JP7489704B2 - 包装機およびマーク制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、包装機およびマーク制御方法に関する。

従来、長尺の包装材（包装フィルムなど）を連続して供給しつつ、包装フィルムを筒状に成形して物品を収容しシールする包装機などにおいて、包装材の連続供給を可能にするために、走行中の包装フィルムと予備の包装フィルムを保持し、走行中の包装フィルムの後端に予備の包装フィルムの先端を接合するフィルム接合装置を備えたフィルム供給装置（スプライサー）が用いられている。

フィルム接合手段装置は、走行中の包装フィルムと予備の包装フィルムの接合自体は自動で行えるものもあるが、予備の包装フィルムのセッティングは手動で行わなければならず、その作業が大変煩雑となる問題がある。

このため、作業者がアクセスする際に邪魔になる部材などを排除することで、予備の包装フィルムのセッティングを容易にするフィルム接合装置を備えた包装機などが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－２０３４４２号公報

しかしながら、例えば長尺（帯状）の包装材（包装フィルム）の場合、帯長手方向に、製品単位毎（物品の包装長さ毎）の所定のインターバルで包装位置調整用のマーク（レジマーク）が印刷されている場合がある。また、包装材には一般に、包装袋となった場合の表面の所定部分に、商品の説明・広告や法令上の表示のための印刷（絵柄模様）、製品単位毎に繰り返して施される。

そしてこのような包装材の場合、包装機においては当該マーク（レジマーク）を所定のタイミングで監視し、マーク（または絵柄模様などの印刷）が包装機に設定された所定の基準から大きくずれた場合には、包装機を停止させ、使用できない包装材をカットして破棄するなどの対応が採られる。

つまり、フィルム接合装置においては包装材をセットした後にマーク（レジマーク）も所定の位置になるように位置調整作業を行う必要がある。具体的には、一例として、予備用の包装材の先端を所定位置まで引き出し、包装材に印刷されたマークをフィルム接合手段装置（スプライサー）の基準（目盛りなど）に合わせて先端部にテープなどを張り付け、その状態で（適宜のタイミングで）走行中の包装材の後端部に貼り付け可能となるように押さえ手段で押さえるなどの作業が必要となる。

このように、走行中の包装材（旧包装材）と予備の包装材（新包装材）の接合領域における位置調整作業（マークの位置合わせ作業）は厳密且つ複雑なものであり、当該作業が必要となる場合には依然としてフィルム接合装置のセッティングに手間がかかることに変わりはなく、また、作業者の熟練度にも影響することから、単に作業者によるアクセスが容易になったとしても、フィルム接合装置における作業の簡素化には限界があった。

また、予備用の包装材のセットに際し、走行中の包装材の終端部分と予備用の包装材の先端部分において、印刷されたマークが一致するように、予備用の包装材の先端部分をマークに対する所定長さでカットする必要があり、作業の手間がかかりまた、包装材も無駄になる問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、接合された包装材が供給される包装機において、包装材を搬送しつつ、包装機のシール（トップシール）手段の上流において、接合領域付近におけるマークの位置調整を行うことで、フィルム接合装置（スプライサー）のセッティング時における厳密且つ複雑な作業を不要にすることを可能にした包装機およびマーク制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、物品の包装単位ごとに位置調整用のマークが設けられた長尺の包装材を搬送し、供給される物品を前記包装単位ごとに包装する包装機であって、第一の包装材が巻き回された原反ロールと、第二の包装材が巻き回された原反ロールを保持するとともに、前記第一の包装材の後端に前記第二の包装材の先端を接合し、連続した前記包装材として供給する包装材供給手段と、前記包装材を搬送する包装材搬送手段と、前記包装単位ごとに前記包装材のシールとカットを施すシール手段と、前記シール手段の上流側において前記マークを検知するセンサと、前記マークを、基準となるマークタイミングに合わせる接合領域位相制御を少なくとも実行可能なマーク制御手段と、を有し、前記接合領域位相制御は、前記第一の包装材と前記第二の包装材の接合領域の開始端と終了端に基づき、前記開始端が前記シール手段に達する前に、前記第一の包装材の最後尾のマークの位置から、対応する前記マークタイミングまでの位相差（以下、「先の位相差」という。）を計測し、前記開始端が前記シール手段に達する際に該シール手段の動作を停止させて該接合領域を通過させ、前記終了端に続く前記第二の包装材の位置調整の開始となるマークの位置から対応する前記マークタイミングまでの位相差が、前記先の位相差となるように前記包装材搬送手段の搬送速度を変更する制御である、ことを特徴とする包装機に係るものである。

また、本発明は、包装機において物品の包装単位ごとに位置調整用のマークが設けられた長尺の包装材を搬送しながら、該マークを基準となるマークタイミングに合わせる処理を少なくとも実行するマーク制御方法であって、前記包装材は、第一の包装材の後端に第二の包装材の先端が接合されて搬送されるものであり、前記包装材の搬送中に、前記包装機のシール手段の上流において、前記第一の包装材と前記第二の包装材の接合領域の開始端に基づき、前記第一の包装材の最後尾のマークの位置から、対応する前記マークタイミングまでの位相差（以下、「先の位相差」という。）を計測するステップと、前記シール手段の上流において前記接合領域の終了端の到達を検知したことに基づき、該終了端に続く前記第二の包装材の位置調整の開始となるマークの位置から対応する前記マークタイミングまでの位相差が、前記先の位相差となるように前記包装材の搬送速度を変更するステップと、を有する、ことを特徴とするマーク制御方法に係るものである。

本発明によれば、接合された包装材が供給される包装機において、包装材を搬送しつつ、包装機のシール（トップシール）手段の上流において、接合領域付近におけるマークの位置調整を行うことで、フィルム接合装置（スプライサー）のセッティング時における厳密且つ複雑な作業を不要にすることを可能にした包装機およびマーク制御方法を提供することができる。

本発明に係る包装機の概略を示す正面図である。 本発明に係る包装体を示す斜視図である。 本発明に係る包装機の作動機構の制御について説明する概要図である。 本発明に係るマーク制御手段について説明する図であり（Ａ）ブロック図、（Ｂ）マーク制御手段の処理の概念図、（Ｃ）マーク制御手段の処理の概念図である。 本発明に係るマーク制御手段の処理の概要を示す図である。 本発明に係る包装機の動作を説明するタイミングチャートである。

