切断ユニット
【課題】 よりクリーンな環境を実現するとともに、様々なパウチ形状を実現することが可能な切断ユニットを提供すること。
【解決手段】 帯状の包材から複数の容器を製造する製袋装置に用いられる切断ユニット３０であって、それぞれが切断部３１１を有する１対の刃３１と、１対の刃３１の切断部３１１どうしが対称軸を挟んで対称に開閉動可能となるように、１対の刃３１を回動可能に支持する、上記対称軸に対して直角である支持軸３３と、切断部３１１を開閉動させる開閉駆動機構３０Ａと、１対の刃３１の切断部３１１どうしの任意の交差点を通り、かつ上記対称軸および支持軸３３のいずれに対しても直角である方向に延びる揺動軸を中心として１対の刃３１を揺動させることにより１対の刃３１の姿勢を変更する姿勢変更駆動機構３０Ｂと、を備える。
【解決手段】 帯状の包材から複数の容器を製造する製袋装置に用いられる切断ユニット３０であって、それぞれが切断部３１１を有する１対の刃３１と、１対の刃３１の切断部３１１どうしが対称軸を挟んで対称に開閉動可能となるように、１対の刃３１を回動可能に支持する、上記対称軸に対して直角である支持軸３３と、切断部３１１を開閉動させる開閉駆動機構３０Ａと、１対の刃３１の切断部３１１どうしの任意の交差点を通り、かつ上記対称軸および支持軸３３のいずれに対しても直角である方向に延びる揺動軸を中心として１対の刃３１を揺動させることにより１対の刃３１の姿勢を変更する姿勢変更駆動機構３０Ｂと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、プラスチックフィルム製のパウチ容器を製袋する製袋装置に用いられる切断ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は、パウチ容器の一例を示している。同図に示されたスパウト付きパウチ容器ＳＰは、パウチＰ、およびこれに装着されたスパウトＳを有している。パウチＰは、たとえばプラスチックフィルム製であり、胴部Ｐ１、トップガセット部Ｐ２、およびボトムガセット部Ｐ３からなる。胴部Ｐ１は、両端縁がヒートシールされている。トップガセット部Ｐ２は、胴部Ｐ１の上端部にヒートシールされた部分であり、ボトムガセット部Ｐ３は、胴部Ｐ１の下端部にヒートシールされた部分である。スパウトＳは、本体部Ｓ１およびフランジ部Ｓ２を有している。フランジ部Ｓ２がトップガセット部Ｐ２に接着されることにより、スパウトＳは、パウチＰに装着されている。本体部Ｓ１は、たとえばねじ式の筒となっており、内容物を飲むときの飲み口として使用される。
【０００３】
スパウト付きパウチ容器ＳＰは、たとえば、図１５に示す包材Ｆから製造される（特許文献１参照）。包材Ｆは、帯状のプラスチックフィルム材料に対して折り曲げ加工およびヒートシール加工を施した上で、適所にスパウトＳが取り付けられたものである。この包材Ｆをたとえば製袋装置において送りながら、切断線ＣＬで切断することにより、図１６に示すように複数のスパウト付きパウチ容器ＳＰが得られる。この切断を行うための切断ユニットとしては、たとえば打ち抜きを用いた手法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、打ち抜きを用いた手法によると、打ち抜きに用いるダイセットの案内軸と軸受が、包材Ｆに近い高さに設けられる。この案内軸は、上記軸受との摩擦を繰り返すため、粉塵が発生しやすい。また、ダイセットとの潤滑に用いられる油が飛散する場合がある。これらの粉塵や油が包材Ｆに付着すると、スパウト付きパウチ容器Ｓに収容される飲料や薬品に粉塵や油が混入するおそれがある。また、パウチＰの両端縁形状を直線状以外のたとえば折れ線形状とする場合、その形状ごとに打ち抜きダイセットを用意することが強いられる。これは、装置コストを増大させるとともに、交換作業によって製造効率が低下してしまうことが懸念される。さらに、包材Ｆに対して駆動機構を下方に離間して配置できるはさみの原理を用いた機構によれば、粉塵や油が混入するおそれは少ない。しかしながら、このような機構によってたとえば折れ線形状の切断線を切断することは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８−０９６３９２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、よりクリーンな環境を実現するとともに、様々なパウチ形状を実現することが可能な切断ユニットを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される切断ユニットは、帯状の包材から複数の容器を製造する製袋装置に用いられる切断ユニットであって、それぞれが切断部を有する１対の刃と、上記１対の刃の上記切断部どうしが対称軸を挟んで対称に開閉動可能となるように、上記１対の刃を回動可能に支持する、上記対称軸に対して直角である支持軸と、上記切断部を開閉動させる開閉駆動機構と、上記１対の刃の上記切断部どうしの任意の交差点を通り、かつ上記対称軸および上記支持軸のいずれに対しても直角である方向に延びる揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させることにより上記１対の刃の姿勢を変更する姿勢変更駆動機構と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記姿勢変更駆動機構は、上記支持軸に対して上記切断部とは反対側に離間した位置にあり、かつ上記揺動軸と平行である追加の揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させる揺動機構と、上記追加の揺動軸に対して直角である第１の方向に上記１対の刃を往復動させる第１の往復動駆動機構と、上記追加の揺動軸および上記第１の方向のいずれに対しても直角である第２の方向に上記１対の刃を往復動させる第２の往復動駆動機構と、を備えている。
【０００９】
このような構成によれば、上記１対の刃をはさみのように用いつつ、上記包材に設定された切断線がたとえば折れ線状であっても、その屈曲点において、これを中心に揺動するように上記１対の刃を姿勢変更させることができる。したがって、上記１対の刃と上記包材とが不当に干渉することなく、たとえば折れ線状となった上記切断線に沿って上記包材を適切に切断することができる。さらに、折れ線の屈曲点の間隔をごく短い距離とすることにより、曲線状の切断線に沿って切断することが可能である。
【００１０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る切断ユニットの一例が用いられた製袋装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る切断ユニットの一例が用いられた製袋装置の一例を示す正面図である。
【図３】本発明に係る切断ユニットの一例を示す側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】本発明に係る切断ユニットの制御構成を示すシステム構成図である。
【図６】本発明に係る切断ユニットの一例によって切断される包材の一例を示す要部正面図である。
【図７】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図８】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図９】本発明に係る切断ユニットの一例による姿勢変更動作を説明する図である。
