包装機の横シール装置
【課題】安価な方法で、非回転側から複数の振動素子それぞれの両極に電力を供給することができる包装機の横シール装置を提供する。
【解決手段】横シール機構１７では、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂと、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａとが旋回しながら筒状フィルムＦｍを搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールを行なう。第１ホーン５１ａは、複数の振動素子５１１が連結された状態で第１回転体５０ａに取り付けられている。第２ホーン５２ｂは、複数の振動素子５２１が連結された状態で第２回転体５０ｂに取り付けられている。さらに、第１回転体５０ａには、複数のトランス１１１が取り付けられ、複数の振動素子５１１それぞれに駆動電圧を供給する。同様に、第２回転体５０ｂにも、複数のトランス１１２が取り付けられ、複数の振動素子５２１それぞれに駆動電圧を供給する。
【解決手段】横シール機構１７では、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂと、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａとが旋回しながら筒状フィルムＦｍを搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールを行なう。第１ホーン５１ａは、複数の振動素子５１１が連結された状態で第１回転体５０ａに取り付けられている。第２ホーン５２ｂは、複数の振動素子５２１が連結された状態で第２回転体５０ｂに取り付けられている。さらに、第１回転体５０ａには、複数のトランス１１１が取り付けられ、複数の振動素子５１１それぞれに駆動電圧を供給する。同様に、第２回転体５０ｂにも、複数のトランス１１２が取り付けられ、複数の振動素子５２１それぞれに駆動電圧を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装機の横シール装置に関し、特に、搬送されてくる包材が筒状に成形され、その内部に被包装物が充填された後に超音波シール機構によって横シールされる包装機の横シール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（ＷＯ２００７／０１２９１７Ａ１）には、超音波シール機構によって包材を横シールするシール装置が開示されている。このシール装置では、１対の回転体それぞれに超音波用のホーンとアンビルとが取り付けられており、ホーンとアンビルとが回転しながら筒状包材をその搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
なお、回転するホーンとアンビルのうち、ホーン側には複数の振動素子が連結されており、各振動素子には非回転側から電力が供給される。しかしながら、特許文献１にはその点についての詳細な記載はない。
【０００４】
本発明の課題は、安価な方法で、非回転側から複数の振動素子それぞれの両極に電力を供給することができる包装機の横シール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る包装機の横シール装置は、超音波シール用のホーンとアンビルとが旋回しながら包材を搬送方向と交差する方向に沿って挟み横シールを行なう、包装機の横シール装置であって、一対の回転体と、複数の振動素子と、複数のトランスとを備えている。一対の回転体には、ホーンとアンビルとが配置される。複数の振動素子は、ホーンに連結されてホーンに振動エネルギーを伝える。複数のトランスは、ホーンが配置される回転体に取り付けられ、複数の振動素子それぞれに駆動電圧を供給する。
【０００６】
この横シール装置では、例えば、１つの２極型スリップリングを介して複数のトランスの一次側巻き線に電力供給することによって、２次側に接続された複数の振動素子全てに電力を供給することができるので、スリップリングの極が低減され低コストの横シール装置が実現される。
【０００７】
本発明の第２観点に係る包装機の横シール装置は、第１観点に係る包装機の横シール装置であって、複数のトランスの一次側巻き線への電力供給が、スリップリングを介して行なわれる。
【０００８】
この横シール装置では、回転する複数のトランスの１次側巻き線に対し、非回転側から簡単な構成で電力を供給することができる。
【０００９】
本発明の第３観点に係る包装機の横シール装置は、第２観点に係る包装機の横シール装置であって、複数のトランスの一次側巻き線が直列に接続されている。
【００１０】
この横シール装置では、複数のトランスの一次側巻き線が直列に接続されているので、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型スリップリングだけで対応できる。
【００１１】
本発明の第４観点に係る包装機の横シール装置は、第２観点に係る包装機の横シール装置であって、スリップリングが、水銀式スリップリングである。
【００１２】
この横シール装置では、ブラシ式スリップリングを使用したものとの対比において、水銀式スリップリングはメンテナンスフリーで安価なうえに、高速回転に対応可能であり、使い勝手がよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の横シール装置では、例えば、１つの２極型スリップリングを介して複数のトランスの一次側巻き線に電力供給することによって、２次側に接続された複数の振動素子全てに電力を供給することができるので、スリップリングの極が低減され低コストの横シール装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る包装機１の斜視図。
【図２】包装機の製袋包装ユニット５の概略構成を示す斜視図。
【図３】横シール機構１７の側面図。
【図４】ホーンとアンビルの軌跡の側面図。
【図５】第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの斜視図。
【図６】第１回転体５０ａに取り付けられた第１ホーン５１ａおよびその周辺部材の斜視図。
【図７】共振体５１３の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図。
【図８】第１回転体５０ａのトランス搭載部の斜視図。
【図９】第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図。
【図１０】第１変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図。
【図１１】第２変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
（１）包装機１の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る包装機１の斜視図である。また、図２は、包装機の製袋包装ユニット５の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２において、包装機１は、組合せ計量機２、製袋包装ユニット５及びフィルム供給ユニット６を備えている。
【００１７】
組合せ計量機２は、被包装物を計量し所定の合計重量になるよう排出する。製袋包装ユニット５は、被包装物の袋詰めを行う本体部分である。フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５に袋となるフィルムＦを供給する。
【００１８】
また、製袋包装ユニット５の前面には操作スイッチ類７が配置されている。操作スイッチ類７を操作する作業者が視認できる位置には、操作状態を示すタッチパネル式ディスプレイ８が配置されている。
【００１９】
組合せ計量機２、製袋包装ユニット５及びフィルム供給ユニット６は、操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８から入力された操作および設定に従って制御される。なお、操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される制御部（図示せず）に接続されており、その制御部が組合せ計量機２および製袋包装ユニット５に設置されている各種センサから必要な情報を取り込み、その情報を各種制御において利用する。
【００２０】
（２）詳細構成
（２−１）組合せ計量機２
組合せ計量機２は、製袋包装ユニット５の上部に配置されており、商品Ｃを計量ホッパで計量した後、これらの計量値を所定の合計重量になるように組み合わせて順次排出する。
【００２１】
（２−２）フィルム供給ユニット６
フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５の成形機構１３に対してシート状のフィルムＦを供給するユニットであって、製袋包装ユニット５に隣接して設けられている。また、フィルム供給ユニット６にはフィルムＦが巻かれたロールがセットされ、このロールからフィルムＦが繰り出される。
【００２２】
（２−３）製袋包装ユニット５
製袋包装ユニット５は、成形機構１３と、プルダウンベルト機構１４と、縦シール機構１５と、横シール機構１７と、横方向駆動機構５５とで構成されている。
【００２３】
