包装装置
【課題】縦型包装装置であっても、フイルムを傷つけずに、これまでにない高い充填率を実現することのできる汎用性の高い縦型包装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】フイルムロールから繰り出されたフイルムをフォーマで筒状に成形しながらその合わせ目を縦シールし、縦シールされた筒状フイルム内に被包装物を充填してから該筒状フイルムを横シール手段で横シールすることによって、該筒状フイルムの下端部に被包装物が収納された密閉袋を成形するようにした縦型包装装置であって、前記横シール手段の下方に、前記筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与する振動付与手段と、前記被包装物が筒状フイルム内に充填されている間は、前記振動付与手段を前記筒状フイルムに接触させ、前記筒状フイルムが横シールされる直前には、該振動付与手段をそこから退避させる進退手段とを設ける。
【解決手段】フイルムロールから繰り出されたフイルムをフォーマで筒状に成形しながらその合わせ目を縦シールし、縦シールされた筒状フイルム内に被包装物を充填してから該筒状フイルムを横シール手段で横シールすることによって、該筒状フイルムの下端部に被包装物が収納された密閉袋を成形するようにした縦型包装装置であって、前記横シール手段の下方に、前記筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与する振動付与手段と、前記被包装物が筒状フイルム内に充填されている間は、前記振動付与手段を前記筒状フイルムに接触させ、前記筒状フイルムが横シールされる直前には、該振動付与手段をそこから退避させる進退手段とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状フイルムから袋を成形し、そこに被包装物を充填してから袋の口を密閉するようにした包装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スナック菓子類の多くは、一定量に計量された後、包装装置で袋詰にされるが、そうした袋詰商品を帯状フイルムから連続的に製造する装置として、いわゆる縦型包装装置が知られている。
【０００３】
この包装装置は、例えば、下記特許文献１に示すように、フイルムロールから繰り出された帯状フイルムを筒状に成形するフォーマと、該フォーマの下方で、筒状に成形されたフイルムを下方に送るプルダウンベルトと、同じく上記フォーマの下方で、筒状フイルムの合わせ目を縦シールする縦シール手段と、縦シールされた筒状フイルムを横シールする横シール手段と、その横シール手段と協働して先行する袋の天の部分と後続する袋の地の部分との境を上下に分離するナイフとを備えたものである。
【０００４】
こうした包装装置で製造される袋詰商品の多くは、内容物を保護するために、袋内に不活性ガスを充填して袋を膨らませているが、そうした袋詰商品は、袋の容積に比して内容物の容積がごく僅かしかなく、しかも単価も安いので、倉庫等での収納効率、トラック等による輸送効率、販売店における展示効率等が、他の商品に比して極めて悪いというデメリットがある。
【０００５】
それに加え、最近では、地球環境を護るために、フイルムの消費量を減らしたいという要望が強まり、そうした要望から袋詰商品の充填率を高めるために、下記特許文献２乃至４に示すような発明・考案が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−０７７８０５号公報
【特許文献２】実公昭４５−００４０７４号公報
【特許文献３】特開平１１−３３４７０６号公報
【特許文献４】特開平１１−１５２１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２で開示された考案は、筒状フイルムを膨らませながら、同時にその側面を振動させて、内容物の充填率を高めるようにしたものである。また、上記特許文献３で開示された発明は、筒状フイルムの側面を側方から瞬時に挟んで筒状フイルムを急激に持ち上げ、その反動でもって内容物を袋の底に沈めて充填率を高めるようにしたものである。また、上記特許文献４で開示された発明は、これらとは違って、袋に直接振動板を当て、内容物に振動を付与するようにしたものである。
【０００８】
ところが、特許文献２に開示された考案は、袋に収納された内容物の遥か上方の筒状フイルムを揺らすので、袋の内容物に振動が伝わり難く、袋の充填率は殆ど改善されないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３に開示された発明は、筒状フイルムが円筒シリンダを出た直後にその側面が左右から挟持されて扁平にされるので、円筒シリンダの出口部分において、筒状フイルムに過度な力が加わり、その部分が局部的に伸びたり傷ついたりするという問題があった。
【００１０】
さらに、特許文献２と３に開示されたものは、何れも横シール手段の上方に振動付与装置を組み込む構成であるため、そこにガゼット袋等を成形するための他の付属装置を組み込むことができず、その点で汎用性に欠ける装置になるという問題もあった。
【００１１】