【図１０】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図１１】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図１２】本発明に係る切断ユニットの一例によって切断された包材から生成されたスパウト付きパウチ容器の一例を示す正面図である。
【図１３】本発明に係る切断ユニットの一例によって切断される包材、およびこの包材から生成されたスパウト付きパウチ容器の他の例を示す正面図である。
【図１４】従来の切断ユニットを用いて生成されたスパウト付きパウチ容器の一例を示す斜視図である。
【図１５】従来の切断ユニットによって切断される包材の一例を示す要部正面図である。
【図１６】従来の切断ユニットよって切断された包材から生成されたスパウト付きパウチ容器を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１および図２は、本発明に係る切断ユニットの一例が搭載された製袋装置を示している。本実施形態の製袋装置Ａは、包材送出ユニット１１、穴形成ユニット１２、折目線形成ユニット１３、折畳ユニット１４、スパウト装着ユニット１５、シールユニット１６、局部シールユニット１７、ボトム切断ユニット１８、切断ユニット３０、連続送りユニット２１、間欠送りユニット２２を備えている。スパウト装着ユニット１５、シールユニット１６、局部シールユニット１７、ボトム切断ユニット１８、切断ユニット３０、連続送りユニット２１、間欠送りユニット２２は、基台２５に載せられている。製袋装置Ａは、包材Ｆから図１２に示す複数のスパウト付きパウチ容器ＳＰを製造するために用いられる。スパウト付きパウチ容器ＳＰは、パウチＰおよびこれに取り付けられたスパウトＳを有している。
【００１４】
包材送出ユニット１１には、ロールＲが装てんされている。ロールＲには、長尺帯状の包材Ｆが巻かれている。包材Ｆは、たとえばプラスチックフィルムからなる。包材送出ユニット１１は、ロールＲから包材Ｆを順次送り出す。穴形成ユニット１２は、包材送出ユニット１１から送り出された包材Ｆに、複数の穴を形成する。これらの穴は、たとえばスパウトＳを取り付けるための穴、あるいはスパウト付きパウチ容器ＳＰの下端両側切り欠き部（図示略）を形成するための穴である。
【００１５】
折目線形成ユニット１３は、穴あけ形成された包材Ｆに、たとえば幅方向中央線と重なる位置に折目線を形成する。折畳ユニット１４は、折目線形成ユニット１３によって形成された折目線に沿って、包材Ｆを連続的に幅方向に折り畳む。
【００１６】
スパウト装着ユニット１５は、包材ＦにスパウトＳを装着するものであり、スパウト挿入仮接着部１５１、スパウト接着部１５２、およびスパウト冷却部１５３からなる。スパウト挿入仮接着部１５１は、包材Ｆのうち図１２に示すトップガセット部Ｐ２に相当する部分に形成された穴に、スパウトＳの本体部Ｓ１を挿入する動作と、スパウトＳのフランジ部Ｓ２を包材Ｆにヒートシールすることにより仮接着する動作とを行う。スパウト接着部１５２は、フランジ部Ｓ２と包材Ｆとを再度ヒートシールすることによりスパウトＳと包材Ｆとを本接着する。スパウト冷却部１５３は、包材Ｆのうちフランジ部Ｓ２にヒートシールされた部分を冷却する。
【００１７】
シールユニット１６は、包材Ｆの適所どうしをヒートシールするものであり、接着部１６１、冷却部１６２、および切断部１６３からなる。接着部１６１は、包材Ｆのうち図１２におけるトップガセット部Ｐ２の周縁に相当する部分と胴部Ｐ１の上端周縁に相当する部分とのヒートシール、ボトムガセット部Ｐ３の周縁に相当する部分と胴部Ｐ１の下端周縁に相当する部分とのヒートシール、包材Ｆを幅方向に横断する所定幅部分に対するヒートシール、を行う。冷却部１６２は、包材Ｆのうち接着部１６１によってヒートシールされた部分を冷却する。切断部１６３は、包材Ｆのうちトップガセット部Ｐ２がたとえば八角形状となるように不要部分を切断する。このように、シールユニット１６においては、包材Ｆの接着、冷却、切断が順次実行される。
【００１８】
局部シールユニット１７は、シール不良が発生しやすい部位に対してヒートシールを施すものであり、接着部１７１および冷却部１７２からなる。接着部１７１は、シール不良が発生しやすい、たとえば胴部Ｐ１の上端縁と側縁との境界部分や、胴部Ｐ１の下端縁と側縁との境界部分を局部的に再度ヒートシールする。冷却部１７２は、包材Ｆのうち接着部１７１によってヒートシールされた部分を冷却する。
【００１９】
ボトム切断ユニット１８は、局部シールユニット１７によって再度ヒートシールされた包材Ｆを部分的に切断する。より具体的には、ボトム切断ユニット１８は、包材Ｆのうちボトムガセット部Ｐ３の下端両側を円弧形状とするのに不要な部分を切断する。
【００２０】
切断ユニット３０は、ボトム切断ユニット１８から送られてくる包材Ｆを切断することにより長手方向において分割するためのものである。図３および図４に示すように切断ユニット３０は、１対の刃３１、開閉駆動機構３０Ａ、および姿勢変更駆動機構３０Ｂを備えている。各刃３１は、切断部３１１および操作部３１２を有している。切断部３１１は、他方の刃３１の切断部３１１と摺り合わされることにより、包材Ｆをせん断によって切断する部分である。１対の刃３１は、支持軸３３によって相対回転可能に支持されている。図３および図４に示す状態においては、１対の刃３１は、ｚ方向に延びる対称軸を挟んで対称な姿勢で開閉される。操作部３１２は、支持軸３３を挟んで切断部３１１と反対側に位置している。
【００２１】
開閉駆動機構３０Ａは、カムフォロア３２、凹状部材４６、連結ブラケット４５、２つのスライダ４４、スライドレール４３、２つのねじ軸４８、および開閉モータ４７を備えている。各刃３１の操作部３１２の下端部には、カムフォロア３２が取り付けられている。各カムフォロア３２は、凹状部材４６に収容されている。各凹状部材４６は、連結ブラケット４５を介してスライダ４４に取り付けられている。各スライダ４４は、ｙ方向に延びるスライドレール４３に嵌められており、スライドレール４３に対してｙ方向に往復動可能となっている。また、２つの連結ブラケット４５は、揺動ケース４１に設けられた開口４２を通過しており、かつ、それぞれの下方部分にｙ方向に貫通する雌ねじ穴が形成されている。２つの連結ブラケット４５の上記雌ねじ穴には、それぞれねじ軸４８が螺合されている。２つのねじ軸４８は、ｙ方向に延びており、互いに逆方向とされた雄ねじが形成されている。２つのねじ軸４８は、連結部材５１によって連結されており、それぞれの端部が軸受４９に回転可能に支持されている。図中右方のねじ軸４９は、ジョイント５２を介して開閉モータ４７に連結されている。開閉モータ４７は、揺動ケース４１に固定されている。
【００２２】
開閉モータ４７が回転すると、２つのねじ軸４８が回転する。２つのねじ軸４８には反対向きの雄ねじが形成されているため、連結ブラケット４５がｙ方向において互いに逆方向に移動する。これに伴い、２つのカムフォロア３２が接近または離間動することになる。２つの刃３１の操作部３１２どうしが互いに接近すると、切断部３１１どうしが離間する。一方、操作部３１２どうしが離間すると、切断部３１１どうしが接近する。したがって、開閉モータ４７の回転によって、２つの刃３１の切断部３１１を開閉することができる。
【００２３】