成形機構１３は、シート状で送られてくるフィルムＦを筒状に成形する。プルダウンベルト機構１４は、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｍとよぶ）を下方に搬送する。縦シール機構１５は、筒状フィルムＦｍの重ね合わせ部分（合せ目）を縦方向にシールする。
【００２４】
横シール機構１７は、筒状フィルムＦｍを横方向にシールすることで袋の上下端を封止する。横方向駆動機構５５は、横シール機構１７を往復運動させる。
【００２５】
これらの機構は支持フレーム１２によって支えられている。その支持フレーム１２の周囲は、ケーシング９によって覆われている。
【００２６】
（２−３−１）成形機構１３
成形機構１３は、チューブ１３ｂと、フォーマ１３ａとを有している。チューブ１３ｂは、筒形状の部材であり、上下端が開口している。このチューブ１３ｂの上端の開口部には、組合せ計量機２で計量された商品Ｃが投入される。フォーマ１３ａは、チューブ１３ｂを取り囲むように配置されている。フィルムロールから繰り出されてきたシート状のフィルムＦは、フォーマ１３ａとチューブ１３ｂとの間を通るときに筒状に成形される。成形機構１３のチューブ１３ｂやフォーマ１３ａは、製造する袋の大きさに応じて取り替えることができる。
【００２７】
（２−３−２）プルダウンベルト機構１４
図２に示すように、プルダウンベルト機構１４は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍを吸着して下方に連続搬送する機構であって、チューブ１３ｂを挟んで左右両側にそれぞれベルト１４ｃが設けられている。プルダウンベルト機構１４では、吸着機能を有するベルト１４ｃが駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって回転し、筒状フィルムＦｍを下方に運ぶ。なお、図２においては、駆動ローラ１４ａ等を回転させるローラ駆動モータの図示を省略している。
【００２８】
（２−３−３）縦シール機構１５
縦シール機構１５は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍの重なり部分（合せ目）を一定の圧力でチューブ１３ｂに押しつけながら縦に超音波シールする機構である。縦シール機構１５は、チューブ１３ｂの正面側に位置しており、チューブ１３ｂに近づけたり遠ざけたりするための駆動装置（図示せず）も備えている。
【００２９】
（２−３−４）横シール機構１７
図３は横シール機構１７の側面図である。また、図４はホーンとアンビルとの軌跡の側面図である。図４において、横シール機構１７は、第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂを有している。なお、図３における筒状フィルムＦｍの左側に位置する方を第１回転体５０ａ、右側に位置する方を第２回転体５０ｂとする。
【００３０】
第１回転体５０ａには超音波シール用の第１ホーン５１ａが、第２回転体５０ｂには超音波用の第１アンビル５１ｂが取り付けられており、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとをＤ字状に旋回させながら（例えば、図４の点線で示すホーンとアンビルとの軌跡を参照）、筒状フィルムＦｍを挟み込む。
【００３１】
第１ホーン５１ａには３つの振動素子５１１（図５参照）がシール方向に沿って並ぶように連結されており、この３つの振動素子５１１よって第１ホーン５１ａのシール面が振動し、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとによって挟み込まれた筒状フィルムＦｍの一部がシールされる。
【００３２】
また、第１回転体５０ａの回転軸回りに第１ホーン５１ａから１８０°離れた位置に第２アンビル５２ａが配置され、第２回転体５０ｂの回転軸回りに第１アンビル５１ｂから１８０°離れた位置に第２ホーン５２ｂが配置されている。
【００３３】
第２ホーン５２ｂにも３つの振動素子５２１（図５参照）がシール方向に沿って並ぶように連結されており、この３つの振動素子５２１よって第２ホーン５２ｂのシール面が振動し、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとによって挟み込まれた筒状フィルムＦｍの一部がシールされる。
【００３４】
なお、振動素子５１１及び振動素子５２１それぞれの数量は、３つに限定されるものではなく、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂそれぞれの幅が狭い場合は、２つで構成されることも可能である。
【００３５】
また、図４に示すように、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂとは別に固定された場所に、フィルム検知センサ５９が配置されている。フィルム検知センサ５９には、光電センサや、超音波センサなどが適用される。
【００３６】
なお、フィルム検知センサ５９は、必ずしも第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂとは別に固定された場所に配置される必要はなく、第１ホーン５１ａ側および第１アンビル５１ｂ側それぞれに配置されてもよい。その際、フィルム検知センサ５９及びそのセンサ信号の受信機は、第１ホーン５１ａを支持する構造体および第１アンビル５１ｂを支持する構造体それぞれに搭載される。
【００３７】
第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂによるシール段階において、加圧動作に入る直前に筒状フィルムＦｍの有無を確認する。フィルム検知センサ５９のセンサ信号から筒状フィルムＦｍが無いと判断されたとき、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとの隙間が保たれたまま旋回動作するように調節される。それゆえ、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが接触によって破損するような事態は、回避される。
【００３８】
なお、図４には記載していないが、フィルム検知センサ５９及びそのセンサ信号の受信機は、第２ホーン５２ｂを支持する構造体および第２アンビル５２ａを支持する構造体それぞれにも搭載されており、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとが接触によって破損するような事態は回避される。
【００３９】
第１回転体５０ａと第２回転体５０ｂは、駆動モータ（図示せず）によって軸Ｃ１，Ｃ２を中心に回転する。すなわち、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとは軸Ｃ１を中心として、第１アンビル５１ｂと第２ホーン５２ｂとは軸Ｃ２を中心として回転する。
【００４０】
また、図３において、第１回転体５０ａは第１水平移動板６１ａに、第２回転体５０ｂは第２水平移動板６１ｂに支持されている。第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂは、図３に示す横方向駆動機構５５によって互いに近接又は離反する。横方向駆動機構５５は、ボールねじ８０ａ、第１ナット８１、第２ナット８２、第３連結ロッド８５、及び第４連結ロッド８６を有している。
【００４１】
ボールねじ８０ａは、サーボモータ８０（図３参照）によって回転する。第１ナット８１及び第２ナット８２は、ボールねじ８０ａに螺合する。１対の第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａ及び第２水平移動板６１ｂの移動方向に沿って設けられている。第４連結ロッド８６は、第３連結ロッド８５と平行に設けられている。
【００４２】
また、第３連結ロッド８５の先端は第２水平移動板６１ｂの側端面に固定されている。なお、第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａをスライド自在に貫通している。第４連結ロッド８６の先端は第１水平移動板６１ａの側端面に固定されている。
【００４３】
また、ボールねじ８０ａにおいては、第１ナット８１が螺合する部分と、第２ナット８２が螺合する部分とは、互いに逆ねじになっている。
【００４４】
上記の横方向駆動機構５５によって、ボールねじ８０ａが回転することにより、第１水平移動板６１ａ及び第２水平移動板６１ｂが互いに近接したり、離反したりすることが可能となる。
【００４５】
なお、第１水平移動板６１ａから、図３の紙面と垂直方向に所定距離はなれた位置に、もう１つの第１水平移動板６２ａが設けられており、第１水平移動板６１ａと同じ動作をする。同じく、第２水平移動板６１ｂから、図３の紙面と垂直方向に所定距離はなれた位置に、もう１つの第２水平移動板６２ｂが設けられており、第２水平移動板６１ｂと同じ動作をする。
【００４６】
（３）横シール機構１７の詳細構成
（３−１）第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂ
図５は、第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの斜視図である。図５において、第１回転体５０ａは、旋回中心Ｃ１を中心として回転する旋回軸９４及び旋回軸９５と、旋回軸９４に相対回転可能に支持されているレバー９１ｄ及びレバー９２ｄと、旋回軸９５に相対回転可能に支持されているレバー９１ｅ及びレバー９２ｅを含む。