これに対し、特許文献４に開示された発明は、横シール手段の下方に振動付与装置を設けるので、上記のような汎用性に欠ける問題は生じないが、その振動付与装置が水平方向に搬送される袋に振動を付与するものであるため、その装置を袋の搬送方向が異なる縦型包装装置には、組み込めないという問題があった。特に、縦型包装装置では、横シール手段から袋を落下させるので、その下方に袋と接触する振動付与装置を設けることは、袋の自由落下を妨げるという問題があった。
【００１２】
本発明は、こうした種々の問題を解決することによって、縦型包装装置であっても、フイルムを傷つけずに、これまでにない高い充填率を実現することのできる汎用性の高い縦型包装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、フイルムロールから繰り出されたフイルムをフォーマで筒状に成形しながらその合わせ目を縦シールし、縦シールされた筒状フイルム内に被包装物を充填してから該筒状フイルムを横シール手段で横シールすることによって、該筒状フイルムの下端部に被包装物が収納された密閉袋を成形するようにした縦型包装装置であって、前記横シール手段の下方に、前記筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与する振動付与手段と、前記被包装物が筒状フイルム内に充填されている間は、前記振動付与手段を前記筒状フイルムに接触させ、前記筒状フイルムが横シールされる直前には、該振動付与手段をそこから退避させる進退手段とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成による作用は、次の通りである。被包装物が充填された筒状フイルムは、それが横シールされるまでの間に振動付与手段によって振動が付与されるから、そこに充填された被包装物は、筒状フイルムの下端部に深く沈み込む。続いて、筒状フイルムの下端部に成形された袋は、横シール手段によって横シールされて落下するが、その横シールの直前に、前記振動付与手段が筒状フイルムから離反して干渉しない位置まで後退するので、横シールされて落下する袋は、振動付与手段と接触することなく下方へ落下する。
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の縦型包装装置において、前記筒状フイルムが被包装物の充填中に下降するものであって、その筒状フイルムの下降運動に合わせて前記振動付与手段と前記進退手段とを下降させる昇降手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
したがって、上記構成の下では、被包装物の充填中に筒状フイルムは連続的に下降するが、それに合わせて振動付与手段と進退手段も下降していく。その間に、振動付与手段が筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与するから、そこに充填された被包装物は、筒状フイルムの下端部に深く沈み込む。そして、下端部の袋が横シールされる直前には、進退手段が作動して振動付与手段を筒状フイルムから後退させ、続いて、昇降手段が作動して振動付与手段と進退手段を再び初期位置まで上昇させる。その間に、下端部の袋は横シールされカットされて落下する。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の縦型包装装置において、前記横シール手段の下方に、前記振動付与手段が前記筒状フイルムから離反すると、それと入れ替わって前記袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与する一対の回転ブラシを設けたことを特徴とする。
【００１８】
したがって、上記構成の下では、振動付与手段が筒状フイルムの下端部から後退すると、それと入れ替わって横シール手段が下端部の袋を横シールするとともに、一対の回転ブラシも袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与するから、横シールされてカットされた密閉袋は、横シール手段に付着することなく確実に剥離されて一定方向へ自由落下する。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の縦型包装装置において、前記横シール手段が、前記筒状フイルムの両サイドにおいて、互いに内向きに回転する一対の回転アームを備え、その各回転アームの先端に設けられた一対のシールジョーが前記筒状フイルムを境にして互いに面対称なＤ字形の運動軌跡を描いて前記筒状フイルムを横シールするものであることを特徴とする。
【００２０】
したがって、上記構成の下では、一対の回転アームの先端に設けられたそれぞれのシールジョーが、筒状フイルムの両サイドにおいて、互いに内向きに回転しながらＤ字形の運動軌跡を描き、その直線行程で両サイドのシールジョーが筒状フイルムを両サイドから押圧しながら下降するので、その行程で袋の口が熱溶着によって横シールされる。
【００２１】
また、請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の縦型包装装置において、前記横シール手段に、前記筒状フイルムの下端部に成形された袋の口をその両サイドから挟んで下方に押し下げるしごき手段が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
