搬出を行うロータリー包装機であって、
前記ロータリー包装機は、前記一対のクランプアームに袋を供給する袋供給機構と、前記クランプアームの先端の間隔を変更できる機構を備えたクランプアーム機構と、袋に日付や賞味期限を印字する印字機構と、袋の底部又は中央部を広げる拡開吸盤機構と、被包装物を充填した袋の底部をタッピングして袋内に被包装物の収まりをよくするタッピング機構と、被包装物が収まった袋内の不要な空気を脱気する脱気機構と、包装が完了した袋体を搬出する搬出機構と、袋サイズを記憶する記憶装置及び前記袋サイズに基づき前記の複数の機構を袋サイズに応じてセットする指令を与える制御回路を備えた制御装置と、を備えており、
前記袋供給機構は、ロープコンベアを備えた特殊袋箱であって、袋サイズに応じて制御装置が、袋を載置するロープコンベアの両側壁の幅を変更し、ロープコンベアで搬送されてきた袋を先端で止めるストッパーの位置を変更し、ロープコンベアの上部に配置され、ロープコンベア上の袋群を先端側に送る送りコンベアの位置を変更し、
前記拡開吸盤機構は、袋のサイズに応じて、制御装置が、袋の底部又は中央部を拡開する吸盤の位置を上下、左右の何れかの方向又は両方向に移動し、
前記脱気機構は、袋のサイズに応じて、制御装置が、脱気装置のアームの長さの長、短を 変更し、脱気片と脱気片が当接するか又は隙間が開くかの何れかが可能とする、
ことを特徴とする。

本発明のロータリー包装装置は、前記構成により、袋サイズを変更した場合に、ロータリー包装機の複数の機構を袋サイズに応じて自動的にセットすることができる。

本件発明のロータリー包装装置の平面図 本件発明のロータリー包装装置の部分側面図 本件発明のロータリー包装装置のロータの部分平面図 本件発明のロータリー包装装置の印字セクションの概略図 本件発明のロータリー包装装置の袋口開セクション概略図 本件発明のロータリー包装装置のタッピング機構の概略図 本件発明のロータリー包装装置の脱気セクションの概略図 本件発明のロータリー包装装置の搬出コンベアの概略図 本件発明のロータリー包装装置の制御装置のブロック説明図

図１は本件発明のロータリー包装装置の平面図である。この図において、１はロータであって、２は袋を吊り下げる一対のクランプアームでロータ１の外周に１０組、軸支されている。駆動モータの動力を、間欠回転伝達機構（共に図示省略）を介してロータ１の中心軸に伝えると、ロータ１は時計まわりに間欠回転する。このロータリー包装機は、次に記載するように、ロータ１の円周方向に包装作業を行うセクションが割り振られており、この実施例のロータリー包装機では１０セクションに均等に割り振られている。

ロータ１の外周に記載する数字の（１）は、袋供給セクションで、袋供給機構３から袋４を真空吸盤５で吸着してクランプアーム２の先端のクランプに受け渡す。数字の（２）は、印字セクションであって、クランプに吊るされた被包装物充填前の袋４に日付や賞味期限等を印字する。数字（３）は、袋口開セクションで、袋口開機構６の吸盤により袋口を開口すると共に、開口した袋口にヘラ機構８のヘラを挿入して袋口を拡開し、次の充填セクションに移行する。数字の（４）は、充填セクションで、ホッパー９から被包装物を袋内に充填する。数字の（５）は、タッピングセクションで、タッピング機構１０により、例えば粉体のような被包装物が充填された袋４の底をタッピングして、被包装物を袋４内に収まりよくする。数字の（６）は、袋閉じセクションでは、タッピング後の袋４の袋口を閉じる。数字の（７）は、脱気セクションで、脱気機構１１により袋４の上部の無駄な空気を脱気する。数字の（８）は、シールセクションで、袋口をシーラでシールする。数字の（９）は、冷却セクションで、シールセクション（８）でシールしたシール箇所を冷却する。数字の（１０）は、搬出セクションで、シールが完了した袋体を搬出機構により搬出する。