姿勢変更駆動機構３０Ｂは、揺動機構３０Ｃ、水平動駆動機構（第１の往復動駆動機構）３０Ｄ、および昇降動駆動機構（第２の往復動駆動機構）３０Ｅからなる。揺動機構３０Ｃは、揺動モータ５４および揺動軸５５を備えている。揺動軸５５は、本発明で言う追加の揺動軸に相当する。揺動ケース４１のｙ方向一端側部分は、揺動モータ５４に連結されている。揺動モータ５４は、水平動ブラケット６１に固定されている。揺動ケース４１のｙ方向他端側部分には、揺動軸５５が取り付けられている。これにより、揺動ケース４１は、水平動ブラケット６１に対してｙ方向に延びる回転軸周りに揺動可能に支持されている。揺動モータ５４を回転させることにより、揺動ケース４１を揺動軸５５を中心として揺動させることができる。揺動ケース４１の揺動に伴い、２つの刃３１も揺動軸５５を中心に揺動する。
【００２４】
水平動駆動機構３０Ｄは、４つのスライダ６３、２つのスライドレール６２、ねじ軸６５、および水平動モータ６４を備えている。水平動ブラケット６１の下面には、４つのスライダ６３が取り付けられている。このうち２つのスライダ６３は、図４における図中右方のスライドレール６２に嵌合しており、残りの２つのスライダ６３は、図中左方のスライドレール６２に嵌合している。２つのスライドレール６３は、図３に示すように、それぞれｘ方向に延びており、昇降ブラケット７１に固定されている。これにより、水平動ブラケット６１は、昇降ブラケット７１に対してｘ方向（本発明で言う第１の方向）に移動可能に支持されている。また、水平動ブラケッド６１には、ｘ方向に延びる雌ねじ穴（図示略）が形成されており、この雌ねじ穴にねじ軸６５が螺合されている。ねじ軸６５は、水平動モータ６４に連結されている。これにより、水平動モータ６４の回転によって、水平動ブラケット６１を昇降ブラケット７１に対してｘ方向に往復動させることができる。水平動ブラケット６１の水平往復動に伴い、２つの刃３１もｘ方向に往復動する。
【００２５】
昇降動駆動機構３０Ｅは、ねじロッド７２、２つの補助ロッド７３、ねじブラケット７４、補助ブラケット７５、および昇降モータ７６を備えている。昇降ブラケット７１には、ねじロッド７２の上端が連結されている。ねじロッド７２は、ｚ方向に延びており、雄ねじが形成されている。ねじロッド７２には、雌ねじが形成されたねじブラケット７４が螺合されている。ねじブラケット７４は、基台２５に対して固定されている。また、ねじロッド７２の下端は、昇降モータ７６に連結されている。昇降モータ７６は、基台２５に対して固定されている。昇降ブラケット７１には、２つの補助ロッド７３が取り付けられている。各補助ロッド７３は、補助ブラケット７５に対して摺動可能とされている。各補助ブラケット７５は、基台２５に固定されている。これにより、昇降モータ７６によって、昇降ブラケット７１が基台２５に対してｚ方向（本発明で言う第２の方向）に昇降動させることができる。昇降ブラケット７１の昇降動に伴い、２つの刃３１も昇降動する。
【００２６】
開閉モータ４７、揺動モータ５４、水平動モータ６４、および昇降モータ７６は、いずれもサーボモータであり、図５に示すように、モーションコントローラ８２に接続されている。モーションコントローラ８２は、複数のサーボモータを同期制御可能な制御機器であり、本実施形態においては、少なくとも４軸のサーボモータを同期制御可能である。したがって、開閉モータ４７、揺動モータ５４、水平動モータ６４、および昇降モータ７６は、モーションコントローラ８２によって、互いの動きが同期制御される。モーションコントローラ８２は、制御部８１に接続されている。制御部８１は、切断ユニット３０をはじめとする製袋装置Ａの各部の動作を制御するためのものであり、たとえばＣＰＵ、メモリ、各種インターフェースを備えている。
【００２７】
図１および図２に示すように、折畳ユニット１４とスパウト装着ユニット１５との間には、連続送りユニット２１が設けられている。連続送りユニット２１は、折り畳まれた包材Ｆを連続的に送り出す。局部シールユニット１７の下流側には、間欠送りユニット２２が設けられている。間欠送りユニット２２は、包材Ｆを間欠的に送り出す。連続送りユニット２１とスパウト装着ユニット１５との間には、ダンサーユニット２３が設けられている。ダンサーユニット２３は、間欠送りユニット２２が停止している間、連続送りユニット２１から送られてくる包材Ｆを一時的に蓄えておくためのものである。
【００２８】
次に、切断ユニット３０による切断動作について、以下に説明する。
【００２９】
図６は、切断ユニット３０に送られてきたときの包材Ｆを示している。この状態の包材Ｆは、間欠送りユニット２２によって間欠的に送られる。切断ユニット３０による切断は、間欠送りユニット２２の送り動作が停止している間に実行される。包材Ｆは、幅方向を横切るようにヒートシールされた複数の帯状部分がある。本実施形態においては、これらの帯状部分は、折れ線状とされている。この帯状部分のほぼ中央線上に、切断線ＣＬが設定される。切断線ＣＬも、折れ線状である。
【００３０】
まず、図７に示すように、切断ユニット３０においては、２つの刃３１が開閉モータ４７により開状態とされる。２つの切断部３１１の開口根元部分に包材Ｆの切断線ＣＬ開始部分が当てられる。この動作は、たとえば昇降モータ７６による上昇動、または開閉モータ４７による開閉動によってなされる。２つの切断部３１１と包材Ｆとが接している部分が、切断が行われる切断点ＣＰである。
【００３１】
２つの刃３１がｘｚ平面に沿った状態で、開閉モータ４７により２つの刃３１を閉じていく。これにより、２つの切断部３１１による切断が進行し、切断点ＣＰが、図７に示す位置から図８に示す位置までｚ方向へ移動する。本図に示した切断点ＣＰを境界として、切断線ＣＬは、屈曲している。このため、切断ユニット３０は、切断動作をいったん停止し、２つの刃３１の姿勢変更動作を行う。この姿勢変更は、切断点ＣＰを中心として２つの刃３１を傾ける動作である。
【００３２】
図９に示すように、切断ユニット３０の姿勢変更動作は、３つの動作を同期することによって達成される。図中左方に示した動作は、揺動モータ５４による揺動Ｍαである。この揺動Ｍαは、切断点ＣＰではなく揺動軸５５を中心としてなされる。揺動軸５５を中心とした揺動Ｍαの動作角度は、切断線ＣＬの屈曲角度と一致している。
【００３３】
次に、図中中央に示した動作は、水平動モータ６４による水平動Ｍｘである。この水平動Ｍｘは、２つの刃３１が揺動軸５５を中心として揺動させたときと、切断点ＣＰを中心として揺動させたときとに生じるｘ方向のずれを解消するためのものである。仮に、上述した揺動Ｍαを実行した後にこの水平動Ｍｘを実行すると、２つの刃３１のｘ方向位置が、切断点ＣＰを中心に揺動させた場合と一致する。
【００３４】
次に、図中右方に示した動作は、昇降モータ７６による昇降動Ｍｚである。この昇降動Ｍｚは、２つの刃３１が揺動軸５５を中心として揺動させたときと、切断点ＣＰを中心として揺動させたときとに生じるｚ方向のずれを解消するためのものである。仮に上述した揺動Ｍα（および水平動Ｍｘ）を実行した後にこの昇降動Ｍｚを実行すると、２つの刃３１のｚ方向位置が、切断点ＣＰを中心に揺動させた場合と一致する。
【００３５】
実際の切断ユニット３０の姿勢変更動作においては、モーションコントローラ８２による揺動モータ５４、水平動モータ６４、昇降モータ７６の同期制御によって、揺動Ｍα、水平動Ｍｘ、昇降動Ｍｚを同時に行う。たとえば、揺動モータ５４による揺動Ｍαを主動軸とし、水平動Ｍｘおよび昇降動Ｍｚを従動軸とする。そして、切断点ＣＰが包材Ｆ（あるは、基台２５）に対して動かないように、揺動Ｍαと水平動Ｍｘおよび昇降動Ｍｚとを同期制御しながら実行する。これにより、あたかも切断点ＣＰに揺動軸が存在するかのような揺動を２つの刃３１に与えることができる。