したがって、上記構成の下では、筒状フイルムの下端部に成形された袋が横シールされる前に、該袋の開口部がしごき手段によって下方へしごかれるので、袋に充填された被包装物は、さらに下方へと押し込まれる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、縦型包装装置の横シール手段の下方に、筒状フイルムと接触して、そこに充填された被包装物に直接振動を付与する振動付与手段を設けたので、充填された被包装物を筒状フイルムの下端部に深く沈めることができる。また、この振動付与手段は、筒状フイルムを折り曲げることがないので、前記特許文献３のように、フイルムを伸ばしたり傷つけたりすることがない。また、袋への振動付与が終了すると、振動付与手段を筒状フイルムから後退させるので、密閉された袋を振動付与手段と干渉させずにそのまま自由落下させることができる。さらには、振動付与手段と進退手段とを横シール手段の下方に配置したので、横シール手段の上方に、例えば、筒状フイルムを直方体に成形し、その四隅にヘムシールを施すシール装置を組み込むことができる。これまでは、このようなシール装置と振動付与装置とを同時に縦型包装装置に組み込むことはできなかったが、この発明によってそれが可能となったので、１台の包装装置で種々の包装形態に対応できる等の汎用性の高い装置とすることができる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、被包装物の充填中に、振動付与手段も筒状フイルムと一緒になって下降しながらそれに振動を付与することができるので、筒状フイルムを停止させてから被包装物を充填する場合に比べて、より早い速度で包装装置を運転することができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、横シール手段の下方に、振動付与手段と入れ替わって前記袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与する一対の回転ブラシを設けたので、横シールされた袋を横シール手段に付着させずに、そこから確実に剥離して落下させることができる。したがって、袋の落下経路が常に安定するから、その後処理が極めて容易になる。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、前記横シール手段を構成する一対のシールジョーを、筒状フイルムの両サイドにおいて、互いに内向きに回転させながら、互いに面対称なＤ字形の運動軌跡を描かせることができるので、筒状フイルムを連続的に下降させながらこれを横シールすることができる。したがって、間欠運転の包装装置よりも、より高速で運転することができる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、前記横シール手段に、筒状フイルムの下端部に成形された袋の開口部をその両サイドから挟んで下方に押し下げるしごき手段を設けたので、振動付与後においても、袋内の被包装物をさらに押し込んで充填率を高めることができる。したがって、より小さいサイズの袋でありながら、従来品と同程度の内容量に仕上げることができるので、フイルムの消費量をさらに削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態を示す縦型包装装置の側面視の主要部配置構成図
【図２】上記主要部配置構成の正面図
【図３】横シール手段の運動軌跡を表した側面図
【図４】袋の口をしごく場合の横シール手段の運動軌跡を表した側面図
【図５】振動付与手段と進退手段を背面から見たときの部分断面図
【図６】図５の振動付与手段を袋との接触位置から後退させたときの部分断面図
【図７】振動付与手段と進退手段を上下動させる昇降手段の側面図
【図８】袋の両サイドに位置する一対の回転ブラシの側面図
【図９】本実施形態の縦型包装装置に係る制御系のブロック図
【図１０】振動付与手段、進退手段、昇降手段、回転ブラシのそれぞれの動作タイミングを示すタイミングチャート
【図１１】被包装物充填直後の主要部の動作状態を示す動作遷移図
【図１２】被包装物の充填が少し進んだ状態の動作遷移図
【図１３】被包装物充填後のしごき開始直前の主要部の動作状態を示す動作遷移図
【図１４】袋の口がしごかれている状態を示す動作遷移図
【図１５】横シールが始まった直後の状態を示す動作遷移図
【図１６】横シールが終了した時点の状態を示す動作遷移図
【図１７】密閉袋が切り離されて落下し始めた直後の状態を示す動作遷移図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
[最良の実施形態]
図１は、本発明の実施形態に係る縦型包装装置を側面から見たときの主要部の配置構成図であり、図２は、それを正面から見たときの配置構成図である。これらの図において、縦型包装装置１００は、フイルムロール１０から繰り出された帯状フイルム１１を筒状に成形するフォーマ２０と、該フォーマ２０の下方において、筒状に成形されたフイルム１２を下方に送る左右一対の搬送手段３０、３０と、同じくフォーマ２０の下方において、筒状フイルム１２の合わせ目を縦シールする縦シール手段４０と、縦シールされた筒状フイルム１２をその両サイドから挟持して、先行する袋１３の天の部分（開口部）１４と後続する袋の地の部分（底の部分）１５とを同時にシールする前後一対の横シール手段５０、５０と、横シール手段５０、５０の下方に配置され、筒状フイルム１２の底面と接触してその内容物（被包装物Ｍ）に振動を付与する振動付与手段６０と、同じく横シール手段５０、５０の下方に配置され、振動付与手段６０を筒状フイルム１２に接触させたり離反させたりする進退手段７０と、この振動付与手段６０と進退手段７０とを上下動させる昇降手段８０と、同じく横シール手段５０，５０の下方に配置されて、振動付与手段６０が袋１３から後退すると、それと入れ替わって袋１３の両側面に接触して該袋１３に下向きの力を付与する前後一対の回転ブラシ９０、９０とを備えている。