次に、袋サイズに応じて、セットする必要のある機構について説明する。先ず、袋サイズに応じて、セットする袋供給機構３について説明する。図１には、袋供 給機構３の一種である特殊袋箱１３が袋供給セクション（１）に配置されている。図１及び図２に示す特殊袋箱１３は、袋箱本体１３Ａにロープコンベア１３Ｂが配置され、このロープコンベア１３Ｂ上に多数の袋４が斜めに重ねられて載置され、この袋群をロープコンベア１３Ｂによって先端のストッパー１３Ｃ側に搬送する。この袋箱本体１３Ａの両側には、袋サイズに合わせて間隔が変更可能な側壁１３Ｄが立設している。この側壁１３Ｄは、図示されていないが袋箱本体１３Ａを横断するネジ棒（特許文献１のねじ棒 を参照）で連結されており、このネジ棒をモータで回転することにより両側壁間１３Ｄの間隔が変更できる。前記ネジ棒のモータは、後述する制御装置１５により制御され、袋サイズに応じた側壁１３Ｄの間隔がセットされる。

図２に示すように、前記袋箱本体１３Ａの前端側上部にロープ状のベルトからなる送りコンベア１６が配置されている。この送りコンベア１６は、ロープコンベア１３Ｂ上に載置された袋群を上部から押さえながら徐々に袋群を平らにしながら先端のストッパー１３Ｃ側に送っている。特殊袋箱１３の前記送りコンベア１６は、袋サイズに応じて袋箱本体１３Ａの長手方向にスライド可能である。この送りコンベア１６を長手方向にスライドするのも、後述する制御装置１５である。

さらに、前記のように、袋箱本体のロープコンベア１３Ｂの先端部には、搬送されてくる袋群の先端の袋４を止めるためのストッパー１３Ｃが設けられている。このストッパー１３Ｃも袋サイズに応じて、制御装置１５により、前後方向に移動するよう構成されている。移動させる構成について詳細は図示していないが、ネジ棒と雌ねじを組合せた部品やラックとピニオンを組合せ合わせた部品を使用し、モータで前後方向に移動するよう制御する。

次に、袋サイズに応じて、セットするクランプアーム２について説明する。図３は、ロータ１に設けられたクランプアーム２を袋サイズに応じて調整する状態を示す平面図である。このクランプアーム２は、先端の間隔を広げたり狭めたり調整することができる。このクランプアーム２の先端の間隔を広げたり狭めたりするロータリー包装機は既に公知である。本件実施例が従来の発明と相違する点は、袋サイズに応じて、他の機構と共に制御装置１５によりクランプアーム２の先端の間隔を調整できる点である。クランプアーム２の先端の間隔を調整する機構は図示していないが公知の機構を用いればよく（例えば特許文献２を参照）、特に特定の構成に限定されるものではない。

次に、袋サイズに応じて、セットする印字機構７について説明する。図４は印字セクション（２）の印字機構７を示す概略図である。この印字機構７も従来から公知の印字装置７Ａを使用するが、この実施例が従来の印字機構７と相違する点は、袋サイズに応じて、他の機構と共に制御装置１５により上下方向に移動する点である。図４のネジ棒７Ｂを基台底部のモータ７Ｃによって回転し支持アーム７Ｄを上下方向に移動できるように構成されている。ただし、この移動する構成についても図４のような構造に限定されるものではない。さらに、印字機構７が同じく袋サイズに応じて制御装置１５により、ロータ１の回転方向の左右方向に移動できるようにしてもよい。袋サイズが大きい場合と小さい場合では印字する位置が異なるので、包装に使用する袋サイズに応じて左右方向に移動できるようにする。左右方向に移動させる構成は支持アーム７Ｄの先端にリニアモーターを設けこのリニアモーターに印字装置７を設けるようにすればよいが、特に移動させる機構はどのようなものでもよい。