以下、図面を参照して、本発明に係る包装機１について詳細に説明する。図１は、包装機１の全体の概略を示す正面図であり、図２は、包装機１によって包装された包装体ＺＡ１の外観を示す図である。なお、本図及び以降の各図において、一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、本図及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に示す包装機１は、一例として、物品ＸＡ１が順次供給されることに合わせて、包装材ＹＡ１が連続して供給されて筒状に製袋され、所定ピッチ（カットピッチＣＰ）毎に包装材ＹＡ１の幅方向にシールとカットとが行われる、いわゆる横型製袋充填機（ピロー包装機）である。

包装機１は、連続して供給される長尺の包装材ＹＡ１を搬送し、これを利用して、前工程から順次供給される物品ＸＡ１を上流から下流に向けて搬送しながら包装単位毎に包装する。図１では、原反ロールＹＢ１に近い側を上流とし、遠い側を下流とする。本実施形態の包装材ＹＡ１は、物品の包装単位ごとの位置を示すともに位置調整を行うためにマーク（レジマークともいう）が所定の間隔で複数、印刷等により設けられる。

＜包装機＞
図１を参照して、包装機１は、物品供給装置２と、包装材供給装置３と、包装機本体４と、制御ユニット５、などを備えている。なお、包装機本体４における各種方向の定義として、帯状の包装材ＹＡ１の長手方向（後述のセンターシールが延びる方向）となる第一方向を搬送方向Ｔとし、長手方向に直交する包装材ＹＡ１の幅方向（後述の横シール（トップシール、エンドシール）が延びる方向）となる第二方向を搬送幅方向Ｗとし、包装材ＹＡ１の高さ方向（搬送方向Ｔ及び搬送幅方向Ｗに対して直角となる方向）となる第三方向を搬送高さ方向Ｈとする。

これら包装機１の各部は、制御ユニット５によって統括的に制御される。制御ユニット５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及び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各種機能を実現する。ＲＡＭは、ＣＰＵの作業領域として使用される。ＲＯＭは、ＣＰＵで実行される基本ＯＳやプログラムを記憶する。

物品供給装置２は、物品ＸＡ１を等間隔で搬送すると共に、当該物品ＸＡ１を下流の包装機本体４に順次搬送する。この物品供給装置２は、例えば、フィンガーコンベアから構成され、搬送面上の物品ＸＡ１を押送して包装機本体４に送り出す。

包装材供給装置３は、包装材ＹＡ１を下流の包装機本体４に連続して供給する。包装材供給装置３は、原反軸８と、サーボモーター（図示省略）と、ローラ９などを備えている。原反軸８は、原反ロールＹＢ１を回転自在に保持する。この原反軸８は、サーボモーターに動力が与えられて回転し、保持している原反ロールＹＢ１を回転させる。これにより、原反ロールＹＢ１から包装材ＹＡ１が繰り出される（引き伸ばされる）。ここで、包装材供給装置３は、複数（ここでは２個）の原反ロールＹＢ１を保持する。２個の原反ロールのＹＢ１の一方は例えば、走行中（搬送中）の包装材（第一の包装材）ＹＡ１が繰り出される原反ロールＹＢ１であり、他方は、走行中（搬送中）の包装材ＹＡ１が終了した場合に継ぎ足して繰り出される包装材（第二の包装材ＹＡ１）が巻き回された予備の原反ロールＹＢ１である。予備の原反ロールＹＢ１は、継ぎ足された後は、走行中（搬送中）の包装材ＹＡ１が繰り出される原反ロールＹＢ１となり、新たな予備の原反ロールＹＢ１が保持される。

包装材供給装置３は、走行中（搬送中）の包装材ＹＡ１（以下、「旧包装材ＹＡ１＿Ｏ」という。）の後端に予備の原反ロールＹＢ１から繰り出される予備の包装材ＹＡ１（以下、「新包装材ＹＡ１＿Ｎ」という。）の先端を接合する包装材接合装置（スプライサー）７を含む。包装材接合装置７は、作業者によって予め、新包装材ＹＡ１＿Ｎの先端部分を所定位置にセッティングし、接着テープなどの貼り付けを行っておくことで、旧包装材ＹＡ１＿Ｏが終了した場合に、その後端に新包装材ＹＡ１＿Ｎの先端を自動的に接合する（紙継ぎを行う）。これにより、連続した包装材送りを可能にして物品供給装置２や包装機１を停止させることなく包装動作を継続させることを可能にする装置である。旧包装材ＹＡ１＿Ｏと新包装材ＹＡ１＿Ｎとが包装材接合装置７によって接合された部分を以下、接合領域ＣＮという。接合領域ＣＮは、搬送方向Ｔに沿う所定の長さ（例えば、少なとも接着テープなどの幅に対応する長さ（搬送方向Ｔに沿う長さ））を有する領域である。

包装材搬送手段１０は、複数のローラ９（および不図示の可動ローラ）と駆動手段（不図示）を有し、ローラ９の夫々に掛け渡された包装材ＹＡ１を、その下流に向かって搬送する。

なお、原反ロールＹＢ１から包装材ＹＡ１を繰り出す方法として、上述のような原反駆動式の方法を採用する代わりに、フィードローラを別途設け、当該フィードローラを動かして包装材ＹＡ１を引き出すフィードローラ駆動式の方法を採用してもよい。また、原反駆動式とフィードローラ駆動式の両方の方法を採用してもよい。

包装機本体４は、物品供給装置２から供給される物品ＸＡ１を、包装材供給装置３から供給される包装材ＹＡ１で包装する。具体的に、包装機本体４は、例えば、製袋器１４と、センターシール装置１６と、第一の搬送装置１７と、上部抑え装置１８と、トップシール装置（エンドシール装置）３０と、第二の搬送装置２０と、などを備えている。

製袋器１４は、包装材供給装置３から供給される包装材ＹＡ１を、幅方向（搬送幅方向Ｗ）の両端縁が互いに重なるように筒状に製袋する。また、製袋器１４は、物品供給装置２から供給される物品ＸＡ１を、筒状に製袋される包装材ＹＡ１に供給する。これにより、物品ＸＡ１は、筒状に製袋された包装材ＹＡ１に包まれる。すなわち、製袋器１４は、包装材ＹＡ１を搬送幅方向Ｗの両端縁が重ねるように曲げ、筒状に形成する製袋装置として機能する。