【００４７】
第１ホーン５１ａは、一端がレバー９１ｄの先端に、他端がレバー９１ｅの先端によって支持されており、レバー９１ｄ及びレバー９１ｅが旋回中心Ｃ１を中心として回転するときに共に回転する。
【００４８】
また、第２アンビル５２ａは、一端がレバー９２ｄの先端に、他端がレバー９２ｅの先端によって支持されており、レバー９２ｄ及びレバー９２ｅが旋回中心Ｃ１を中心として回転するときに共に回転する。
【００４９】
第２回転体５０ｂは、旋回中心Ｃ２を中心として回転する旋回軸９６及び旋回軸９７と、旋回軸９６に相対回転可能に支持されているレバー９１ｆ及びレバー９２ｆと、旋回軸９７に相対回転可能に支持されているレバー９１ｇ及びレバー９２ｇを含む。
【００５０】
第１アンビル５１ｂは、一端がレバー９１ｆの先端に、他端がレバー９１ｇの先端によって支持されており、レバー９１ｆ及びレバー９１ｇが旋回中心Ｃ２を中心として回転するときに共に回転する。
【００５１】
また、第２ホーン５２ｂは、一端がレバー９２ｆの先端に、他端がレバー９２ｇの先端によって支持されており、レバー９２ｆ及びレバー９２ｇが旋回中心Ｃ２を中心として回転するときに共に回転する。
【００５２】
第１ホーン５１ａは、筒状フィルムＦｍの幅寸法より長く延び、３つの振動素子５１１がシール方向に沿って並ぶように連結されており、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとに挟み込まれた筒状フィルムＦｍが第１ホーン５１ａの振動によって超音波シールされるようになっている。
【００５３】
また、第２ホーン５２ｂは、筒状フィルムＦｍの幅寸法より長く延び、３つの振動素子５２１がシール方向に沿って並ぶように連結されており、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとに挟み込まれた筒状フィルムＦｍが第２ホーン５２ｂの振動によって超音波シールされるようになっている。
【００５４】
また、旋回軸９４は第１水平移動板６１ａに、旋回軸９５は第１水平移動板６２ａ（図３の奥側）に、旋回軸９６は第２水平移動板６１ｂ、旋回軸９７は第２水平移動板６２ｂ（図３の奥側）に軸支されている。そして、図３に示す横方向駆動機構５５によって、第１水平移動板６１ａ，６２ａが互いに同じ動きをし、第２水平移動板６１ｂ，６２ｂが互いに同じ動きをする。
【００５５】
（３−２）第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂの取り付け構造
図６は、第１回転体５０ａに取り付けられた第１ホーン５１ａおよびその周辺部材の斜視図である。図６において、第１ホーン５１ａ、３つの振動素子５１１、及び４つの円柱状の共振体５１３が１つのユニットとして組み立てられている。説明の便宜上、このユニットをホーンユニット５１と呼ぶ。
【００５６】
３つの振動素子５１１は第１ホーン５１ａの後方にシール方向に沿って等間隔で並ぶように連結されている。そして、共振体５１３が、振動素子５１１を両側から挟むように隣接する位置で第１ホーン５１ａに連結されている。
【００５７】
図７は、共振体５１３の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図である。図７において、本実施形態では、共振体５１３の長軸方向の中央に超音波振動の節が位置しており、この節近傍を保持して第１回転体５０ａの固定することによって、第１ホーン５１ａの安定した駆動を実現している。
【００５８】
具体的には、共振体５１３外周の超音波振動の節位置から径方向にフランジ５１３ａが突出しており、このフランジ５１３ａを介してホーンユニット５１が第１回転体５０ａに固定される。
【００５９】
フランジ５１３ａはパッキン５３１によって側面方向から挟まれている。さらに、フランジ５１３ａ及びパッキン５３１は、ブロック５３３によって覆われている。そして、ブロック５３３の外周面は保持部５１５によって上下から挟まれている。また、ブロック５３３の両側面の一方には保持部５１５が対峙し、他方には保持板５１９が対峙し、保持部５１５と保持板５１９とはブロック５３３を両側から挟むようにネジ止めされている。
【００６０】
さらに、この保持部５１５が固定部５１７にネジ止めされている。固定部５１７は、板状の部材であり、保持部５１５は固定部５１７の後端にネジ止めされている。なお、固定部５１７の後端とは、第１ホーン５１ａから遠い側の端である。
【００６１】
なお、本実施形態では、フランジ５１３ａと保持部５１５とはパッキン５３１及びブロック５３３を介して連結されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、パッキン５３１及びブロック５３３を介在させずに、フランジ５１３ａの外周面を保持部５１５によって上下から挟み、フランジ５１３ａの両面の一方には保持部５１５を対峙させ、他方には保持板５１９を対峙させ、保持部５１５と保持板５１９とでフランジ５１３ａを両面から挟むようにネジ止めする、という構成でもよい。
【００６２】
説明の便宜上、共振体５１３、保持部５１５及び固定部５１７をまとめて固定部材５１０と呼ぶ。なお、図５の第１回転体５０ａ側および図６では、固定部材５１０から固定部５１７が外されているので、具体的形状は、図５の第２回転体５０ｂ側を参照されたい。
【００６３】
図５及び図７に示す通り、固定部材５１０は、ホーンユニット５１を超音波振動の節近傍で、その回転方向前方側および後方側の両側で把持して第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂそれぞれに固定する。それゆえ、各振動素子の後方に固定部材５１０が占有する空間は小さく、装置の大型化が抑制される。
【００６４】
一般に、振動素子５１１の長さは、第１ホーン５１ａを振動させる波長に対応させているので、任意に変えられるものではない。それゆえ、必要なパワーを確保するには振動素子５１１の長さが大きくなり、横シール装置が大型化する傾向にある。特に、生産性（横シールの速度）を上げる目的で２対のホーン＆アンビルが交互に筒状フィルムＦｍを挟んで超音波シールするようにした場合、装置がさらに大型化する。
【００６５】
本実施形態では、既に説明の通り、第１回転体５０ａの回転軸回りに第１ホーン５１ａから１８０°離れた位置に第２アンビル５２ａが配置され、第２回転体５０ｂの回転軸回りに第１アンビル５１ｂから１８０°離れた位置に第２ホーン５２ｂが配置されている。その結果、１つの回転体に占有空間の大きいホーンと占有空間の小さいアンビルとが互いに必要空間を補うように配置されるので、装置の大型化が抑制されている。
【００６６】
第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとは、或いは、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとは、旋回しながら近づき、筒状フィルムＦｍを挟んだ位置から筒状フィルムＦｍを挟んだまま旋回方向に沿って直線的に進行することによって筒状フィルムＦｍに横シールを行い、その後に互いに離れる方向に旋回する。この動作は、一定のシール時間が確保されるので、シールが確実に行なわれる。
【００６７】
また、図４に示すように、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが、或いは、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとが、筒状フィルムＦｍを挟み始める点で旋回運動から直線運動へ変換され、筒状フィルムＦｍから離れる点で直線運動から旋回運動へ変換される、いわゆるＤモーションを行う。
【００６８】
本実施形態の第１回転体５０ａでは、第１ホーン５１ａは軸受機構によって、一端がレバー９１ｄの先端に、他端がレバー９１ｅの先端に振れ自在に支持されている。また、第２アンビル５２ａも軸受機構によって、一端がレバー９２ｄの先端に、他端がレバー９２ｅの先端に振れ自在に支持されている。
【００６９】
同様に、第２回転体５０ｂでは、第１アンビル５１ｂは軸受機構によって、一端がレバー９１ｆの先端に、他端がレバー９１ｇの先端に振れ自在に支持されている。また、第２ホーン５２ｂも軸受機構によって、一端がレバー９２ｆの先端に、他端がレバー９２ｇの先端に振れ自在に支持されている。
【００７０】
その結果、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂのシール面を平面で構成し、且つ、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａのシール面を平面で構成することができる。
【００７１】
なお、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂの振れが、固定部材５１０の後端で増幅されるが、その振れを許容できるだけの空間が第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの周囲に確保されているので、他の部位と干渉することは防止される。
【００７２】
（３−３）電力供給部
第１回転体５０ａの旋回中心Ｃ１の延長上には、第１スリップリング１０１が設けられている。また、第２回転体５０ｂの旋回中心Ｃ２の延長上にも、第２スリップリング１０２が設けられている。