【００３６】
図８における切断点ＣＰを中心とした揺動を終えた後は、開閉モータ４７により、２つの刃３１をさらに閉じていく。これにより、２つの切断部３１１による切断が進行し、切断点ＣＰが、図８に示す位置から図１０に示す位置まで前進する。本図に示した切断点ＣＰを境界として、切断線ＣＬは、ふたたび屈曲している。このため、切断ユニット３０は、切断動作をふたたび停止し、２つの刃３１の姿勢変更動作を行う。この姿勢変更は、切断点ＣＰを中心として２つの刃３１を傾ける動作であり、上述したモーションコントローラ８２による同期制御によってなされる。
【００３７】
姿勢変更動作により、２つの刃３１をｘ方向に直立させた後は、切断動作を再開する。そして、切断点ＣＰが図１０に示す位置から図１１に示す位置に到達すると、切断動作が完了する。これにより、包材Ｆは、幅方向に切断され、長手方向に分断される。この切断と、間欠送りユニット２２による間欠送りとを交互に行うことにより、帯状の包材Ｆから図１２に示す複数のスパウト付きパウチ容器ＳＰが生成される。スパウト付きパウチ容器ＳＰは、その両側端縁が直線状ではなく、折れ線状となっている。
【００３８】
次に、切断ユニット３０の作用について説明する。
【００３９】
本実施形態によれば、１対の刃３１をはさみのように駆使することにより、包材Ｆを切断することができる。１対の刃３１による切断においては、開閉駆動機構３０Ａおよび姿勢変更駆動機構３０Ｂが、いずれも包材Ｆに対して下方に位置している。このため、開閉駆動機構３０Ａおよび姿勢変更駆動機構３０Ｂからの粉塵や油が包材Ｆに付着しにくい。とくに、製袋装置Ａが設置させる工場は、天井から床面に向かって気流制御が行われている場合が多く、粉塵や油は下方から舞い上がりにくい。したがって、スパウト付きパウチ容器ＳＰを清潔に保つのに有利であり、スパウト付きパウチ容器ＳＰを飲料や薬品の収容に用いる場合に特に適している。
【００４０】
また、１対の刃３１をはさみのように用いつつ、折れ線状に設定された切断線ＣＬの屈曲点において、これを中心に揺動するように１対の刃３１を姿勢変更させることができる。仮に、図８に示す切断点ＣＰ以外の点を中心として１対の刃３１を揺動させると、１対の刃３１と包材Ｆとが不当に干渉してしまい、包材Ｆに意図せぬしわや亀裂が発生するおそれがある。本実施形態によれば、姿勢変更駆動機構３０Ｂによって、１対の刃３１は、任意の位置にある切断点ＣＰを中心として揺動することにより姿勢変化することが可能である。したがって、１対の刃３１と包材Ｆとが不当に干渉することなく、折れ線状となった切断線ＣＬに沿って包材Ｆを適切に切断することができる。
【００４１】
モーションコントローラ８２によって互いに同期制御された揺動機構３０Ｃ、水平動駆動機構３０Ｄ、および昇降動駆動機構３０Ｅによって姿勢変更駆動機構３０Ｂを構成すれば、任意の切断点ＣＰを中心とした揺動を合理的に実現することができる。
【００４２】
図１３は、切断ユニット３０によって切断される包材Ｆの切断線ＣＬの他の例、およびこの切断によって生成されるスパウト付きパウチ容器ＳＰを示している。同図によくあらわれているように、この例においては、切断線ＣＬは、曲線として設定されている。このような切断線ＣＬは、上述した折れ線状の切断線ＣＬと比較して、個数が顕著に多く、かつ互いの間隔がごく短い多数の屈曲点を有する軌跡として設定される。すなわち、切断線ＣＬが実質的に曲線となる程度の個数の屈曲点が設定される。そして、切断ユニット３０による切断においては、図７〜図１１に示した切断制御（開閉モータ４７、揺動モータ５４、水平動モータ６４、および昇降モータ７６に対するモーションコントローラ８２による４軸制御）が連続的に行われる。
【００４３】
このような例によれは、図１３に示すように側縁の形状が曲線状とされたスパウト付きパウチ容器ＳＰを適切に製造することができる。
【００４４】
また、切断ユニット３０において、開閉モータ４７のトルクを監視することにより、異物混入や刃３１の切断部３１１の寿命診断を行うことが可能である。すなわち、１対の刃３１の切断動作を妨げるような異物が混入したときや、切断の繰り返しによって切断部３１１が摩耗したときには、１対の刃３１の切断抵抗が大きくなる。このため、切断作業を実現するために必要とされる開閉モータ４７のトルクが増大する。たとえば、開閉モータ４７の初期トルクに基づいて適切と想定される許容トルクを設定し、この許容トルクをしきい値とする。開閉モータ４７のトルクがこのしきい値を超えた場合には、異物が混入した、もしくは切断部３１１の寿命が到来したと判断することができる。
【００４５】
本発明に係る切断ユニットは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る切断ユニットの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ 製袋装置
ＳＰ スパウト付きパウチ容器
Ｆ 包材
Ｍα 揺動
Ｍｘ 水平動
Ｍｚ 昇降動
Ｓ スパウト
Ｓ１ 本体部
Ｓ２ フランジ部
Ｐ パウチ
Ｐ１ 胴部
Ｐ２ トップガセット部
Ｐ３ ボトムガセット部
Ｒ 包材ロール
１１ 包材送出ユニット
１２ 穴形成ユニット
１３ 折目線形成ユニット
１４ 折畳ユニット
１５ スパウト装着ユニット
１５１ スパウト挿入仮接着部
１５２ スパウト接着部
１５３ スパウト冷却部
１６ シールユニット
１６１ 接着部
１６２ 冷却部
１６３ 切断部
１７ 局部シールユニット
１７１ 接着部
１７２ 冷却部
１８ ボトム切断ユニット
２１ 連続送りユニット
２２ 間欠送りユニット
２３ アキュームユニット
２５ 基台
３０ 切断ユニット
３０Ａ 開閉駆動機構
３０Ｂ 姿勢変更駆動機構
３０Ｃ 揺動機構
３０Ｄ 水平動機構（第１の往復動駆動機構）
３０Ｅ 昇降動駆動機構（第２の往復動駆動機構）
３１ 刃
３１１ 切断部
３１２ 操作部
３２ カムフォロア
３３ 支持軸
４１ 揺動ケース
４２ 開口
４３ スライドレール
４４ スライダ
４５ 連結ブラケット
４６ 凹状部材
４７ 開閉モータ
４８ ねじ軸
４９ 軸受
５１ 連結部材
５２ ジョイント
５４ 揺動モータ
５５ （追加の）揺動軸
６１ 水平動ブラケット
６２ スライドレール
６３ スライダ
６４ 水平動モータ
６５ ねじ軸
７１ 昇降ブラケット
７２ ねじロッド
７３ 補助ロッド
７４ ねじブラケット
７５ 補助ブラケット
７６ 昇降モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、プラスチックフィルム製のパウチ容器を製袋する製袋装置に用いられる切断ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１４は、パウチ容器の一例を示している。同図に示されたスパウト付きパウチ容器ＳＰは、パウチＰ、およびこれに装着されたスパウトＳを有している。パウチＰは、たとえばプラスチックフィルム製であり、胴部Ｐ１、トップガセット部Ｐ２、およびボトムガセット部Ｐ３からなる。胴部Ｐ１は、両端縁がヒートシールされている。トップガセット部Ｐ２は、胴部Ｐ１の上端部にヒートシールされた部分であり、ボトムガセット部Ｐ３は、胴部Ｐ１の下端部にヒートシールされた部分である。スパウトＳは、本体部Ｓ１およびフランジ部Ｓ２を有している。フランジ部Ｓ２がトップガセット部Ｐ２に接着されることにより、スパウトＳは、パウチＰに装着されている。本体部Ｓ１は、たとえばねじ式の筒となっており、内容物を飲むときの飲み口として使用される。