製袋器１４によって重ねられた包装材ＹＡ１の両端縁は、センターシール部ＣＥ１（図２参照）の形成予定領域として、ピンチローラ１５によって挟みこまれ、搬送力を付与される。センターシール装置１６は、一対のバーシーラ１６ａで重合させた包装材ＹＡ１の両端縁を挟んで加熱する。そして、センターシール装置１６は、加熱された包装材ＹＡ１の両端縁をプレスローラ１６ｂで圧着してセンターシールし、センターシール部ＣＥ１（図２参照）を形成する。センターシール装置１６は、一対のローラ、又は複数のローラでセンターシール部を挟んで加熱する回転式のセンターシール装置でも良い。

第一の搬送装置１７は、センターシールされた筒状の包装材ＹＡ１を、当該包装材ＹＡ１に包まれた物品ＸＡ１と共に、搬送面（符号省略）に載せてトップシール装置３０に向けて搬送する。この第一の搬送装置１７は、トップシール装置３０のボックスモーションに合わせて、搬送面を搬送方向に伸縮させる。

上部抑え装置１８は、第一の搬送装置１７の上方に配置されており、第一の搬送装置１７に搬送される物品ＸＡ１を包装材ＹＡ１ごと上方から抑える。これにより、物品ＸＡ１は、水平状態を保持しながら搬送される。

トップシール装置（シール手段、トップシール手段、横シール手段）３０は、包装単位毎（物品ＸＡ１の長さに応じたカットピッチＣＰ毎）に、包装材ＹＡ１の幅方向（搬送幅方向Ｗ、包装材ＹＡ１を横断する方向）にトップシール（エンドシール、横シール）とカットを行う。これにより、トップシール部ＴＯ１が形成されるとともに、包装体（ピロー包装体）ＺＡ１が製造される。

トップシール装置３０は、一例として、上下一対のトップシーラ３０ａ，３０ｂを有するいわゆるボックスモーションタイプのもので、筒状の包装材ＹＡ１を挟んで上下に配置された一対のトップシーラ３０ａ，３０ｂが、互いのシール面を対向させた状態を維持しながら所定の軌跡で移動し、物品の長さに応じたカットピッチＣＰ毎に、フィルムの幅方向にトップシールとカットを行う。トップシール装置３０によってシール・カットするフィルム部位（トップシール部ＴＯ１）は、前後の物品ＸＡ１の間の所定位置である。なお、トップシール装置３０は、ボックスモーション以外にも、回転式、又は直線往復動式のトップシール装置であってもよい。

また、トップシール装置３０は、筒状の包装材ＹＡ１にトップシールを施す前（或いはそれと同時）に、筒状の包装材ＹＡ１のトップシールされる部位近傍の、進行方向における両側方の所定の折り込み位置を、不図示のガゼット爪にて内方に押し込んで折り込み、折り込み部を形成する。

マークセンサ１１は、トップシール装置３０の上流側で、包装材ＹＡ１の搬送経路上に設けられ、包装材ＹＡ１に付されたマークを適宜検知（検出）する。

マーク制御手段６は、例えばプログラムと関連するハードウェア（機構、装置）の協働により、包装材ＹＡ１に設けられたマークを、基準となるマークタイミング（図４を参照して後述する）に合わせるタイミング制御を少なくとも実行可能である。一例として、マーク制御手段６は制御ユニット５に含まれる。またマーク制御手段６が実行する処理を以下、マーク制御処理という。

第二の搬送装置２０は、トップシール装置３０より下流に設けられている。この第二の搬送装置２０は、トップシール装置３０で仕上がった包装体ＺＡ１を、搬送面２０ａに載せて次工程に向けて搬送するベルトコンベアである。

図２を参照して、本実施形態の包装体（ピロー包装体）ＺＡ１について説明する。同図の包装体ＺＡ１は、トップシール装置３０によってトップシール部ＴＯ１のシールとカットが施され、第二の搬送装置２０に移載された直後の状態である。

同図に示すように、包装体ＺＡ１のセンターシール部ＣＥ１は、帯状の包装材ＹＡ１の第一の方向（搬送方向Ｔと同じ方向）に沿う両側端縁を、包装材ＹＡ１が筒状となる
ように重合し熱シールして設けられた部位である。トップシール部ＴＯ１は、筒状の包装材ＹＡ１の第二の方向（搬送方向に交差（直交）する方向）に沿う両端開口をそれぞれ熱シールして設けられた部位である。なお、包装体ＺＡ１の形状は一例であり、図示の形状に限らない。

＜作動機構の制御＞
図３を参照して、包装機１の各作動機構の制御について説明する。各作動機構とはここでは、包装材搬送手段１０、包装材供給装置３、トップシール装置３０、物品供給装置２、センターシール装置１６、第一の搬送装置（下部抑え装置）１７、上部抑え装置１８など、それぞれに回転駆動機構（例えば、モータ）を駆動源として作動させる機構をいう。なお第一の搬送装置（下部抑え装置）１７および上部抑え装置１８は例えば、同一駆動である。

包装材搬送手段１０は回転軸Ｍ１を有するモータにより駆動され、包装材供給装置３の原反軸８は、回転軸Ｍ１Ａ，Ｍ１Ｂを有するモータにより回転する。トップシール装置３０は回転軸Ｍ２を有するモータにより駆動され、物品供給装置２は回転軸Ｍ３を有するモータにより駆動される。また、センターシール装置１６および上部抑え装置１８もそれぞれ回転軸Ｍ４、Ｍ５を有するモータにより駆動される。