【００７３】
第１スリップリング１０１及び第２スリップリング１０２は、回転導体と固定された導体との間を連続的に電気的に接続する導電回転リングであり、第１スリップリング１０１は、第１回転体５０ａと共に回転する振動素子５１１に電力を供給し、第２スリップリング１０２は、第２回転体５０ｂと共に回転する振動素子５２１に電力を供給する。
【００７４】
一般に、複数の振動素子にスリップリングを介して電力が供給される場合、各振動素子の両極に電力を供給するため複数極に対応可能なスリップリングが必要なるが、メンテナンスフリーで安価なうえに、高耐圧、且つ高速対応可能な水銀型式スリップリングは、２極タイプしか現存しない。
【００７５】
そこで、本実施形態では、第１回転体５０ａに３つのトランス１１１を搭載し、１つの第１スリップリング１０１と各振動素子５１１との間にトランス１１１を介在させた。そして、３つのトランス１１１の一次側巻き線を直列に接続して２極とし、そこに２極タイプの第１スリップリング１０１を介して電力を供給する。そして、２次側では巻き線ごとに振動素子５１１を対応させ、独立した駆動電圧を供給するようにしている。
【００７６】
図８は、第１回転体５０ａのトランス搭載部の斜視図である。図８において、３つのトランス１１１は、板状のトランスホルダ１２１に保持されている。トランスホルダ１２１の対向する長辺それぞれの中央からアーム１３１が旋回中心Ｃ１と平行に延びている。２つのアーム１３１の端部は、板状のスリップリングホルダ１４１を両端から挟むように固定している。スリップリングホルダ１４１には、旋回中心Ｃ１と同心の孔が予め設けられており、その孔の第１スリップリング１０１が保持されている。このような構成によって、非回転側から第１スリップリング１０１を介して回転する３つのトランス１１１に電力を供給している。
【００７７】
なお、第２回転体５０ｂ側の第２スリップリング１０２、３つのトランス１１２、トランスホルダ１２２、アーム１３２、及びスリップリングホルダ１４２の構成も第１回転体５０ａ側と同様であるので、説明は省略する。
【００７８】
図９は、第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。図９に示すように、複数のトランス１１１の一次側巻き線が直列に接続されているので、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型スリップリング、つまり第１スリップリング１０１だけで対応できる。なお、第２回転体５０ｂ側の第２スリップリング１０２、３つのトランス１１２、及び３つの振動素子５２１の構成も第１回転体５０ａ側と同様であるので、説明は省略する。
【００７９】
（３−４）切断機構
切断機構は、第１アンビル５１ｂ及び第２アンビル５２ａの先端部に設けられたカッター７２と、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂに設けられたスライド溝７３とによって構成されている。カッター７２は、筒状フィルムＦｍをシールするタイミングに合わせて、エアシリンダなどの駆動機構によってスライド溝７３に向かって前進させられる。このとき、シール部分の幅方向のほぼ中心位置にカッター７２が押し当てられるので、シールされた部分が切断される。この結果、袋は１個ずつ分割されてシュートコンベア１９（図１参照）に排出される。
【００８０】
（４）包装機１の動作
以下、包装機１の一連の動作について説明する。組合せ計量機２で計量された被包装物（以後、商品Ｃとよぶ）は、チューブ１３ｂの上開口端に順次投下される。このとき、チューブ１３ｂの外周は、商品Ｃを包装するための筒状フィルムＦｍで覆われている。
【００８１】
商品Ｃは、チューブ１３ｂを通過し、チューブ１３ｂの下開口端から排出される。下開口端の下方では、先行して第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが筒状フィルムＦｍを挟んで横シールしており、袋の上部および後続の袋の底部が形成されている。
【００８２】
商品Ｃは、底部がシールされて待機している筒状フィルムＦｍに充填され、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとがその上方を挟んで横シールし、袋の上部および後続の袋の底部を形成する。横シール部は、シールの直後にその中央が切断されて、商品Ｃが詰まった袋が完成する。
【００８３】
（５）特徴
（５−１）
横シール機構１７では、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂと、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａとが旋回しながら筒状フィルムＦｍを搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールを行なう。第１ホーン５１ａは、複数の振動素子５１１が連結された状態で第１回転体５０ａに取り付けられている。第２ホーン５２ｂは、複数の振動素子５２１が連結された状態で第２回転体５０ｂに取り付けられている。さらに、第１回転体５０ａには、複数のトランス１１１が取り付けられ、複数の振動素子５１１それぞれに駆動電圧を供給する。同様に、第２回転体５０ｂにも、複数のトランス１１２が取り付けられ、複数の振動素子５２１それぞれに駆動電圧を供給する。
【００８４】
（５−２）
なお、第１回転体５０ａ側では、複数のトランス１１１の一次側巻き線は直列に接続されることによって、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型の第１スリップリング１０１だけで対応できるようになっている。同様に、第２回転体５０ｂ側でも、複数のトランス１１２の一次側巻き線は直列に接続されることによって、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型の第２スリップリング１０２だけで対応できるようになっている。
【００８５】
このため、この横シール機構１７では、１つの２極型のスリップリングを介して複数のトランスの一次側巻き線に電力供給することによって、２次側に接続された複数の振動素子全てに電力を供給することができる。それゆえ、スリップリングの極が低減され低コストである。
【００８６】
（５−３）
第１スリップリング１０１及び第２スリップリング１０２は、水銀式スリップリングであるので、ブラシ式スリップリングを使用したものとの対比において、水銀式スリップリングメンテナンスフリーで安価なうえに、高速回転に対応可能であり、使い勝手がよい。
【００８７】
（６）変形例
ここでは、上記実施形態では、複数のトランス１１１の一次側巻き線が直列に接続されているが、それに限定されるものではない。以下に、図面を参照しながら他の接続例について説明する。
【００８８】
（６−１）第１変形例
図１０は、第１変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。図１０において、スリップリング１０１の一方の極から延びる配線は途中から３つの分岐配線として並列に分岐し、分岐点から振動素子５１１の一方の入力端子との間には、トランス１１１の一次巻線およびコンデンサ１１３が直列に接続されている。３つのトランス１１１それぞれの二次巻線は直列に接続されている。また、振動素子５１１の他方の入力端子は、スリップリング１０１の他方の極と繋がっている。
【００８９】
（６−２）第２変形例
図１１は、第２変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。図１１において、スリップリング１０１の一方の極から延びる配線は途中から３つの分岐配線として並列に分岐している。また、その極から分岐点までの間にコンデンサ１１５が直列に接続されている。さらに、分岐点から振動素子５１１の一方の入力端子との間にはトランス１１１の一次巻線が直列に接続されている。その他は、第１変形例と同様である。
【００９０】
第１変形例との違いは、第１変形例における３つのコンデンサ１１３が、第２変形例では１つのコンデンサ１１５で代用される。それゆえ、コンデンサ１１５の容量は、コンデンサ１１３の容量の３倍に相当する。なお、コンデンサ１１５は、回転側に設けられているが、非回転側に設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように本発明によれば、１つの回転体に搭載された複数の振動素子への電力供給が１つのスリップリングだけを介して行なわれるので、装置が大型化せず、且つ低コストである。それゆえ、包装機の横シール装置に限らず、複数の電動アクチュエータを搭載した回転物への電力供給、或いは信号送信に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１７ 横シール機構
５０ａ 第１回転体
５０ｂ 第２回転体
５１ａ 第１ホーン
５１ｂ 第１アンビル
５２ａ 第２アンビル
５２ｂ 第２ホーン
１０１ 第１スリップリング
１０２ 第２スリップリング
１１１、１１２ トランス
５１１ 振動素子
５２１ 振動素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０１２９１７Ａ１