【０００３】
スパウト付きパウチ容器ＳＰは、たとえば、図１５に示す包材Ｆから製造される（特許文献１参照）。包材Ｆは、帯状のプラスチックフィルム材料に対して折り曲げ加工およびヒートシール加工を施した上で、適所にスパウトＳが取り付けられたものである。この包材Ｆをたとえば製袋装置において送りながら、切断線ＣＬで切断することにより、図１６に示すように複数のスパウト付きパウチ容器ＳＰが得られる。この切断を行うための切断ユニットとしては、たとえば打ち抜きを用いた手法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、打ち抜きを用いた手法によると、打ち抜きに用いるダイセットの案内軸と軸受が、包材Ｆに近い高さに設けられる。この案内軸は、上記軸受との摩擦を繰り返すため、粉塵が発生しやすい。また、ダイセットとの潤滑に用いられる油が飛散する場合がある。これらの粉塵や油が包材Ｆに付着すると、スパウト付きパウチ容器Ｓに収容される飲料や薬品に粉塵や油が混入するおそれがある。また、パウチＰの両端縁形状を直線状以外のたとえば折れ線形状とする場合、その形状ごとに打ち抜きダイセットを用意することが強いられる。これは、装置コストを増大させるとともに、交換作業によって製造効率が低下してしまうことが懸念される。さらに、包材Ｆに対して駆動機構を下方に離間して配置できるはさみの原理を用いた機構によれば、粉塵や油が混入するおそれは少ない。しかしながら、このような機構によってたとえば折れ線形状の切断線を切断することは容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８−０９６３９２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、よりクリーンな環境を実現するとともに、様々なパウチ形状を実現することが可能な切断ユニットを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される切断ユニットは、帯状の包材から複数の容器を製造する製袋装置に用いられる切断ユニットであって、それぞれが切断部を有する１対の刃と、上記１対の刃の上記切断部どうしが対称軸を挟んで対称に開閉動可能となるように、上記１対の刃を回動可能に支持する、上記対称軸に対して直角である支持軸と、上記切断部を開閉動させる開閉駆動機構と、上記１対の刃の上記切断部どうしの任意の交差点を通り、かつ上記対称軸および上記支持軸のいずれに対しても直角である方向に延びる揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させることにより上記１対の刃の姿勢を変更する姿勢変更駆動機構と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記姿勢変更駆動機構は、上記支持軸に対して上記切断部とは反対側に離間した位置にあり、かつ上記揺動軸と平行である追加の揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させる揺動機構と、上記追加の揺動軸に対して直角である第１の方向に上記１対の刃を往復動させる第１の往復動駆動機構と、上記追加の揺動軸および上記第１の方向のいずれに対しても直角である第２の方向に上記１対の刃を往復動させる第２の往復動駆動機構と、を備えている。
【０００９】
このような構成によれば、上記１対の刃をはさみのように用いつつ、上記包材に設定された切断線がたとえば折れ線状であっても、その屈曲点において、これを中心に揺動するように上記１対の刃を姿勢変更させることができる。したがって、上記１対の刃と上記包材とが不当に干渉することなく、たとえば折れ線状となった上記切断線に沿って上記包材を適切に切断することができる。さらに、折れ線の屈曲点の間隔をごく短い距離とすることにより、曲線状の切断線に沿って切断することが可能である。
【００１０】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る切断ユニットの一例が用いられた製袋装置の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係る切断ユニットの一例が用いられた製袋装置の一例を示す正面図である。
【図３】本発明に係る切断ユニットの一例を示す側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】本発明に係る切断ユニットの制御構成を示すシステム構成図である。
【図６】本発明に係る切断ユニットの一例によって切断される包材の一例を示す要部正面図である。
【図７】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図８】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図９】本発明に係る切断ユニットの一例による姿勢変更動作を説明する図である。
【図１０】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図１１】本発明に係る切断ユニットの一例による切断動作を説明する図である。
【図１２】本発明に係る切断ユニットの一例によって切断された包材から生成されたスパウト付きパウチ容器の一例を示す正面図である。
【図１３】本発明に係る切断ユニットの一例によって切断される包材、およびこの包材から生成されたスパウト付きパウチ容器の他の例を示す正面図である。
【図１４】従来の切断ユニットを用いて生成されたスパウト付きパウチ容器の一例を示す斜視図である。
【図１５】従来の切断ユニットによって切断される包材の一例を示す要部正面図である。
【図１６】従来の切断ユニットよって切断された包材から生成されたスパウト付きパウチ容器を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１および図２は、本発明に係る切断ユニットの一例が搭載された製袋装置を示している。本実施形態の製袋装置Ａは、包材送出ユニット１１、穴形成ユニット１２、折目線形成ユニット１３、折畳ユニット１４、スパウト装着ユニット１５、シールユニット１６、局部シールユニット１７、ボトム切断ユニット１８、切断ユニット３０、連続送りユニット２１、間欠送りユニット２２を備えている。スパウト装着ユニット１５、シールユニット１６、局部シールユニット１７、ボトム切断ユニット１８、切断ユニット３０、連続送りユニット２１、間欠送りユニット２２は、基台２５に載せられている。製袋装置Ａは、包材Ｆから図１２に示す複数のスパウト付きパウチ容器ＳＰを製造するために用いられる。スパウト付きパウチ容器ＳＰは、パウチＰおよびこれに取り付けられたスパウトＳを有している。
【００１４】
包材送出ユニット１１には、ロールＲが装てんされている。ロールＲには、長尺帯状の包材Ｆが巻かれている。包材Ｆは、たとえばプラスチックフィルムからなる。包材送出ユニット１１は、ロールＲから包材Ｆを順次送り出す。穴形成ユニット１２は、包材送出ユニット１１から送り出された包材Ｆに、複数の穴を形成する。これらの穴は、たとえばスパウトＳを取り付けるための穴、あるいはスパウト付きパウチ容器ＳＰの下端両側切り欠き部（図示略）を形成するための穴である。
【００１５】
折目線形成ユニット１３は、穴あけ形成された包材Ｆに、たとえば幅方向中央線と重なる位置に折目線を形成する。折畳ユニット１４は、折目線形成ユニット１３によって形成された折目線に沿って、包材Ｆを連続的に幅方向に折り畳む。