包装機１は、仮想主軸である基準軸Ｍ０を有し、上記の各作動機構を動作させる各回転駆動機構（モータなど）の回転軸Ｍ１～Ｍ５は、基準軸Ｍ０と同期して回転可能に構成されている。すなわち、基準軸Ｍ０の仮想軸周上に一定間隔（時間間隔）でタイミングの基準となる（タイミングをとるための）指標（基準クロック）が設けられており、各作動機構のモータの回転軸Ｍ１～Ｍ５は、基準クロックに基づく所定のタイミングで回転数（回転角度）が制御されている。基準クロックは、カットピッチＣＰ×包装機１の処理能力に基づいて演算される時間指標である。制御ユニット５（マーク制御手段６）は、基準軸Ｍ０（基準クロック）を基準に各作動機構の回転軸Ｍ１～Ｍ５を適宜調整し、各作動機構が同期して動作するよう制御を行う。

＜マーク制御手段＞
次に、図４～図６を参照してマーク制御手段６およびそれによるマーク制御方法（マーク制御処理）について説明する。図４は、マーク制御手段６の概要を示す図であり、同図（Ａ）が機能ブロック図、同図（Ｂ）および同図（Ｃ）が機能の概念図である。

本実施形態の包装材ＹＡは、旧包装材ＹＡ１＿Ｏ（第一の包装材）の後端に新包装材ＹＡ１＿Ｎ（第二の包装材）の先端が接合され連続して搬送される。つまり本実施形態において搬送される長尺の包装材ＹＡ１には、旧包装材ＹＡ１＿Ｏと接合領域ＣＮと新包装材ＹＡ１＿Ｎが含まれる。なお、新包装材ＹＡ１＿Ｎは、旧包装材ＹＡ＿Ｏに継ぎ足された後は走行中（搬送中）の包装材ＹＡ１、すなわち旧包装材ＹＡ１＿Ｏとなるが、以下の説明では便宜上、接合領域ＣＮより下流の（先行する）包装材ＹＡ１を旧包装材ＹＡ１＿Ｏ、接合領域ＣＮより上流の（後行の）包装材ＹＡ１を新包装材ＹＡ１＿Ｎ、両者の区別が不要な場合は単に包装材ＹＡ１と称する。

同図（Ａ）を参照して、本実施形態のマーク制御手段（マーク制御処理）６は、少なくとも包装材搬送手段１０および包装材ＹＡ１に対して、タイミング制御（タイミング処理）と、マークピッチ制御（マークピッチ処理）を実行可能である。そしてタイミング制御では、補正タイミング位相制御（処理）と、接合領域位相制御（処理）を実行可能である。

マーク制御手段６は、包装材ＹＡ１の接合領域ＣＮおよびその近傍（接合領域ＣＮと少なくとも接合領域ＣＮの前後のマーク（旧包装材ＹＡ１＿Ｏの最後のマークＭおよび新包装材ＹＡ１＿Ｎの最初のマークＭ）を含む領域）に対して接合領域位相制御（図５および図６を参照して後述する）を行い、接合領域位相制御を行っていないタイミングでは、すなわち接合領域ＣＮおよびその近傍を除く領域に対しては補正タイミング位相制御を行う。補正タイミング位相制御では、包装材ＹＡ１に設けられたマークＭの、マークタイミングＭＴに対する位相差（ズレ量）を補正する。また、マークピッチ制御では、包装材ＹＡ１の実際のマークＭ間距離（ピッチ）と、包装機１に設定されたカットピッチＣＰの差を補正する。

同図（Ｂ）は、補正タイミング位相制御について説明する図であり、基準軸Ｍ０を時間軸に沿って展開するとともに包装材ＹＡ１を併記した概要図である。同図（Ｂ）の上図が基準軸Ｍ０である。このように基準軸Ｍ０上には、均等な間隔でマークタイミングＭＴおよび補正タイミングＣＴが設定されている。マークタイミングＭＴは、基準軸Ｍ０上に設定された（基準軸Ｍ０の軸周上に均等な間隔（距離または時間）で仮想的に設定された）基準となる（理想の、本来あるべき）マークのタイミングである。また、補正タイミングＣＴは、基準軸Ｍ０上に設定された（基準軸Ｍ０の軸周上に均等な間隔（距離または時間）で仮想的に設定された）補正を実行するタイミングの最小単位であり、１サイクルとは隣り合う補正タイミングＣＴ間の期間である。

同図（Ｂ）の下図は、搬送される包装材ＹＡ１を示し、■は包装材ＹＡ１に付与（印刷等）されたマーク（実マーク）Ｍを示す。包装材ＹＡ１は搬送方向Ｔに搬送される。補正タイミング位相制御では、制御上のサイクルスタート点（或る補正タイミングＣＴ）から所定時間経過後、最初にマークセンサ１１で検出されたマークＭの検出点までの包装材ＹＡ１の送り量Ｌ１を計測する。そして、送り量Ｌ１と、当該補正タイミングＣＴから直近（直後）のマークタイミングＭＴまでの送り量Ｌ２との差から、対象となるマークＭと当該マークＭに対応する（当該マークＭが本来位置すべき）マークタイミングＭＴとの位相差（実測差）ΔＬを算出し、位相差ΔＬに基づきマーク補正量を算出する。マーク補正量は、位相差ΔＬ×マーク補正量割合［％］であり、マーク補正量割合［％］は包装機１に設定される固定値である。

このマーク補正量（位相差ΔＬ）の算出は、例えば、ｎサイクル（例えば、ｎ≧２）毎に計算し、補正は各サイクル毎に、包装材ＹＡ１の送り量基準値に対して行う。包装材ＹＡ１の送り量基準値とは、マークＭ間距離（マークピッチ）を所定回数（例えば８回）実測した平均値（同図（Ｃ）のマークピッチ（１）～（８）の平均値；平均マークピッチ）である。

つまり、
次サイクルの包装材ＹＡ１の送り量＝次サイクルの包装材ＹＡ１の送り量基準値＋マーク補正量
となる。

包装材ＹＡ１の送り量の補正は、包装材搬送手段１０の搬送速度の増減速により行う。つまり、このようにすることで、複数サイクル（ｎサイクル）毎に計測した位相差ΔＬを、その後の複数のサイクルで分散させて補正することができ、全体としてなだらかな搬送速度の制御（急な加減速を行わない制御）が可能となる。なお、位相差ΔＬの計測は１サイクル毎に算出してもよい。