次に、袋サイズに応じて、セットする拡開吸盤機構１８について説明する。図５は袋４の底部や中央部を開く拡開吸盤機構１８を示す概略図である。一般的に袋口は袋口開機構６の吸盤で袋口を開くが、袋４によっては袋口を開くだけでは十分ではなく、袋４の底部や中央部を拡開する必要がある場合がある。そのような場合は図５のような拡開吸盤機構１８を設けるが、この拡開吸盤機構１８も袋サイズが変更すると上下方向、ロータ１の回転方向の左右方向に吸盤１８Ａの位置を変更しなければならない場合がある。このため、図５に示すように拡開吸盤機構１８に上下方向、左右方向に移動できる機構を設けている。

図５の機構は、モータ１８Ｂによりネジ棒１８Ｃを回転すると、ネジ棒１８Ｃに設けた昇降アーム１８Ｄがスライドロッド１８Ｅに案内されながら上下方向に昇降する。この上下方向に昇降する距離は、袋寸法に応じて制御装置１５からの指示により制御される。なお、昇降アーム１８Ｄの先端部には吸盤１８Ａを駆動するエアシリンダがボックス１８Ｇに格納されており、このエアシリンダによりロッド１８Ｆを介して一対の吸盤１８Ａが接近、離間する。この一対の吸盤１８Ａが袋４に接近して袋に吸着して袋４の底部又は中央部を拡開する。なお、拡大開吸盤機構１８を左右方向に移動させる場合は、昇降アーム上でボックス１８Ｇを左右方向に移動できる構成にすればよい。

次に、袋サイズに応じて、セットするタッピング機構１０について説明する。図６はタッピング機構１０の側面概略図である。このタッピング機構１０は、袋４内に充填された被包装物をタッピング板１０Ａによりタッピングし、袋底に振動を与えて被包装物の収まりをよくするための機構である。このタッピング機構１０は、基台の下部に格納されたエアシリンダ１０Ｂにより振動軸１０Ｃを上下に振動させ、振動軸１０Ｃの上部にＬ字形のブラケット１０Ｄを介してタッピング板１０Ａをタッピングする。この振動軸１０Ｃのストロークはエアシリンダ１０Ｂにより調整することが可能である。このエアシリンダ１０Ｂのストロークの調整は、袋サイズに応じて、制御装置１５が上下方向にストローク長を調整することができる。

次に、袋サイズに応じて、セットする脱気機構１１について説明する。図７は、脱気機構１１の使用状態を示す概略図である。前記脱気機構１１は、袋４内の不要な空気を先端の脱気片１１Ａで押えて袋４から押し出す構成である。この脱気機構１１は「く」の字形の一対のアーム１１Ｂの下端が基台に軸支されており、底部の第１のエアシリンダ１１Ｃによりアーム１１Ｂの先端側が開閉できるよう構成されている。この脱気機構１１も袋４のサイズに応じて、制御装置１５により脱気装置１１のアーム１１Ｂの長さを長くしたり、短くしたりすることができる。このアーム１１Ｂの出、退は第２のエアシリンダ１１Ｄにより、アーム１１Ｂの先端部を上下方向に高さを変更することができる。さらに、脱気片１１Ａは、袋４内の空気の状態や被包装物に応じて、第１のエアシリンダ１１Ｃにより脱気片１１Ａと脱気片１１Ａに袋４を挟んでタイトに当接させることができる。ただし、脱気片１１Ａと脱気片１１Ａの間に適当な間隔を開けて、袋口が僅かだけ開いた状態に保持して次のシールセクション（８）に袋４を移動させることも可能である。前記のようにアーム１１Ｂの先端部のストロークの寸法の変更や脱気片１１Ａと脱気片１１Ａの間の間隔の調整は、袋サイズに応じて制御装置１５が制御している。