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装機の横シール装置に関し、特に、搬送されてくる包材が筒状に成形され、その内部に被包装物が充填された後に超音波シール機構によって横シールされる包装機の横シール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（ＷＯ２００７／０１２９１７Ａ１）には、超音波シール機構によって包材を横シールするシール装置が開示されている。このシール装置では、１対の回転体それぞれに超音波用のホーンとアンビルとが取り付けられており、ホーンとアンビルとが回転しながら筒状包材をその搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
なお、回転するホーンとアンビルのうち、ホーン側には複数の振動素子が連結されており、各振動素子には非回転側から電力が供給される。しかしながら、特許文献１にはその点についての詳細な記載はない。
【０００４】
本発明の課題は、安価な方法で、非回転側から複数の振動素子それぞれの両極に電力を供給することができる包装機の横シール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る包装機の横シール装置は、超音波シール用のホーンとアンビルとが旋回しながら包材を搬送方向と交差する方向に沿って挟み横シールを行なう、包装機の横シール装置であって、一対の回転体と、複数の振動素子と、複数のトランスとを備えている。一対の回転体には、ホーンとアンビルとが配置される。複数の振動素子は、ホーンに連結されてホーンに振動エネルギーを伝える。複数のトランスは、ホーンが配置される回転体に取り付けられ、複数の振動素子それぞれに駆動電圧を供給する。
【０００６】
この横シール装置では、例えば、１つの２極型スリップリングを介して複数のトランスの一次側巻き線に電力供給することによって、２次側に接続された複数の振動素子全てに電力を供給することができるので、スリップリングの極が低減され低コストの横シール装置が実現される。
【０００７】
本発明の第２観点に係る包装機の横シール装置は、第１観点に係る包装機の横シール装置であって、複数のトランスの一次側巻き線への電力供給が、スリップリングを介して行なわれる。
【０００８】
この横シール装置では、回転する複数のトランスの１次側巻き線に対し、非回転側から簡単な構成で電力を供給することができる。
【０００９】
本発明の第３観点に係る包装機の横シール装置は、第２観点に係る包装機の横シール装置であって、複数のトランスの一次側巻き線が直列に接続されている。
【００１０】
この横シール装置では、複数のトランスの一次側巻き線が直列に接続されているので、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型スリップリングだけで対応できる。
【００１１】
本発明の第４観点に係る包装機の横シール装置は、第２観点に係る包装機の横シール装置であって、スリップリングが、水銀式スリップリングである。
【００１２】
この横シール装置では、ブラシ式スリップリングを使用したものとの対比において、水銀式スリップリングはメンテナンスフリーで安価なうえに、高速回転に対応可能であり、使い勝手がよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の横シール装置では、例えば、１つの２極型スリップリングを介して複数のトランスの一次側巻き線に電力供給することによって、２次側に接続された複数の振動素子全てに電力を供給することができるので、スリップリングの極が低減され低コストの横シール装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る包装機１の斜視図。
【図２】包装機の製袋包装ユニット５の概略構成を示す斜視図。
【図３】横シール機構１７の側面図。
【図４】ホーンとアンビルの軌跡の側面図。
【図５】第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの斜視図。
【図６】第１回転体５０ａに取り付けられた第１ホーン５１ａおよびその周辺部材の斜視図。
【図７】共振体５１３の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図。
【図８】第１回転体５０ａのトランス搭載部の斜視図。
【図９】第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図。
【図１０】第１変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図。
【図１１】第２変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１６】
（１）包装機１の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る包装機１の斜視図である。また、図２は、包装機の製袋包装ユニット５の概略構成を示す斜視図である。図１及び図２において、包装機１は、組合せ計量機２、製袋包装ユニット５及びフィルム供給ユニット６を備えている。
【００１７】
組合せ計量機２は、被包装物を計量し所定の合計重量になるよう排出する。製袋包装ユニット５は、被包装物の袋詰めを行う本体部分である。フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５に袋となるフィルムＦを供給する。
【００１８】
また、製袋包装ユニット５の前面には操作スイッチ類７が配置されている。操作スイッチ類７を操作する作業者が視認できる位置には、操作状態を示すタッチパネル式ディスプレイ８が配置されている。
【００１９】
組合せ計量機２、製袋包装ユニット５及びフィルム供給ユニット６は、操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８から入力された操作および設定に従って制御される。なお、操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される制御部（図示せず）に接続されており、その制御部が組合せ計量機２および製袋包装ユニット５に設置されている各種センサから必要な情報を取り込み、その情報を各種制御において利用する。
【００２０】
（２）詳細構成
（２−１）組合せ計量機２
組合せ計量機２は、製袋包装ユニット５の上部に配置されており、商品Ｃを計量ホッパで計量した後、これらの計量値を所定の合計重量になるように組み合わせて順次排出する。
【００２１】
（２−２）フィルム供給ユニット６
フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５の成形機構１３に対してシート状のフィルムＦを供給するユニットであって、製袋包装ユニット５に隣接して設けられている。また、フィルム供給ユニット６にはフィルムＦが巻かれたロールがセットされ、このロールからフィルムＦが繰り出される。
【００２２】
（２−３）製袋包装ユニット５
製袋包装ユニット５は、成形機構１３と、プルダウンベルト機構１４と、縦シール機構１５と、横シール機構１７と、横方向駆動機構５５とで構成されている。
【００２３】
成形機構１３は、シート状で送られてくるフィルムＦを筒状に成形する。プルダウンベルト機構１４は、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｍとよぶ）を下方に搬送する。縦シール機構１５は、筒状フィルムＦｍの重ね合わせ部分（合せ目）を縦方向にシールする。
【００２４】
横シール機構１７は、筒状フィルムＦｍを横方向にシールすることで袋の上下端を封止する。横方向駆動機構５５は、横シール機構１７を往復運動させる。
【００２５】
これらの機構は支持フレーム１２によって支えられている。その支持フレーム１２の周囲は、ケーシング９によって覆われている。
【００２６】
（２−３−１）成形機構１３
成形機構１３は、チューブ１３ｂと、フォーマ１３ａとを有している。チューブ１３ｂは、筒形状の部材であり、上下端が開口している。このチューブ１３ｂの上端の開口部には、組合せ計量機２で計量された商品Ｃが投入される。フォーマ１３ａは、チューブ１３ｂを取り囲むように配置されている。フィルムロールから繰り出されてきたシート状のフィルムＦは、フォーマ１３ａとチューブ１３ｂとの間を通るときに筒状に成形される。成形機構１３のチューブ１３ｂやフォーマ１３ａは、製造する袋の大きさに応じて取り替えることができる。
【００２７】
（２−３−２）プルダウンベルト機構１４
図２に示すように、プルダウンベルト機構１４は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍを吸着して下方に連続搬送する機構であって、チューブ１３ｂを挟んで左右両側にそれぞれベルト１４ｃが設けられている。プルダウンベルト機構１４では、吸着機能を有するベルト１４ｃが駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって回転し、筒状フィルムＦｍを下方に運ぶ。なお、図２においては、駆動ローラ１４ａ等を回転させるローラ駆動モータの図示を省略している。
【００２８】
（２−３−３）縦シール機構１５