このように、補正タイミング位相制御は、包装材ＹＡ１の搬送中において所定の補正タイミングＣＴのｎサイクル毎にマークセンサＭで検出した包装材ＹＡ１のマークＭの位置から、対応する（本来当該マークＭが存在すべき）マークタイミングＭＴまでの位相差ΔＬを計測し、当該（先の）補正タイミング（ｎサイクル）における位相差ΔＬを、それに続く（後の）ｎサイクルの補正タイミングにおいて毎回の補正タイミングに分散して減少させる制御である。

同図（Ｃ）を参照して、マークピッチ制御について説明する。マークピッチ制御では、実際のマークＭ間距離（ピッチ）を計測する。すなわち、マークセンサ１１で検知した或るマークＭ（の立ち上がり）から次のマークＭ（の立ち上がり）間のエンコーダー帰還パルスを高速カウンターで計測し、これを１つのマークピッチとし、過去の所定回数（例えば８個）のマークピッチ（マークピッチ（１）～（８）を平均して包装材送り量基準値を算出する。

そして包装機１に予め設定されたカットピッチＣＰと包装材送り量基準値の差分を、複数サイクルに分散して各サイクル毎に補正する。すなわち例えば、包装材送り量基準値と予め設定されたカットピッチＣＰの比率に応じた値を、各サイクル毎の包装材送り基準値に対して補正する。これにより全体としてなだらかな（マークピッチの変動が少ない）補正が可能となる。

なお、マークピッチ制御（処理）は行わなくてもよい。すなわち、包装材送り量（マークピッチ）の補正は行わず、ある特定の固定値（ピッチ）で包装材ＹＡ１を送るようにしてもよく、以下の実施形態では固定値を利用する場合について説明する。

＜タイミング制御／接合領域位相制御＞
次に、図５および図６を参照して、包装材ＹＡ１の接合領域ＣＮおよびその近傍に対して行う接合領域位相制御について説明する。図５は主に接合領域位相制御を説明する図であり、包装機１のマークセンサ１１付近からトップシール装置３０付近まで搬送される包装材ＹＡ１とマークＭ、および接合領域ＣＮを示す概要図である。黒塗りのマークＭは旧包装材ＹＡ１＿ＯのマークＭであり、白塗りのマークＭは新包装材ＹＡ１＿ＮのマークＭである。図６は、タイミング制御によって制御される、包装材搬送手段１０のモータの回転軸Ｍ１、トップシール装置３０のモータの回転軸Ｍ２、および物品供給装置２のモータの回転軸Ｍ３の動作の状態を示すタイミングチャートの一例である。

図５（Ａ）は接合領域ＣＮを含まない包装材ＹＡ１に対して、マーク制御手段６が補正タイミング位相制御を行っている状態である。包装材接合手段７は、旧包装材ＹＡ１＿Ｏと新包装材ＹＡ１＿Ｎを接合した場合、接合領域ＣＮの開始端ＳＴと終了端ＥＴを示す信号（接合領域信号）を制御ユニット５に対して送信し、所定の領域に設定する。具体的に、包装材接合手段７は、接合領域ＣＮの開始端ＳＴに基づき接合領域開始信号（例えば「ＯＮ」）を制御ユニット５に送信し、接合領域ＣＮの終了端ＥＴに基づき制御ユニット５に接合領域終了信号（例えば、「ＯＦＦ」）を送信する。制御領域信号は、例えば、制御ユニット５により所定の記憶領域に（例えばフラグなどとして）格納（設定）される。なお、例えば、包装する物品ＸＡ１（または包装材ＹＡ１）に応じて、接合領域ＣＮの長さが所定値（一定値）に設定される場合は、接合領域終了信号（例えば、「ＯＦＦ」）は、接合領域開始信号（例えば「ＯＮ」）に基づき、開始端ＳＴから、接合領域ＣＮ長さに応じた所定長さ分を送った後のタイミングなどとして自動で設定してもよい。マーク制御手段６は、設定された接合領域信号に基づき（例えば、接合領域信号に対応するフラグの値の取得などに基づき）、接合領域ＣＮの開始端ＳＴと終了端ＥＴの到達を把握する。

マーク制御手段６は、トップシール装置３０上流において、接合領域開始信号（例えば「ＯＮ」）に基づき開始端ＳＴの到来を把握した場合（図５（Ｂ）、図６のタイミングｔ３）、接合領域ＣＮが存在する（詳細には、接合領域ＣＮの開始端ＳＴが到達する）と認識し、補正タイミング位相制御を停止し、接合領域位相制御として以下の（ａ）～（ｅ）の制御を少なくとも行う。

（ａ）マーク制御手段６が接合領域開始信号（ＯＮ）に基づき、補正タイミング位相制御を停止した後であっても、図５（Ｂ）に示すように旧包装材ＹＡ１＿Ｏの後端付近の一部（後端からトップシール装置３０の上流端部付近までの旧包装材ＹＡ１＿Ｏ）包装機１内を搬送中であり且つ、複数個の物品ＸＡ１を包装可能である。したがって、当該旧包装材ＹＡ１＿Ｏの後端付近の一部（終了直前旧包装材ＹＡ１＿Ｏ´）については、補正タイミング位相制御を行うことなく、固定（一定）の速度で搬送しつつ（図５（Ｃ）、図６のタイミングｔ３～ｔ６）、終了直前旧包装材ＹＡ１＿Ｏ´で処理可能な複数の物品ＸＡ１の個数（残数）を管理（バッファ個数管理（後述））する。当該固定（一定）の速度とは、例えば、直近（直前）の搬送速度であり、詳細には、直前に算出した包装材送り量基準値（直前の複数個のマークピッチ平均値）に基づく搬送速度、または所定の固定値である。

（ｂ）マーク制御手段６は、接合領域ＣＮの開始端ＳＴがトップシール装置３０に達する前までに（図５（Ｃ）、同図（Ｄ））、旧包装材ＹＡ１＿Ｏの最後尾のマークＭ（ＭＬ）の位置から、対応するマークタイミングＭＴまでの位相差（以下、「先の位相差」という。）を計測し、接合領域ＣＮの搬送方向Ｔに沿う長さを算出する。

（ｃ）接合領域ＣＮの開始端ＳＴがトップシール装置３０に達する際（旧包装材ＹＡ１＿Ｏの最後のマークＭ（ＭＬ）についてのトップシール装置３０による処理（シールとカット）が終了したタイミング（図５（Ｄ）で）、該トップシール装置３０の動作を停止させて接合領域ＣＮを通過させる（図５（Ｅ）、図６のタイミングｔ４～ｔ８）。