最後に、袋サイズに応じて、セットする搬出機構１２について説明する。図８は搬出機構１２の側面概略図である。この搬出機構１２は袋寸法に応じて搬出コンベア１２Ａの上流側の端部がエアシリンダ１２Ｂにより上下動する。クランプアーム２のクランプに挟持された袋体が搬出コンベア１２Ａ上の上流端部に落とされるが、その際、落下の衝撃で被包装物が傷ついたり破損したりするおそれがあるので、袋サイズに応じて搬出コンベア１２Ａの上流端の高さを調整して落下による衝撃を小さくするよう構成されている。ただし、搬出コンベア１２Ａの上流端に限らず搬出コンベア１２Ａの全体が昇降できる構成であってもよい。この昇降する寸法は袋サイズに応じて、制御装置１５が制御している。なお、搬出機構の下流側を図１に示すように、上流側を中心として左右方向に回転できるように構成してもよい。下流側を回転することにより、袋サイズ（ 商品）に応じて搬出場所を変え、後の包装作業の効率を上げることができる。

次に、前記複数の機構を制御する制御装置１５について説明する。
図９は制御装置１５を説明するためのブロック図である。この制御装置１５から前記したような袋サイズに応じてロータリー包装機の各機構を制御している。ただし、このブロック図は制御装置の一例を示すにすぎず、他の構成であってもよいことはいうまでもない。

この制御装置１５は、入力装置、入力インターフェイス、出力インターフェイス、Ａ／Ｄ変換器、ドライブ回路、制御回路、演算回路、主記憶装置、補助記憶装置、から構成されている。入力装置は、操作パネルやキーボード等からなる。

入力装置の一例である操作パネルは、制御装置１５のボックスの正面等に装備されており、商品名ごとにタッチパネルに表示されている。作業者は包装作業する商品名をタッチすると、以下のように、その商品名に対応する袋が選択され、ロータリー包装機の前記各機構を袋サイズに応じてセットする。なお、タッチパネルには、商品名の他に包装能力、連続／間欠運転、機能一覧、等が表示されている。

前記のように、入力装置から商品名が入力されると、その信号は入力インターフェイスに入力される。この入力インターフェイスには、ロータリー包装機からの信号も入力する。入力インターフェイスに入力された信号は、Ａ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換され、そのデジタル信号が制御回路に入力される。

制御回路で、入力装置から入力された指令を判断し、演算回路が現在の商品名のデータと比較し、制御回路に回答する。現在の商品名のデータと入力された商品名のデータが相違すると、制御回路は、補助記憶装置に格納されている商品名のデータを呼び出し、主記憶装置に格納されている現在の商品名のデータと書き替えて記憶する。

制御回路は、主記憶装置に格納された商品名のデータをドライブ回路を介して出力インターフェイスから出力し、前記ロータリー包装機の各機構に指令を出し、商品名のデータに基づいて機構をセットし直す。一対のクランプアームに袋を供給する袋供給機構、前記クランプアームの先端の間隔を変更できる機構を備えたクランプアーム機構、袋に日付や賞味期限等を印字する印字機構、袋の底部又は中央部を広げる拡開吸盤機構、被包装物を充填した袋の底部をタッピングして袋内に被包装物の収まりをよくするタッピング機構、被包装物が収まった袋内の不要な空気を脱気する脱気機構、包装が完了した袋体を搬出する搬出機構の何れか必要に応じて選択された複数の機構を同時にセットするか、順次セットしていく。

セットが完了すると、ロータリー包装機の各機構から入力インターフェイスを介して完了の信号が入力されるので、それを判断した制御回路はセット完了の表示をタッチパネルに表示する。その表示をまってから、作業者は袋供給機構に指定の商品の袋をセットし、包装作業の次のステップにはいる。

以上のように、従来、作業者が袋供給機構、クランプアーム機構、印字機構等を個別にマニュアルに基づいてセットしていた作業がタッチパネルだけの作業で完了するので包装作業がスピ－ディで容易になると共に、ロータリー包装機に習熟していない作業者であっても短時間に包装作業ができるようになる。

本発明は、ロータが回転しながら袋に被包装物を充填して包装するロータリー包装機の分野において有用である。

１ ロータ
２ クランプアーム
３ 袋供給機構
４ 袋
５ 真空吸盤
６ 袋口開機構
７ 印字機構
１０ タッピング機構
１１ 脱気機構
１２ 搬出機構
１３ 特殊袋箱
１５ 制御装置
１８ 拡開吸盤機構

Claims (4)