縦シール機構１５は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍの重なり部分（合せ目）を一定の圧力でチューブ１３ｂに押しつけながら縦に超音波シールする機構である。縦シール機構１５は、チューブ１３ｂの正面側に位置しており、チューブ１３ｂに近づけたり遠ざけたりするための駆動装置（図示せず）も備えている。
【００２９】
（２−３−４）横シール機構１７
図３は横シール機構１７の側面図である。また、図４はホーンとアンビルとの軌跡の側面図である。図４において、横シール機構１７は、第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂを有している。なお、図３における筒状フィルムＦｍの左側に位置する方を第１回転体５０ａ、右側に位置する方を第２回転体５０ｂとする。
【００３０】
第１回転体５０ａには超音波シール用の第１ホーン５１ａが、第２回転体５０ｂには超音波用の第１アンビル５１ｂが取り付けられており、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとをＤ字状に旋回させながら（例えば、図４の点線で示すホーンとアンビルとの軌跡を参照）、筒状フィルムＦｍを挟み込む。
【００３１】
第１ホーン５１ａには３つの振動素子５１１（図５参照）がシール方向に沿って並ぶように連結されており、この３つの振動素子５１１よって第１ホーン５１ａのシール面が振動し、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとによって挟み込まれた筒状フィルムＦｍの一部がシールされる。
【００３２】
また、第１回転体５０ａの回転軸回りに第１ホーン５１ａから１８０°離れた位置に第２アンビル５２ａが配置され、第２回転体５０ｂの回転軸回りに第１アンビル５１ｂから１８０°離れた位置に第２ホーン５２ｂが配置されている。
【００３３】
第２ホーン５２ｂにも３つの振動素子５２１（図５参照）がシール方向に沿って並ぶように連結されており、この３つの振動素子５２１よって第２ホーン５２ｂのシール面が振動し、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとによって挟み込まれた筒状フィルムＦｍの一部がシールされる。
【００３４】
なお、振動素子５１１及び振動素子５２１それぞれの数量は、３つに限定されるものではなく、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂそれぞれの幅が狭い場合は、２つで構成されることも可能である。
【００３５】
また、図４に示すように、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂとは別に固定された場所に、フィルム検知センサ５９が配置されている。フィルム検知センサ５９には、光電センサや、超音波センサなどが適用される。
【００３６】
なお、フィルム検知センサ５９は、必ずしも第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂとは別に固定された場所に配置される必要はなく、第１ホーン５１ａ側および第１アンビル５１ｂ側それぞれに配置されてもよい。その際、フィルム検知センサ５９及びそのセンサ信号の受信機は、第１ホーン５１ａを支持する構造体および第１アンビル５１ｂを支持する構造体それぞれに搭載される。
【００３７】
第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂによるシール段階において、加圧動作に入る直前に筒状フィルムＦｍの有無を確認する。フィルム検知センサ５９のセンサ信号から筒状フィルムＦｍが無いと判断されたとき、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとの隙間が保たれたまま旋回動作するように調節される。それゆえ、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが接触によって破損するような事態は、回避される。
【００３８】
なお、図４には記載していないが、フィルム検知センサ５９及びそのセンサ信号の受信機は、第２ホーン５２ｂを支持する構造体および第２アンビル５２ａを支持する構造体それぞれにも搭載されており、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとが接触によって破損するような事態は回避される。
【００３９】
第１回転体５０ａと第２回転体５０ｂは、駆動モータ（図示せず）によって軸Ｃ１，Ｃ２を中心に回転する。すなわち、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとは軸Ｃ１を中心として、第１アンビル５１ｂと第２ホーン５２ｂとは軸Ｃ２を中心として回転する。
【００４０】
また、図３において、第１回転体５０ａは第１水平移動板６１ａに、第２回転体５０ｂは第２水平移動板６１ｂに支持されている。第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂは、図３に示す横方向駆動機構５５によって互いに近接又は離反する。横方向駆動機構５５は、ボールねじ８０ａ、第１ナット８１、第２ナット８２、第３連結ロッド８５、及び第４連結ロッド８６を有している。
【００４１】
ボールねじ８０ａは、サーボモータ８０（図３参照）によって回転する。第１ナット８１及び第２ナット８２は、ボールねじ８０ａに螺合する。１対の第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａ及び第２水平移動板６１ｂの移動方向に沿って設けられている。第４連結ロッド８６は、第３連結ロッド８５と平行に設けられている。
【００４２】
また、第３連結ロッド８５の先端は第２水平移動板６１ｂの側端面に固定されている。なお、第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａをスライド自在に貫通している。第４連結ロッド８６の先端は第１水平移動板６１ａの側端面に固定されている。
【００４３】
また、ボールねじ８０ａにおいては、第１ナット８１が螺合する部分と、第２ナット８２が螺合する部分とは、互いに逆ねじになっている。
【００４４】
上記の横方向駆動機構５５によって、ボールねじ８０ａが回転することにより、第１水平移動板６１ａ及び第２水平移動板６１ｂが互いに近接したり、離反したりすることが可能となる。
【００４５】
なお、第１水平移動板６１ａから、図３の紙面と垂直方向に所定距離はなれた位置に、もう１つの第１水平移動板６２ａが設けられており、第１水平移動板６１ａと同じ動作をする。同じく、第２水平移動板６１ｂから、図３の紙面と垂直方向に所定距離はなれた位置に、もう１つの第２水平移動板６２ｂが設けられており、第２水平移動板６１ｂと同じ動作をする。
【００４６】
（３）横シール機構１７の詳細構成
（３−１）第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂ
図５は、第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの斜視図である。図５において、第１回転体５０ａは、旋回中心Ｃ１を中心として回転する旋回軸９４及び旋回軸９５と、旋回軸９４に相対回転可能に支持されているレバー９１ｄ及びレバー９２ｄと、旋回軸９５に相対回転可能に支持されているレバー９１ｅ及びレバー９２ｅを含む。
【００４７】
第１ホーン５１ａは、一端がレバー９１ｄの先端に、他端がレバー９１ｅの先端によって支持されており、レバー９１ｄ及びレバー９１ｅが旋回中心Ｃ１を中心として回転するときに共に回転する。
【００４８】
また、第２アンビル５２ａは、一端がレバー９２ｄの先端に、他端がレバー９２ｅの先端によって支持されており、レバー９２ｄ及びレバー９２ｅが旋回中心Ｃ１を中心として回転するときに共に回転する。
【００４９】
第２回転体５０ｂは、旋回中心Ｃ２を中心として回転する旋回軸９６及び旋回軸９７と、旋回軸９６に相対回転可能に支持されているレバー９１ｆ及びレバー９２ｆと、旋回軸９７に相対回転可能に支持されているレバー９１ｇ及びレバー９２ｇを含む。
【００５０】
第１アンビル５１ｂは、一端がレバー９１ｆの先端に、他端がレバー９１ｇの先端によって支持されており、レバー９１ｆ及びレバー９１ｇが旋回中心Ｃ２を中心として回転するときに共に回転する。
【００５１】
また、第２ホーン５２ｂは、一端がレバー９２ｆの先端に、他端がレバー９２ｇの先端によって支持されており、レバー９２ｆ及びレバー９２ｇが旋回中心Ｃ２を中心として回転するときに共に回転する。
【００５２】
第１ホーン５１ａは、筒状フィルムＦｍの幅寸法より長く延び、３つの振動素子５１１がシール方向に沿って並ぶように連結されており、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとに挟み込まれた筒状フィルムＦｍが第１ホーン５１ａの振動によって超音波シールされるようになっている。
【００５３】
また、第２ホーン５２ｂは、筒状フィルムＦｍの幅寸法より長く延び、３つの振動素子５２１がシール方向に沿って並ぶように連結されており、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとに挟み込まれた筒状フィルムＦｍが第２ホーン５２ｂの振動によって超音波シールされるようになっている。
【００５４】