（ｄ）接合領域ＣＮの終了端ＥＴに続く新包装材ＹＡ１＿Ｎの位置調整の開始となるマークＭ（ＭＳ）がトップシール装置３０に達する前に、マークＭＳの位置から対応するマークタイミングＭＴまでの位相差が、先の位相差となるように包装材搬送手段１０の搬送速度を変更し、基準軸Ｍ０に同期させる（図５（Ｅ）、図６のタイミングｔ６～ｔ７）。

（ｅ）トップシール装置３０を接合領域ＣＮが通過し、包装材搬送手段１０の搬送速度を変更（上記（ｄ））した後に、補正タイミング位相制御を再開する（図５（Ｆ）、図６のタイミングｔ９）。

以下、本実施形態のマーク制御（主にタイミング補正制御）について、時系列で説明する。なお、以下はマークピッチ制御を行わない場合の一例である。

図５（Ａ）を参照して、旧包装材ＹＡ１＿Ｏを搬送中の状態では、図６のタイミングｔ１～ｔ２に示すように、各作動機構の回転軸Ｍ１～Ｍ３（不図示の回転軸Ｍ４，Ｍ５も同様）は基準軸Ｍ０と同期して駆動している。そしてこの状態では包装機１内を走行する旧包装材ＹＡ１＿Ｏは接合領域ＣＮを含んでいない。したがって、マークセンサ１１において検知したマークＭに基づき、補正タイミング位相制御（図４（Ｂ）参照）を実行する。詳細には、補正タイミングＣＴのｎサイクル毎に位相差ΔＬを計測し、マーク補正量を算出する。その後補正タイミングＣＴの各サイクル毎にマーク補正量で補正を行う。より具体的に、補正タイミングＣＴの例えば２サイクル毎に位相差ΔＬを計測し、次の補正タイミングＣＴの２サイクルで位相差ΔＬを減少させる（例えば０にする）よう補正する。すなわち、次の２回の補正タイミングＣＴでそれぞれ位相差ΔＬの最大５０％をマーク補正量として（２回で位相差ΔＬとなるように）包装材ＹＡ１の送り量基準値に合算した送り量で包装材ＹＡ１を搬送するよう包装材搬送手段１０を制御する。なお、この場合２回で位相差ΔＬにならなくてもよく、２回で位相差ΔＬの８０％、９０％などとなる補正であってもよい（マーク補正量割合［％］により適宜調整できる）。

図５（Ｂ）は、接合領域ＣＮが発生した状態である。包装材接合装置７は、例えば、旧包装材ＹＡ１＿Ｏの終端が所定のセンサ（例えば、包装材ＹＡ１の張力を検出するマイクロスイッチ、または原反ロールの包装材ＹＡ１が終了したときの紙管を検知する光電管など）で検知されてから、旧包装材ＹＡ１＿ＯのマークＭと新包装材ＹＡ１＿ＮのマークＭとがセンサ１１で検知されてから所定のタイミングで圧着ローラ（不図示）を動作させて新旧包装材を接合し、包装材接合装置７のカッター装置（不図示）で旧包装材ＹＡ１＿Ｏの余剰フィルムをカットする。包装材接合装置７は旧包装材ＹＡ１＿Ｏと新包装材ＹＡ１＿Ｎを接合した場合、接合領域ＣＮがマークセンサ１１を通過する以前に接合領域開始信号（ＯＮ）を制御ユニット５に送信（所定の領域に設定）する。

マーク制御手段６は、接合領域開始信号（ＯＮ）に基づき（図６のタイミングｔ３）、その直前にマークセンサ１１が検知したマークを旧包装材ＹＡ１＿Ｏの最後のマークＭ（ＭＬ）と判断し、補正タイミング位相制御を停止し、接合領域位相制御として以下の処理を行う。

接合領域位相制御ではまず、終了直前旧包装材ＹＡ１＿Ｏ´についてバッファ個数管理を開始する。まずマーク制御手段６は、接合領域開始信号（ＯＮ）に基づき、接合領域ＣＰ直前の正常処理が可能な製品個数（以下、「終了直前個数」という。）を設定する。終了直前個数は、マークセンサ１１からトップシール装置３０直前までの、旧包装材ＹＡ１＿Ｏ（終了直前旧包装材ＹＡ１＿Ｏ´）の距離をカットピッチＣＰで除した値である。そして、当該終了直前個数（例えば、８個）分の処理については、補正タイミング位相制御（位相差ΔＬの算出、及び位相差ΔＬを補正するための包装材搬送手段１０の搬送速度の変更）を行わず、包装材送り量基準値（ここでは予め設定された固定値）で包装材ＹＡ１を送る処理を行う。このようにバッファ個数管理とは、終了直前個数（例えば、８個）をバッファし、終了直前旧包装材ＹＡ１＿Ｏ´を定速の搬送速度（包装材送り量基準値）で送りながら、トップシール装置３０で包装体ＺＡ１を製造するごとに、バッファされた個数（バッファ個数）を減算する管理である。バッファ個数管理は例えば、包装材ＹＡ１を繰り出すローラの回転軸に取り付けたエンコーダから出力されるパルスをカウントして包装材ＹＡ１の送り量を算出し、カットピッチＣＰで除算することにより行う。つまりバッファ個数が０になると、トップシール装置３０の直前に接合領域ＣＮが到達することとなる。なお、この例では終了直前個数は固定値になるので、予め設定された（算出した）終了直前個数を、接合領域開始信号（ＯＮ）に基づきバッファ個数管理の初期値として設定し、バッファ個数管理を開始する。

図５（Ｃ）は、制御ユニット５に接合領域終了信号（ＯＦＦ）が送信された後の状態である。接合領域終了信号（ＯＦＦ）も接合領域ＣＮがマークセンサ１１を通過する以前に送信される。マーク制御手段６は接合領域終了信号（ＯＦＦ）に基づき、接合領域位相制御として以下の処理を行う。