1. 円形ロータの周縁に一対のクランプアームが支持され、各クランプアームは、それぞれの先端に袋を挟持するクランプを備え、前記ロータの各セクションで、袋の供給、袋口の開口、被包装物の充填、袋口のシール、被包装物を包装した袋体の搬出を行うロータリー包装機であって、
   前記ロータリー包装機は、前記一対のクランプアームに袋を供給する袋供給機構と、前記クランプアームの先端の間隔を変更できる機構を備えたクランプアーム機構と、袋に日付や賞味期限を印字する印字機構と、袋の底部又は中央部を広げる拡開吸盤機構と、被包装物を充填した袋の底部をタッピングして袋内に被包装物の収まりをよくするタッピング機構と、被包装物が収まった袋内の不要な空気を脱気する脱気機構と、包装が完了した袋体を搬出する搬出機構と、袋サイズを記憶する記憶装置及び前記袋サイズに基づき前記の複数の機構を袋サイズに応じてセットする指令を与える制御回路を備えた制御装置と、を備えており、
   前記袋供給機構は、ロープコンベアを備えた特殊袋箱であって、袋サイズに応じて制御装置が、袋を載置するロープコンベアの両側壁の幅を変更し、ロープコンベアで搬送されてきた袋を先端で止めるストッパーの位置を変更し、ロープコンベアの上部に配置され、ロープコンベア上の袋群を先端側に送る送りコンベアの位置を変更し、
   前記拡開吸盤機構は、袋のサイズに応じて、制御装置が、袋の底部又は中央部を拡開する吸盤の位置を上下、左右の何れかの方向又は両方向に移動し、
   前記脱気機構は、袋のサイズに応じて、制御装置が、脱気装置のアームの長さの長、短を 変更し、脱気片と脱気片が当接するか又は隙間が開くかの何れかが可能とする、
   ことを特徴とするロータリー包装機。
2. 前記袋供給機構の特殊袋箱は、袋箱本体の両側に、袋サイズに合わせて間隔が変更可能な側壁が立設し、この側壁は、袋箱本体を横断するネジ棒で連結され、このネジ棒をモータで回転することにより両側壁間の間隔が変更でき、前記ネジ棒のモータは、制御装置により制御され、袋サイズに応じた側壁の間隔がセットされ、
   前記袋箱本体の前端側上部にロープ状のベルトからなる送りコンベアが配置され、前記送りコンベアは、袋サイズに応じて袋箱本体の長手方向にスライド可能で、制御装置が、前記送りコンベアを長手方向にスライドさせ、
   袋箱本体のロープコンベアの先端部には、搬送されてくる袋群の先端の袋を止めるためのストッパーが設けられ、このストッパーも袋サイズに応じて、制御装置が、モータで前後方向に移動するよう制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー包装機。
3. 前記拡開吸盤機構は、モータによりネジ棒を回転し、ネジ棒に設けた昇降アームがスライドロッドに案内されながら上下方向に昇降し、この昇降する距離は、袋寸法に応じて制御装置からの前記モータへの指示により制御し、
   前記昇降アームの先端部には、吸盤を駆動するエアシリンダがボックスに格納されており、このエアシリンダによりロッドを介して一対の吸盤が接近、離間して袋の底部又は中央部を拡開し、
   制御装置により、昇降アーム上で前記ボックスを左右方向に移動させ、拡大開吸盤機構を左右方向に移動させる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー包装機。
4. 前記脱気機構は、「く」の字形の一対のアームの下端が基台に軸支されており、底部の第１のエアシリンダによりアームの先端側が開閉できるよう構成され、
   袋のサイズに応じて、前記アームの長さを長くしたり、短くしたりするために、制御装置が第２のエアシリンダにより、アームの先端部を上下方向に高さを変更し、
   アームの先端部の脱気片は、袋内の空気の状態や被包装物に応じて、第１のエアシリンダにより脱気片と脱気片に袋を挟んでタイトに当接させたり、脱気片と脱気片の間に適当な間隔を開けて、袋口が僅かだけ開いた状態に保持したりして袋を移動させることが可能である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のロータリー包装機。

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