また、旋回軸９４は第１水平移動板６１ａに、旋回軸９５は第１水平移動板６２ａ（図３の奥側）に、旋回軸９６は第２水平移動板６１ｂ、旋回軸９７は第２水平移動板６２ｂ（図３の奥側）に軸支されている。そして、図３に示す横方向駆動機構５５によって、第１水平移動板６１ａ，６２ａが互いに同じ動きをし、第２水平移動板６１ｂ，６２ｂが互いに同じ動きをする。
【００５５】
（３−２）第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂの取り付け構造
図６は、第１回転体５０ａに取り付けられた第１ホーン５１ａおよびその周辺部材の斜視図である。図６において、第１ホーン５１ａ、３つの振動素子５１１、及び４つの円柱状の共振体５１３が１つのユニットとして組み立てられている。説明の便宜上、このユニットをホーンユニット５１と呼ぶ。
【００５６】
３つの振動素子５１１は第１ホーン５１ａの後方にシール方向に沿って等間隔で並ぶように連結されている。そして、共振体５１３が、振動素子５１１を両側から挟むように隣接する位置で第１ホーン５１ａに連結されている。
【００５７】
図７は、共振体５１３の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図である。図７において、本実施形態では、共振体５１３の長軸方向の中央に超音波振動の節が位置しており、この節近傍を保持して第１回転体５０ａの固定することによって、第１ホーン５１ａの安定した駆動を実現している。
【００５８】
具体的には、共振体５１３外周の超音波振動の節位置から径方向にフランジ５１３ａが突出しており、このフランジ５１３ａを介してホーンユニット５１が第１回転体５０ａに固定される。
【００５９】
フランジ５１３ａはパッキン５３１によって側面方向から挟まれている。さらに、フランジ５１３ａ及びパッキン５３１は、ブロック５３３によって覆われている。そして、ブロック５３３の外周面は保持部５１５によって上下から挟まれている。また、ブロック５３３の両側面の一方には保持部５１５が対峙し、他方には保持板５１９が対峙し、保持部５１５と保持板５１９とはブロック５３３を両側から挟むようにネジ止めされている。
【００６０】
さらに、この保持部５１５が固定部５１７にネジ止めされている。固定部５１７は、板状の部材であり、保持部５１５は固定部５１７の後端にネジ止めされている。なお、固定部５１７の後端とは、第１ホーン５１ａから遠い側の端である。
【００６１】
なお、本実施形態では、フランジ５１３ａと保持部５１５とはパッキン５３１及びブロック５３３を介して連結されているが、この構成に限定されるものではない。例えば、パッキン５３１及びブロック５３３を介在させずに、フランジ５１３ａの外周面を保持部５１５によって上下から挟み、フランジ５１３ａの両面の一方には保持部５１５を対峙させ、他方には保持板５１９を対峙させ、保持部５１５と保持板５１９とでフランジ５１３ａを両面から挟むようにネジ止めする、という構成でもよい。
【００６２】
説明の便宜上、共振体５１３、保持部５１５及び固定部５１７をまとめて固定部材５１０と呼ぶ。なお、図５の第１回転体５０ａ側および図６では、固定部材５１０から固定部５１７が外されているので、具体的形状は、図５の第２回転体５０ｂ側を参照されたい。
【００６３】
図５及び図７に示す通り、固定部材５１０は、ホーンユニット５１を超音波振動の節近傍で、その回転方向前方側および後方側の両側で把持して第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂそれぞれに固定する。それゆえ、各振動素子の後方に固定部材５１０が占有する空間は小さく、装置の大型化が抑制される。
【００６４】
一般に、振動素子５１１の長さは、第１ホーン５１ａを振動させる波長に対応させているので、任意に変えられるものではない。それゆえ、必要なパワーを確保するには振動素子５１１の長さが大きくなり、横シール装置が大型化する傾向にある。特に、生産性（横シールの速度）を上げる目的で２対のホーン＆アンビルが交互に筒状フィルムＦｍを挟んで超音波シールするようにした場合、装置がさらに大型化する。
【００６５】
本実施形態では、既に説明の通り、第１回転体５０ａの回転軸回りに第１ホーン５１ａから１８０°離れた位置に第２アンビル５２ａが配置され、第２回転体５０ｂの回転軸回りに第１アンビル５１ｂから１８０°離れた位置に第２ホーン５２ｂが配置されている。その結果、１つの回転体に占有空間の大きいホーンと占有空間の小さいアンビルとが互いに必要空間を補うように配置されるので、装置の大型化が抑制されている。
【００６６】
第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとは、或いは、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとは、旋回しながら近づき、筒状フィルムＦｍを挟んだ位置から筒状フィルムＦｍを挟んだまま旋回方向に沿って直線的に進行することによって筒状フィルムＦｍに横シールを行い、その後に互いに離れる方向に旋回する。この動作は、一定のシール時間が確保されるので、シールが確実に行なわれる。
【００６７】
また、図４に示すように、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが、或いは、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとが、筒状フィルムＦｍを挟み始める点で旋回運動から直線運動へ変換され、筒状フィルムＦｍから離れる点で直線運動から旋回運動へ変換される、いわゆるＤモーションを行う。
【００６８】
本実施形態の第１回転体５０ａでは、第１ホーン５１ａは軸受機構によって、一端がレバー９１ｄの先端に、他端がレバー９１ｅの先端に振れ自在に支持されている。また、第２アンビル５２ａも軸受機構によって、一端がレバー９２ｄの先端に、他端がレバー９２ｅの先端に振れ自在に支持されている。
【００６９】
同様に、第２回転体５０ｂでは、第１アンビル５１ｂは軸受機構によって、一端がレバー９１ｆの先端に、他端がレバー９１ｇの先端に振れ自在に支持されている。また、第２ホーン５２ｂも軸受機構によって、一端がレバー９２ｆの先端に、他端がレバー９２ｇの先端に振れ自在に支持されている。
【００７０】
その結果、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂのシール面を平面で構成し、且つ、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａのシール面を平面で構成することができる。
【００７１】
なお、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂの振れが、固定部材５１０の後端で増幅されるが、その振れを許容できるだけの空間が第１回転体５０ａ及び第２回転体５０ｂの周囲に確保されているので、他の部位と干渉することは防止される。
【００７２】
（３−３）電力供給部
第１回転体５０ａの旋回中心Ｃ１の延長上には、第１スリップリング１０１が設けられている。また、第２回転体５０ｂの旋回中心Ｃ２の延長上にも、第２スリップリング１０２が設けられている。
【００７３】
第１スリップリング１０１及び第２スリップリング１０２は、回転導体と固定された導体との間を連続的に電気的に接続する導電回転リングであり、第１スリップリング１０１は、第１回転体５０ａと共に回転する振動素子５１１に電力を供給し、第２スリップリング１０２は、第２回転体５０ｂと共に回転する振動素子５２１に電力を供給する。
【００７４】
一般に、複数の振動素子にスリップリングを介して電力が供給される場合、各振動素子の両極に電力を供給するため複数極に対応可能なスリップリングが必要なるが、メンテナンスフリーで安価なうえに、高耐圧、且つ高速対応可能な水銀型式スリップリングは、２極タイプしか現存しない。
【００７５】
そこで、本実施形態では、第１回転体５０ａに３つのトランス１１１を搭載し、１つの第１スリップリング１０１と各振動素子５１１との間にトランス１１１を介在させた。そして、３つのトランス１１１の一次側巻き線を直列に接続して２極とし、そこに２極タイプの第１スリップリング１０１を介して電力を供給する。そして、２次側では巻き線ごとに振動素子５１１を対応させ、独立した駆動電圧を供給するようにしている。
【００７６】
図８は、第１回転体５０ａのトランス搭載部の斜視図である。図８において、３つのトランス１１１は、板状のトランスホルダ１２１に保持されている。トランスホルダ１２１の対向する長辺それぞれの中央からアーム１３１が旋回中心Ｃ１と平行に延びている。２つのアーム１３１の端部は、板状のスリップリングホルダ１４１を両端から挟むように固定している。スリップリングホルダ１４１には、旋回中心Ｃ１と同心の孔が予め設けられており、その孔の第１スリップリング１０１が保持されている。このような構成によって、非回転側から第１スリップリング１０１を介して回転する３つのトランス１１１に電力を供給している。
【００７７】
なお、第２回転体５０ｂ側の第２スリップリング１０２、３つのトランス１１２、トランスホルダ１２２、アーム１３２、及びスリップリングホルダ１４２の構成も第１回転体５０ａ側と同様であるので、説明は省略する。
【００７８】