マーク制御手段６は、接合領域終了信号（ＯＦＦ）に基づき（図６のタイミングｔ５）、その直後にマークセンサ１１が検知したマークを新包装材ＹＡ１＿Ｎの位置調整の開始となるマークＭ（ＭＳ）と判断する。新包装材ＹＡ１＿Ｎの位置調整の開始となるマークＭ（ＭＳ）とは例えば、新包装材ＹＡ１＿Ｎの最初の（先頭の）マークＭである。

マーク制御手段６は、接合領域開始信号（ＯＮ）と接合領域終了信号（ＯＦＦ）（の時間差）に基づき、接合領域ＣＮの搬送方向Ｔ長さを算出する。また、旧包装材ＹＡ１＿Ｏの最後のマークＭＬの位置から対応するマークタイミングＭＴまでの位相差（先の位相差）を計測する。終了直前旧包装材ＹＡ１＿Ｏ´については、バッファ個数が０になるまでバッファ個数管理を継続する。

図５（Ｄ）は、バッファ個数が０となった状態）である。バッファ個数が０になった場合、マーク制御手段６は、旧包装材ＹＡ１＿Ｏが終了し、トップシール装置３０の直前に接合領域ＣＮが到来したと判断する。

マーク制御手段６は、トップシール装置３０の駆動を停止させて、接合領域ＣＮを通過させる。すなわち、接合領域ＣＮの長さ（上記で算出済み）を移動させる時間は、トップシール装置６０を動作させず、包装材ＹＡ１を、包装材送り量基準値（ここでは固定値）で搬送する（図６のタイミングｔ４～ｔ８）。

図５（Ｅ）は、包装材搬送手段１０のモータの回転軸Ｍ１が基準軸Ｍ０と同期するように新包装材ＹＡ１＿Ｎの搬送速度を加速（または減速）している状態である（図６のタイミングｔ６～ｔ７）。

具体的には、旧包装材ＹＡ１＿Ｏとしてのマーク制御の終了ポイントとなるマークＭ（例えば、旧包装材ＹＡ１＿Ｏの最後のマークＭＬ）と、基準軸Ｍ０上のマークタイミングＭＴとの位相差（先の位相差（ずれ））が、接合領域ＣＮに続く新包装材ＹＡ１＿Ｎとしてのマーク制御の開始ポイントとなるマークＭ（例えば新包装材ＹＡ１＿Ｎの最初のマークＭＳ）と、基準軸Ｍ０上のマークタイミングＭＴとの位相差（後の位相差（ずれ））に引き継がれるように（後の位相差が、あたかも先の位相差であるかのように）、新包装材ＹＡ１＿Ｎの包装材搬送手段１０による搬送速度を増減速させる。

つまり、後の位相差が先の位相差に重なるように（一致するように）、新包装材ＹＡ１＿Ｎの最初のマークＭＳを移動させるべく、包装材搬送手段１０による搬送速度を増減速させる。具体的には、包装材搬送手段１０のモータの回転軸Ｍ１が基準軸Ｍ０に同期するように包装材搬送手段１０による搬送速度を増減速させる。

図５（Ｆ）は、後の位相差が先の位相差に重なり（一致し）、位相差の補正が完了した（接合領域位相制御が終了した）状態である。また、位相差の補正が完了した後、停止させていたトップシール装置３０の動作を開始する。この場合、トップシール装置３０のモータの回転軸Ｍ２を基準軸Ｍ０に同期させて動作を再開する。以降、マーク制御手段６は、補正タイミング位相制御を再開する。

本実施形態では、好ましくは接合領域ＣＮがトップシール装置３０に到達する以前に、新包装材ＹＡ１＿ＮのマークＭとマークタイミングＭＴとの位相差（後の位相差）を先の位相差に補正できる。換言すれば、トップシール装置３０から見た場合、新包装材ＹＡ１＿Ｎであっても、旧包装材ＹＡ１＿Ｏが連続している状態と同様となる。従来では、包装材接合装置７による接合が適切に行われずマークＭの大幅なズレが生じると、包装機１を停止させて位相のずれの調整や、使用できない包装材のカットなどの処理をしなければならなかった。このため、包装材接合装置７におけるセッティングや、マーク位置の合わせ作業が煩雑で手間がかかる、または作業に熟練した人員の配置が必要になるなどの問題があった。

本実施形態によれば、新包装材ＹＡ１＿Ｎの最初のマークＭの位置が任意の位置であっても、トップシール装置３０を通過する以前に、当該最初のマークＭと対応するマークタイミングＭＴの位相差（後の位相差）を補正し、旧包装材ＹＡ１＿Ｏに連続する状態にすることができる。すなわち、包装材接合装置７による煩雑なマークＭの位置合わせ作業を不要にでき、作業に熟練した人員によらなくても作業を行うことが可能となる。また、従来の包装材接合装置の場合に必要であった、作業者による旧包装材と新包装材のマークＭ合わせの作業や、新包装材ＹＡ１＿ＮをマークＭに対する所定の位置でカットするカット作業も不要となる。

なお、新包装材ＹＡ１＿Ｎの最初のマークＭＳの位置を対応するマークタイミングＭＴの位置に直接的に合わせるように包装材搬送手段１０の搬送速度を調整することも可能であるが、補正量（最初のマークＭＳとマークタイミングＭＴの位相差）が大きいと搬送速度の変化量が大きくなりすぎる。したがって、本実施形態では後の位相差が先の位相差に一致するように包装材搬送手段１０の搬送速度を調整する。これによりトップシール装置３０が動作している期間においては接合領域ＣＮの存在を意識することなく連続した包装材ＹＡ１と同様に処理をすることができる。

なお、後の位相差および先の位相差の大小によって、包装材搬送手段１０の搬送速度の調整の程度が大きくなりすぎるような場合には、実際の旧包装材ＹＡ１＿Ｏの最後のマークＭＬ、および／または実際の新包装材ＹＡ１＿Ｎの最初のマークＭＳを用いなくてもよい。具体的には、接続領域信号（ＯＮ、ＯＦＦ）の信号間の時間（接続領域ＣＮの長さ）をマーク制御手段６（または制御ユニット５）において伸縮させてもよいし、バッファ個数管理の初期値を随時、設定値より少なくしてもよい。接合領域ＣＮの長さを調整することで、あるいはバッファ個数管理の初期値を小さくすることで、旧包装材ＹＡ１＿Ｏの実際の最後のマークＭＬよりも下流側のマークＭを見かけ上の最後のマークＭＬとすることができる。あるいは新包装材ＹＡ１＿Ｎの実際の最初のマークＭＳよりも上流側のマークＭを見かけ上の最初のマークＭＳとすることができる。