【００１６】
スパウト装着ユニット１５は、包材ＦにスパウトＳを装着するものであり、スパウト挿入仮接着部１５１、スパウト接着部１５２、およびスパウト冷却部１５３からなる。スパウト挿入仮接着部１５１は、包材Ｆのうち図１２に示すトップガセット部Ｐ２に相当する部分に形成された穴に、スパウトＳの本体部Ｓ１を挿入する動作と、スパウトＳのフランジ部Ｓ２を包材Ｆにヒートシールすることにより仮接着する動作とを行う。スパウト接着部１５２は、フランジ部Ｓ２と包材Ｆとを再度ヒートシールすることによりスパウトＳと包材Ｆとを本接着する。スパウト冷却部１５３は、包材Ｆのうちフランジ部Ｓ２にヒートシールされた部分を冷却する。
【００１７】
シールユニット１６は、包材Ｆの適所どうしをヒートシールするものであり、接着部１６１、冷却部１６２、および切断部１６３からなる。接着部１６１は、包材Ｆのうち図１２におけるトップガセット部Ｐ２の周縁に相当する部分と胴部Ｐ１の上端周縁に相当する部分とのヒートシール、ボトムガセット部Ｐ３の周縁に相当する部分と胴部Ｐ１の下端周縁に相当する部分とのヒートシール、包材Ｆを幅方向に横断する所定幅部分に対するヒートシール、を行う。冷却部１６２は、包材Ｆのうち接着部１６１によってヒートシールされた部分を冷却する。切断部１６３は、包材Ｆのうちトップガセット部Ｐ２がたとえば八角形状となるように不要部分を切断する。このように、シールユニット１６においては、包材Ｆの接着、冷却、切断が順次実行される。
【００１８】
局部シールユニット１７は、シール不良が発生しやすい部位に対してヒートシールを施すものであり、接着部１７１および冷却部１７２からなる。接着部１７１は、シール不良が発生しやすい、たとえば胴部Ｐ１の上端縁と側縁との境界部分や、胴部Ｐ１の下端縁と側縁との境界部分を局部的に再度ヒートシールする。冷却部１７２は、包材Ｆのうち接着部１７１によってヒートシールされた部分を冷却する。
【００１９】
ボトム切断ユニット１８は、局部シールユニット１７によって再度ヒートシールされた包材Ｆを部分的に切断する。より具体的には、ボトム切断ユニット１８は、包材Ｆのうちボトムガセット部Ｐ３の下端両側を円弧形状とするのに不要な部分を切断する。
【００２０】
切断ユニット３０は、ボトム切断ユニット１８から送られてくる包材Ｆを切断することにより長手方向において分割するためのものである。図３および図４に示すように切断ユニット３０は、１対の刃３１、開閉駆動機構３０Ａ、および姿勢変更駆動機構３０Ｂを備えている。各刃３１は、切断部３１１および操作部３１２を有している。切断部３１１は、他方の刃３１の切断部３１１と摺り合わされることにより、包材Ｆをせん断によって切断する部分である。１対の刃３１は、支持軸３３によって相対回転可能に支持されている。図３および図４に示す状態においては、１対の刃３１は、ｚ方向に延びる対称軸を挟んで対称な姿勢で開閉される。操作部３１２は、支持軸３３を挟んで切断部３１１と反対側に位置している。
【００２１】
開閉駆動機構３０Ａは、カムフォロア３２、凹状部材４６、連結ブラケット４５、２つのスライダ４４、スライドレール４３、２つのねじ軸４８、および開閉モータ４７を備えている。各刃３１の操作部３１２の下端部には、カムフォロア３２が取り付けられている。各カムフォロア３２は、凹状部材４６に収容されている。各凹状部材４６は、連結ブラケット４５を介してスライダ４４に取り付けられている。各スライダ４４は、ｙ方向に延びるスライドレール４３に嵌められており、スライドレール４３に対してｙ方向に往復動可能となっている。また、２つの連結ブラケット４５は、揺動ケース４１に設けられた開口４２を通過しており、かつ、それぞれの下方部分にｙ方向に貫通する雌ねじ穴が形成されている。２つの連結ブラケット４５の上記雌ねじ穴には、それぞれねじ軸４８が螺合されている。２つのねじ軸４８は、ｙ方向に延びており、互いに逆方向とされた雄ねじが形成されている。２つのねじ軸４８は、連結部材５１によって連結されており、それぞれの端部が軸受４９に回転可能に支持されている。図中右方のねじ軸４９は、ジョイント５２を介して開閉モータ４７に連結されている。開閉モータ４７は、揺動ケース４１に固定されている。
【００２２】
開閉モータ４７が回転すると、２つのねじ軸４８が回転する。２つのねじ軸４８には反対向きの雄ねじが形成されているため、連結ブラケット４５がｙ方向において互いに逆方向に移動する。これに伴い、２つのカムフォロア３２が接近または離間動することになる。２つの刃３１の操作部３１２どうしが互いに接近すると、切断部３１１どうしが離間する。一方、操作部３１２どうしが離間すると、切断部３１１どうしが接近する。したがって、開閉モータ４７の回転によって、２つの刃３１の切断部３１１を開閉することができる。
【００２３】
姿勢変更駆動機構３０Ｂは、揺動機構３０Ｃ、水平動駆動機構（第１の往復動駆動機構）３０Ｄ、および昇降動駆動機構（第２の往復動駆動機構）３０Ｅからなる。揺動機構３０Ｃは、揺動モータ５４および揺動軸５５を備えている。揺動軸５５は、本発明で言う追加の揺動軸に相当する。揺動ケース４１のｙ方向一端側部分は、揺動モータ５４に連結されている。揺動モータ５４は、水平動ブラケット６１に固定されている。揺動ケース４１のｙ方向他端側部分には、揺動軸５５が取り付けられている。これにより、揺動ケース４１は、水平動ブラケット６１に対してｙ方向に延びる回転軸周りに揺動可能に支持されている。揺動モータ５４を回転させることにより、揺動ケース４１を揺動軸５５を中心として揺動させることができる。揺動ケース４１の揺動に伴い、２つの刃３１も揺動軸５５を中心に揺動する。
【００２４】
水平動駆動機構３０Ｄは、４つのスライダ６３、２つのスライドレール６２、ねじ軸６５、および水平動モータ６４を備えている。水平動ブラケット６１の下面には、４つのスライダ６３が取り付けられている。このうち２つのスライダ６３は、図４における図中右方のスライドレール６２に嵌合しており、残りの２つのスライダ６３は、図中左方のスライドレール６２に嵌合している。２つのスライドレール６３は、図３に示すように、それぞれｘ方向に延びており、昇降ブラケット７１に固定されている。これにより、水平動ブラケット６１は、昇降ブラケット７１に対してｘ方向（本発明で言う第１の方向）に移動可能に支持されている。また、水平動ブラケッド６１には、ｘ方向に延びる雌ねじ穴（図示略）が形成されており、この雌ねじ穴にねじ軸６５が螺合されている。ねじ軸６５は、水平動モータ６４に連結されている。これにより、水平動モータ６４の回転によって、水平動ブラケット６１を昇降ブラケット７１に対してｘ方向に往復動させることができる。水平動ブラケット６１の水平往復動に伴い、２つの刃３１もｘ方向に往復動する。
【００２５】
昇降動駆動機構３０Ｅは、ねじロッド７２、２つの補助ロッド７３、ねじブラケット７４、補助ブラケット７５、および昇降モータ７６を備えている。昇降ブラケット７１には、ねじロッド７２の上端が連結されている。ねじロッド７２は、ｚ方向に延びており、雄ねじが形成されている。ねじロッド７２には、雌ねじが形成されたねじブラケット７４が螺合されている。ねじブラケット７４は、基台２５に対して固定されている。また、ねじロッド７２の下端は、昇降モータ７６に連結されている。昇降モータ７６は、基台２５に対して固定されている。昇降ブラケット７１には、２つの補助ロッド７３が取り付けられている。各補助ロッド７３は、補助ブラケット７５に対して摺動可能とされている。各補助ブラケット７５は、基台２５に固定されている。これにより、昇降モータ７６によって、昇降ブラケット７１が基台２５に対してｚ方向（本発明で言う第２の方向）に昇降動させることができる。昇降ブラケット７１の昇降動に伴い、２つの刃３１も昇降動する。