図９は、第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。図９に示すように、複数のトランス１１１の一次側巻き線が直列に接続されているので、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型スリップリング、つまり第１スリップリング１０１だけで対応できる。なお、第２回転体５０ｂ側の第２スリップリング１０２、３つのトランス１１２、及び３つの振動素子５２１の構成も第１回転体５０ａ側と同様であるので、説明は省略する。
【００７９】
（３−４）切断機構
切断機構は、第１アンビル５１ｂ及び第２アンビル５２ａの先端部に設けられたカッター７２と、第１ホーン５１ａ及び第２ホーン５２ｂに設けられたスライド溝７３とによって構成されている。カッター７２は、筒状フィルムＦｍをシールするタイミングに合わせて、エアシリンダなどの駆動機構によってスライド溝７３に向かって前進させられる。このとき、シール部分の幅方向のほぼ中心位置にカッター７２が押し当てられるので、シールされた部分が切断される。この結果、袋は１個ずつ分割されてシュートコンベア１９（図１参照）に排出される。
【００８０】
（４）包装機１の動作
以下、包装機１の一連の動作について説明する。組合せ計量機２で計量された被包装物（以後、商品Ｃとよぶ）は、チューブ１３ｂの上開口端に順次投下される。このとき、チューブ１３ｂの外周は、商品Ｃを包装するための筒状フィルムＦｍで覆われている。
【００８１】
商品Ｃは、チューブ１３ｂを通過し、チューブ１３ｂの下開口端から排出される。下開口端の下方では、先行して第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが筒状フィルムＦｍを挟んで横シールしており、袋の上部および後続の袋の底部が形成されている。
【００８２】
商品Ｃは、底部がシールされて待機している筒状フィルムＦｍに充填され、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとがその上方を挟んで横シールし、袋の上部および後続の袋の底部を形成する。横シール部は、シールの直後にその中央が切断されて、商品Ｃが詰まった袋が完成する。
【００８３】
（５）特徴
（５−１）
横シール機構１７では、第１ホーン５１ａ及び第１アンビル５１ｂと、第２ホーン５２ｂ及び第２アンビル５２ａとが旋回しながら筒状フィルムＦｍを搬送方向と交差する方向に沿って挟み超音波シールを行なう。第１ホーン５１ａは、複数の振動素子５１１が連結された状態で第１回転体５０ａに取り付けられている。第２ホーン５２ｂは、複数の振動素子５２１が連結された状態で第２回転体５０ｂに取り付けられている。さらに、第１回転体５０ａには、複数のトランス１１１が取り付けられ、複数の振動素子５１１それぞれに駆動電圧を供給する。同様に、第２回転体５０ｂにも、複数のトランス１１２が取り付けられ、複数の振動素子５２１それぞれに駆動電圧を供給する。
【００８４】
（５−２）
なお、第１回転体５０ａ側では、複数のトランス１１１の一次側巻き線は直列に接続されることによって、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型の第１スリップリング１０１だけで対応できるようになっている。同様に、第２回転体５０ｂ側でも、複数のトランス１１２の一次側巻き線は直列に接続されることによって、非回転側から電力供給すべき対象が２極となり、１つの２極型の第２スリップリング１０２だけで対応できるようになっている。
【００８５】
このため、この横シール機構１７では、１つの２極型のスリップリングを介して複数のトランスの一次側巻き線に電力供給することによって、２次側に接続された複数の振動素子全てに電力を供給することができる。それゆえ、スリップリングの極が低減され低コストである。
【００８６】
（５−３）
第１スリップリング１０１及び第２スリップリング１０２は、水銀式スリップリングであるので、ブラシ式スリップリングを使用したものとの対比において、水銀式スリップリングメンテナンスフリーで安価なうえに、高速回転に対応可能であり、使い勝手がよい。
【００８７】
（６）変形例
ここでは、上記実施形態では、複数のトランス１１１の一次側巻き線が直列に接続されているが、それに限定されるものではない。以下に、図面を参照しながら他の接続例について説明する。
【００８８】
（６−１）第１変形例
図１０は、第１変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。図１０において、スリップリング１０１の一方の極から延びる配線は途中から３つの分岐配線として並列に分岐し、分岐点から振動素子５１１の一方の入力端子との間には、トランス１１１の一次巻線およびコンデンサ１１３が直列に接続されている。３つのトランス１１１それぞれの二次巻線は直列に接続されている。また、振動素子５１１の他方の入力端子は、スリップリング１０１の他方の極と繋がっている。
【００８９】
（６−２）第２変形例
図１１は、第２変形例における第１回転体５０ａ側の第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１、及び３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。図１１において、スリップリング１０１の一方の極から延びる配線は途中から３つの分岐配線として並列に分岐している。また、その極から分岐点までの間にコンデンサ１１５が直列に接続されている。さらに、分岐点から振動素子５１１の一方の入力端子との間にはトランス１１１の一次巻線が直列に接続されている。その他は、第１変形例と同様である。
【００９０】
第１変形例との違いは、第１変形例における３つのコンデンサ１１３が、第２変形例では１つのコンデンサ１１５で代用される。それゆえ、コンデンサ１１５の容量は、コンデンサ１１３の容量の３倍に相当する。なお、コンデンサ１１５は、回転側に設けられているが、非回転側に設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように本発明によれば、１つの回転体に搭載された複数の振動素子への電力供給が１つのスリップリングだけを介して行なわれるので、装置が大型化せず、且つ低コストである。それゆえ、包装機の横シール装置に限らず、複数の電動アクチュエータを搭載した回転物への電力供給、或いは信号送信に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１７ 横シール機構
５０ａ 第１回転体
５０ｂ 第２回転体
５１ａ 第１ホーン
５１ｂ 第１アンビル
５２ａ 第２アンビル
５２ｂ 第２ホーン
１０１ 第１スリップリング
１０２ 第２スリップリング
１１１、１１２ トランス
５１１ 振動素子
５２１ 振動素子
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０１２９１７Ａ１
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波シール用のホーンとアンビルとが旋回しながら包材を搬送方向と交差する方向に沿って挟み横シールを行なう、包装機の横シール装置であって、
前記ホーンと前記アンビルとが配置される一対の回転体と、
前記ホーンに連結されて前記ホーンに振動エネルギーを伝える複数の振動素子と、
前記ホーンが配置される前記回転体に取り付けられ、前記複数の振動素子それぞれに駆動電圧を供給する複数のトランスと、
を備える、
包装機の横シール装置。
【請求項２】
前記複数のトランスの一次側巻き線への電力供給が、スリップリングを介して行なわれる、
請求項１に記載の包装機の横シール装置。
【請求項３】
前記複数のトランスの一次側巻き線が直列に接続されている、
請求項２に記載の包装機の横シール装置。
【請求項４】
前記スリップリングが、水銀式スリップリングである、
請求項２に記載の包装機の横シール装置。
【請求項１】
超音波シール用のホーンとアンビルとが旋回しながら包材を搬送方向と交差する方向に沿って挟み横シールを行なう、包装機の横シール装置であって、
前記ホーンと前記アンビルとが配置される一対の回転体と、
前記ホーンに連結されて前記ホーンに振動エネルギーを伝える複数の振動素子と、
前記ホーンが配置される前記回転体に取り付けられ、前記複数の振動素子それぞれに駆動電圧を供給する複数のトランスと、
を備える、
包装機の横シール装置。
【請求項２】
前記複数のトランスの一次側巻き線への電力供給が、スリップリングを介して行なわれる、
請求項１に記載の包装機の横シール装置。
【請求項３】
前記複数のトランスの一次側巻き線が直列に接続されている、
請求項２に記載の包装機の横シール装置。
【請求項４】
前記スリップリングが、水銀式スリップリングである、
請求項２に記載の包装機の横シール装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５０７６６（Ｐ２０１２−２５０７６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０６１０（Ｐ２０１２−５０６１０）
【出願日】平成２４年３月７日（２０１２．３．７）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月７日（２０１２．３．７）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
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