なお、上記の実施形態では接合領域ＣＮがトップシール装置３０を通過後に後の位相差を先の位相差に合わせる補正を行う例を説明したが、接合領域ＣＮがトップシール装置３０を通過中に後の位相差を先の位相差に合わせる補正を行う構成であってもよい。

また、後の位相差が先の位相差に重なるように包装材搬送手段１０を増減速する際、包装材搬送手段１０に同期して物品供給装置２を増減速してもよい。このような構成によれば、筒状に製袋された包装材ＹＡ１内の製品位置ずれを防止できる。

また、接合領域ＣＮの開始端ＳＴから、後の位相差が先の位相差に重なるまでの間、物品供給装置２を停止して物品ＸＡ１の供給を行わないようにしてもよい。

また、包装材搬送手段１０を減速して後の位相差を先の位相差に重ねる場合、包装材搬送手段１０の減速時に物品供給装置２が欠品状態になるように、包装材の残少検知信号または、包装材ＹＡ１の接合領域信号が出力されたら包装機１を増速するようにしてもよい。これにより、物品ＸＡ１同士の接触を回避できる。

また、上記の例では正ピロー型の包装機１を例示したが、逆ピロー型の包装機であってもよい。

また、上記の例ではピロー包装機を例示したが、包装機１は三方シール包装機や、四方シール包装機であってもよい。

以上、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨および技術思想を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１ 包装機
２ 物品供給装置
３ 包装材供給装置
４ 包装機本体
５ 制御ユニット
６ マーク制御手段
７ 包装材接合装置（スプライサー）
８ 原反軸
９ ローラ
１０ 包装材搬送手段
１１ マークセンサ
１４ 製袋器
１５ ピンチローラ
１６ センターシール装置
１６ａ バーシーラ
１６ｂ プレスローラ
１７ 第一の搬送装置
２０ 第二の搬送装置
２０ａ 搬送面
３０ トップシール装置

Claims (6)

1. 物品の包装単位ごとに位置調整用のマークが設けられた長尺の包装材を搬送し、供給される物品を前記包装単位ごとに包装する包装機であって、
   第一の包装材が巻き回された原反ロールと、第二の包装材が巻き回された原反ロールを保持するとともに、前記第一の包装材の後端に前記第二の包装材の先端を接合し、連続した前記包装材として供給する包装材供給手段と、
   前記包装材を搬送する包装材搬送手段と、
   前記包装単位ごとに前記包装材のシールとカットを施すシール手段と、
   前記シール手段の上流側において前記マークを検知するセンサと、
   前記マークを、基準となるマークタイミングに合わせる接合領域位相制御を少なくとも実行可能なマーク制御手段と、を有し、
   前記接合領域位相制御は、
   前記第一の包装材と前記第二の包装材の接合領域の開始端と終了端に基づき、
   前記開始端が前記シール手段に達する前に、前記第一の包装材の最後尾のマークの位置から、対応する前記マークタイミングまでの位相差（以下、「先の位相差」という。）を計測し、
   前記開始端が前記シール手段に達する際に該シール手段の動作を停止させて該接合領域を通過させ、
   前記終了端に続く前記第二の包装材の位置調整の開始となるマークの位置から対応する前記マークタイミングまでの位相差が、前記先の位相差となるように前記包装材搬送手段の搬送速度を変更する制御である、
   ことを特徴とする包装機。
2. 前記マークタイミングは、仮想主軸の軸周上に所定間隔で設定される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の包装機。
3. 前記包装材供給手段、前記前記包装材搬送手段および前記シール手段をそれぞれ作動させる複数の回転駆動機構を有し、
   前記複数の回転駆動機構は、前記仮想主軸に同期して駆動可能に構成され、
   前記マーク制御手段により前記複数の回転駆動機構の少なくとも一部の駆動が調整される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の包装機。
4. 前記マーク制御手段は、補正タイミング位相制御を実行可能であり、
   前記補正タイミング位相制御は、前記包装材の搬送中において所定の補正タイミング毎に前記センサで検出した前記マークの位置から、対応する前記マークタイミングまでの位相差を計測し、先の前記補正タイミングの位相差を後の前記補正タイミングにおいて減少させる制御であり、
   前記マーク制御手段は、
   前記シール手段の上流において前記接合領域の到達を検知した場合には前記補正タイミング位相制御を停止し、前記接合領域位相制御を実行した後に該補正タイミング位相制御を再開する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の包装機。
5. 包装機において物品の包装単位ごとに位置調整用のマークが設けられた長尺の包装材を搬送しながら、該マークを基準となるマークタイミングに合わせる処理を少なくとも実行するマーク制御方法であって、
   前記包装材は、第一の包装材の後端に第二の包装材の先端が接合されて搬送されるものであり、
   前記包装材の搬送中に、前記包装機のシール手段の上流において、前記第一の包装材と前記第二の包装材の接合領域の開始端に基づき、前記第一の包装材の最後尾のマークの位置から、対応する前記マークタイミングまでの位相差（以下、「先の位相差」という。）を計測するステップと、
   前記シール手段の上流において前記接合領域の終了端の到達を検知したことに基づき、該終了端に続く前記第二の包装材の位置調整の開始となるマークの位置から対応する前記マークタイミングまでの位相差が、前記先の位相差となるように前記包装材の搬送速度を変更するステップと、を有する、
   ことを特徴とするマーク制御方法。
6. 前記包装材の搬送中に、所定の補正タイミング毎にセンサで検出した前記マークの位置から、対応する前記マークタイミングまでの位相差を計測し、先の前記補正タイミングの位相差を後の前記補正タイミングにおいて減少させる処理（以下、「補正タイミング位相処理」という。）を行うステップと、
   前記開始端の到達に基づき前記補正タイミング位相処理を停止するステップと、
   前記包装材の搬送速度を変更するステップの後に、前記補正タイミング位相処理を再開するステップと、を有する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のマーク制御方法。