【００２６】
開閉モータ４７、揺動モータ５４、水平動モータ６４、および昇降モータ７６は、いずれもサーボモータであり、図５に示すように、モーションコントローラ８２に接続されている。モーションコントローラ８２は、複数のサーボモータを同期制御可能な制御機器であり、本実施形態においては、少なくとも４軸のサーボモータを同期制御可能である。したがって、開閉モータ４７、揺動モータ５４、水平動モータ６４、および昇降モータ７６は、モーションコントローラ８２によって、互いの動きが同期制御される。モーションコントローラ８２は、制御部８１に接続されている。制御部８１は、切断ユニット３０をはじめとする製袋装置Ａの各部の動作を制御するためのものであり、たとえばＣＰＵ、メモリ、各種インターフェースを備えている。
【００２７】
図１および図２に示すように、折畳ユニット１４とスパウト装着ユニット１５との間には、連続送りユニット２１が設けられている。連続送りユニット２１は、折り畳まれた包材Ｆを連続的に送り出す。局部シールユニット１７の下流側には、間欠送りユニット２２が設けられている。間欠送りユニット２２は、包材Ｆを間欠的に送り出す。連続送りユニット２１とスパウト装着ユニット１５との間には、ダンサーユニット２３が設けられている。ダンサーユニット２３は、間欠送りユニット２２が停止している間、連続送りユニット２１から送られてくる包材Ｆを一時的に蓄えておくためのものである。
【００２８】
次に、切断ユニット３０による切断動作について、以下に説明する。
【００２９】
図６は、切断ユニット３０に送られてきたときの包材Ｆを示している。この状態の包材Ｆは、間欠送りユニット２２によって間欠的に送られる。切断ユニット３０による切断は、間欠送りユニット２２の送り動作が停止している間に実行される。包材Ｆは、幅方向を横切るようにヒートシールされた複数の帯状部分がある。本実施形態においては、これらの帯状部分は、折れ線状とされている。この帯状部分のほぼ中央線上に、切断線ＣＬが設定される。切断線ＣＬも、折れ線状である。
【００３０】
まず、図７に示すように、切断ユニット３０においては、２つの刃３１が開閉モータ４７により開状態とされる。２つの切断部３１１の開口根元部分に包材Ｆの切断線ＣＬ開始部分が当てられる。この動作は、たとえば昇降モータ７６による上昇動、または開閉モータ４７による開閉動によってなされる。２つの切断部３１１と包材Ｆとが接している部分が、切断が行われる切断点ＣＰである。
【００３１】
２つの刃３１がｘｚ平面に沿った状態で、開閉モータ４７により２つの刃３１を閉じていく。これにより、２つの切断部３１１による切断が進行し、切断点ＣＰが、図７に示す位置から図８に示す位置までｚ方向へ移動する。本図に示した切断点ＣＰを境界として、切断線ＣＬは、屈曲している。このため、切断ユニット３０は、切断動作をいったん停止し、２つの刃３１の姿勢変更動作を行う。この姿勢変更は、切断点ＣＰを中心として２つの刃３１を傾ける動作である。
【００３２】
図９に示すように、切断ユニット３０の姿勢変更動作は、３つの動作を同期することによって達成される。図中左方に示した動作は、揺動モータ５４による揺動Ｍαである。この揺動Ｍαは、切断点ＣＰではなく揺動軸５５を中心としてなされる。揺動軸５５を中心とした揺動Ｍαの動作角度は、切断線ＣＬの屈曲角度と一致している。
【００３３】
次に、図中中央に示した動作は、水平動モータ６４による水平動Ｍｘである。この水平動Ｍｘは、２つの刃３１が揺動軸５５を中心として揺動させたときと、切断点ＣＰを中心として揺動させたときとに生じるｘ方向のずれを解消するためのものである。仮に、上述した揺動Ｍαを実行した後にこの水平動Ｍｘを実行すると、２つの刃３１のｘ方向位置が、切断点ＣＰを中心に揺動させた場合と一致する。
【００３４】
次に、図中右方に示した動作は、昇降モータ７６による昇降動Ｍｚである。この昇降動Ｍｚは、２つの刃３１が揺動軸５５を中心として揺動させたときと、切断点ＣＰを中心として揺動させたときとに生じるｚ方向のずれを解消するためのものである。仮に上述した揺動Ｍα（および水平動Ｍｘ）を実行した後にこの昇降動Ｍｚを実行すると、２つの刃３１のｚ方向位置が、切断点ＣＰを中心に揺動させた場合と一致する。
【００３５】
実際の切断ユニット３０の姿勢変更動作においては、モーションコントローラ８２による揺動モータ５４、水平動モータ６４、昇降モータ７６の同期制御によって、揺動Ｍα、水平動Ｍｘ、昇降動Ｍｚを同時に行う。たとえば、揺動モータ５４による揺動Ｍαを主動軸とし、水平動Ｍｘおよび昇降動Ｍｚを従動軸とする。そして、切断点ＣＰが包材Ｆ（あるは、基台２５）に対して動かないように、揺動Ｍαと水平動Ｍｘおよび昇降動Ｍｚとを同期制御しながら実行する。これにより、あたかも切断点ＣＰに揺動軸が存在するかのような揺動を２つの刃３１に与えることができる。
【００３６】
図８における切断点ＣＰを中心とした揺動を終えた後は、開閉モータ４７により、２つの刃３１をさらに閉じていく。これにより、２つの切断部３１１による切断が進行し、切断点ＣＰが、図８に示す位置から図１０に示す位置まで前進する。本図に示した切断点ＣＰを境界として、切断線ＣＬは、ふたたび屈曲している。このため、切断ユニット３０は、切断動作をふたたび停止し、２つの刃３１の姿勢変更動作を行う。この姿勢変更は、切断点ＣＰを中心として２つの刃３１を傾ける動作であり、上述したモーションコントローラ８２による同期制御によってなされる。
【００３７】
姿勢変更動作により、２つの刃３１をｘ方向に直立させた後は、切断動作を再開する。そして、切断点ＣＰが図１０に示す位置から図１１に示す位置に到達すると、切断動作が完了する。これにより、包材Ｆは、幅方向に切断され、長手方向に分断される。この切断と、間欠送りユニット２２による間欠送りとを交互に行うことにより、帯状の包材Ｆから図１２に示す複数のスパウト付きパウチ容器ＳＰが生成される。スパウト付きパウチ容器ＳＰは、その両側端縁が直線状ではなく、折れ線状となっている。
【００３８】
次に、切断ユニット３０の作用について説明する。
【００３９】
本実施形態によれば、１対の刃３１をはさみのように駆使することにより、包材Ｆを切断することができる。１対の刃３１による切断においては、開閉駆動機構３０Ａおよび姿勢変更駆動機構３０Ｂが、いずれも包材Ｆに対して下方に位置している。このため、開閉駆動機構３０Ａおよび姿勢変更駆動機構３０Ｂからの粉塵や油が包材Ｆに付着しにくい。とくに、製袋装置Ａが設置させる工場は、天井から床面に向かって気流制御が行われている場合が多く、粉塵や油は下方から舞い上がりにくい。したがって、スパウト付きパウチ容器ＳＰを清潔に保つのに有利であり、スパウト付きパウチ容器ＳＰを飲料や薬品の収容に用いる場合に特に適している。
【００４０】
また、１対の刃３１をはさみのように用いつつ、折れ線状に設定された切断線ＣＬの屈曲点において、これを中心に揺動するように１対の刃３１を姿勢変更させることができる。仮に、図８に示す切断点ＣＰ以外の点を中心として１対の刃３１を揺動させると、１対の刃３１と包材Ｆとが不当に干渉してしまい、包材Ｆに意図せぬしわや亀裂が発生するおそれがある。本実施形態によれば、姿勢変更駆動機構３０Ｂによって、１対の刃３１は、任意の位置にある切断点ＣＰを中心として揺動することにより姿勢変化することが可能である。したがって、１対の刃３１と包材Ｆとが不当に干渉することなく、折れ線状となった切断線ＣＬに沿って包材Ｆを適切に切断することができる。
【００４１】
モーションコントローラ８２によって互いに同期制御された揺動機構３０Ｃ、水平動駆動機構３０Ｄ、および昇降動駆動機構３０Ｅによって姿勢変更駆動機構３０Ｂを構成すれば、任意の切断点ＣＰを中心とした揺動を合理的に実現することができる。
【００４２】
図１３は、切断ユニット３０によって切断される包材Ｆの切断線ＣＬの他の例、およびこの切断によって生成されるスパウト付きパウチ容器ＳＰを示している。同図によくあらわれているように、この例においては、切断線ＣＬは、曲線として設定されている。このような切断線ＣＬは、上述した折れ線状の切断線ＣＬと比較して、個数が顕著に多く、かつ互いの間隔がごく短い多数の屈曲点を有する軌跡として設定される。すなわち、切断線ＣＬが実質的に曲線となる程度の個数の屈曲点が設定される。そして、切断ユニット３０による切断においては、図７〜図１１に示した切断制御（開閉モータ４７、揺動モータ５４、水平動モータ６４、および昇降モータ７６に対するモーションコントローラ８２による４軸制御）が連続的に行われる。
【００４３】
このような例によれは、図１３に示すように側縁の形状が曲線状とされたスパウト付きパウチ容器ＳＰを適切に製造することができる。
【００４４】
また、切断ユニット３０において、開閉モータ４７のトルクを監視することにより、異物混入や刃３１の切断部３１１の寿命診断を行うことが可能である。すなわち、１対の刃３１の切断動作を妨げるような異物が混入したときや、切断の繰り返しによって切断部３１１が摩耗したときには、１対の刃３１の切断抵抗が大きくなる。このため、切断作業を実現するために必要とされる開閉モータ４７のトルクが増大する。たとえば、開閉モータ４７の初期トルクに基づいて適切と想定される許容トルクを設定し、この許容トルクをしきい値とする。開閉モータ４７のトルクがこのしきい値を超えた場合には、異物が混入した、もしくは切断部３１１の寿命が到来したと判断することができる。
【００４５】
本発明に係る切断ユニットは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る切断ユニットの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ 製袋装置
ＳＰ スパウト付きパウチ容器
Ｆ 包材
Ｍα 揺動
Ｍｘ 水平動
Ｍｚ 昇降動
Ｓ スパウト
Ｓ１ 本体部
Ｓ２ フランジ部
Ｐ パウチ
Ｐ１ 胴部
Ｐ２ トップガセット部
Ｐ３ ボトムガセット部
Ｒ 包材ロール
１１ 包材送出ユニット
１２ 穴形成ユニット
１３ 折目線形成ユニット
１４ 折畳ユニット
１５ スパウト装着ユニット
１５１ スパウト挿入仮接着部
１５２ スパウト接着部
１５３ スパウト冷却部
１６ シールユニット
１６１ 接着部
１６２ 冷却部
１６３ 切断部
１７ 局部シールユニット
１７１ 接着部
１７２ 冷却部
１８ ボトム切断ユニット
２１ 連続送りユニット
２２ 間欠送りユニット
２３ アキュームユニット
２５ 基台
３０ 切断ユニット
３０Ａ 開閉駆動機構
３０Ｂ 姿勢変更駆動機構
３０Ｃ 揺動機構
３０Ｄ 水平動機構（第１の往復動駆動機構）
３０Ｅ 昇降動駆動機構（第２の往復動駆動機構）
３１ 刃
３１１ 切断部
３１２ 操作部
３２ カムフォロア
３３ 支持軸
４１ 揺動ケース
４２ 開口
４３ スライドレール
４４ スライダ
４５ 連結ブラケット
４６ 凹状部材
４７ 開閉モータ
４８ ねじ軸
４９ 軸受
５１ 連結部材
５２ ジョイント
５４ 揺動モータ
５５ （追加の）揺動軸
６１ 水平動ブラケット
６２ スライドレール
６３ スライダ
６４ 水平動モータ
６５ ねじ軸
７１ 昇降ブラケット
７２ ねじロッド
７３ 補助ロッド
７４ ねじブラケット
７５ 補助ブラケット
７６ 昇降モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の包材から複数の容器を製造する製袋装置に用いられる切断ユニットであって、
それぞれが切断部を有する１対の刃と、
上記１対の刃の上記切断部どうしが対称軸を挟んで対称に開閉動可能となるように、上記１対の刃を回動可能に支持する、上記対称軸に対して直角である支持軸と、
上記切断部を開閉動させる開閉駆動機構と、
上記１対の刃の上記切断部どうしの任意の交差点を通り、かつ上記対称軸および上記支持軸のいずれに対しても直角である方向に延びる揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させることにより上記１対の刃の姿勢を変更する姿勢変更駆動機構と、
を備えることを特徴とする、切断ユニット。
【請求項２】
上記姿勢変更駆動機構は、上記支持軸に対して上記切断部とは反対側に離間した位置にあり、かつ上記揺動軸と平行である追加の揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させる揺動機構と、上記追加の揺動軸に対して直角である第１の方向に上記１対の刃を往復動させる第１の往復動駆動機構と、上記追加の揺動軸および上記第１の方向のいずれに対しても直角である第２の方向に上記１対の刃を往復動させる第２の往復動駆動機構と、を備えている、請求項１に記載の切断ユニット。
【請求項１】
帯状の包材から複数の容器を製造する製袋装置に用いられる切断ユニットであって、
それぞれが切断部を有する１対の刃と、
上記１対の刃の上記切断部どうしが対称軸を挟んで対称に開閉動可能となるように、上記１対の刃を回動可能に支持する、上記対称軸に対して直角である支持軸と、
上記切断部を開閉動させる開閉駆動機構と、
上記１対の刃の上記切断部どうしの任意の交差点を通り、かつ上記対称軸および上記支持軸のいずれに対しても直角である方向に延びる揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させることにより上記１対の刃の姿勢を変更する姿勢変更駆動機構と、
を備えることを特徴とする、切断ユニット。
【請求項２】
上記姿勢変更駆動機構は、上記支持軸に対して上記切断部とは反対側に離間した位置にあり、かつ上記揺動軸と平行である追加の揺動軸を中心として上記１対の刃を揺動させる揺動機構と、上記追加の揺動軸に対して直角である第１の方向に上記１対の刃を往復動させる第１の往復動駆動機構と、上記追加の揺動軸および上記第１の方向のいずれに対しても直角である第２の方向に上記１対の刃を往復動させる第２の往復動駆動機構と、を備えている、請求項１に記載の切断ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−６３３０（Ｐ２０１２−６３３０Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６０１９（Ｐ２０１０−１４６０１９）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００２３８００５）株式会社フジシールインターナショナル (641)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００２３８００５）株式会社フジシールインターナショナル (641)
【Ｆターム（参考）】
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