なお、図１において、矢印Ａ方向を装置の前側、矢印Ｂ方向を装置の後側としている。また、図２において、横シール手段５０と回転ブラシ９０は、一点鎖線でもって省略して示している。
【００３１】
帯状フイルム１１がフォーマ２０に沿って筒状に成形される折返部２１には、漏斗２２が挿入され、その漏斗２２を介して被包装物Ｍが筒状フイルム１２内に充填される。
【００３２】
左右の搬送手段３０、３０は、図２に示すように、筒状フイルム１２の両サイドを吸着保持してそれを下方に送るもので、各搬送手段３０、３０は、筒状フイルム１２の側面に接触してこれを吸着する多数の孔を有した無端ベルト３１と、該無端ベルト３１を巡回させる上下のプーリ３２，３３と、両プーリ３２，３３間に設けられて、無端ベルト３１に設けられた多数の孔に負圧を作用させる減圧チャンバー３４とで構成されている。また、各無端ベルト３１，３１は、図示しないサーボモータによって互いに内向きに巡回して、筒状フイルム１２を設定された速度で下降させる。
【００３３】
縦シール手段４０は、筒状フイルム１２の合わせ目１３を連続的に縦シールするもので、フィンシール或いはオーバーラップシールの何れのタイプであってもよいが、この実施形態では、オーバーラップシールとするため、上下一対のプーリ４１，４２間に無端状の加熱ベルト４３を架け渡し、これを図示しないサーボモータによって筒状フイルム１２と同速度で走行させるようにしている。
【００３４】
前後一対の横シール手段５０、５０は、筒状フイルム１２をその両サイドから挟持して水平方向に横シールするもので、この実施形態では、筒状フイルム１２の前後に配置された一対の回転アーム５１、５１と、各回転アーム５１，５１の両端に設けられた支持軸５２・・５２と、各支持軸５２・・５２に回転自在に取り付けられたシールジョー５３・・５３とを備えている。また、一方の横シール手段５０のシールジョー５３、５３には、その中央のスリット部分に図示しないナイフが設けられて、先行する袋１３の天の部分１４と後続する袋の地の部分１５との境をカットするようになっている。
【００３５】
各回転アーム５１、５１は、図示しないサーボモータにより、各回転軸５４，５４を中心にして互いに内向きに回転し、それらの両端に設けられたシールジョー５３、５３は、図示しない固定カムに案内されて、回転アーム５１，５１とは逆方向に回動して、筒状フイルム１２を横シールするときは、図３に示すように、回転アーム５１，５１の回転に伴って前後のシールジョー５３、５３が互いに水平姿勢を保ったまま垂直に下降するようにしている。そのため、各回転アーム５１、５１のそれぞれの回転軸５４、５４は、図示しない水平移動機構に連結されて互いに水平方向に近接離反するようにされ、また、各シールジョー５３，５３は、固定カムによって所定角度範囲内で揺動することにより、横シール可能区間においては、水平姿勢に保持されるようになっている。これにより、各シールジョー５３・・５３は、図３の一点鎖線で示すようなＤ字形の運動軌跡を描くことができる。これらの動きを実現させる機構は、出願人の先願に係る特許第３９２０６３５号で開示しているので、ここではその説明を省略する。
【００３６】
各シールジョー５３・・５３を支持軸５２・・５２に固定する取付部材には、しごきプレート５５と袋押さえ５６とが固定され、しごきプレート５５、５５で袋１３をしごくときは、図４の一点鎖線で示すように、Ｄ字形の前半の直線部分で前後のシールジョー５３，５３が所定幅のギャップを維持しながら下降し、その間に前後のしごきプレート５５，５５が袋１３の口を上から下へとしごいていく。続く後半の直線部分においては、前記ギャップを埋めるべく、前後の回転軸５４，５４が互いに内側に移動して前後のシールジョー５３、５３を袋１３を介して噛み合わせ、さらに両シールジョー５３、５３を互いに所定圧で押圧しながら回転アーム５１、５１が互いに内向きに回転していく。そのため、後半の直線部分では、袋１３の口が前後のシールジョー５３，５３によって所定圧で押圧されながら下降していき、その間に熱溶着されてシールされる。
【００３７】
図５は、振動付与手段６０と進退手段７０を背面から見たときの部分断面図、図６は、振動付与手段６０を袋との接触位置から後退させたときの部分断面図である。これらの図において、振動付与手段６０は、袋１３の底面に接触して内容物に振動を付与するプレート６１と、このプレート６１をクランク機構６２を介して上下動させるモータ６３と、該モータ６３をブラケット６４を介して支持するベース部材６５とで構成されている。また、このベース部材６５には、リニアガイド６６、６６が上下方向に取り付けられ、そのリニアガイド６６，６６にプレート６１の底面に取り付けられた垂直ロッド６７、６７が挿通されて、プレート６１が滑らかに上下動するようになっている。また、クランク機構６２の連接棒６２ａの一端は、プレート６１の底面にブラケット６４ａを介して軸支され、他端は、クランクアーム６２ｂの端部に回転自在に軸支されている。また、クランクアーム６２ａの回転中心は、モータ軸６３ａに取り付けられている。
これにより、クランクアーム６２ｂがモータ軸６３ａを中心にして回転すると、連接棒６２ａの他端が上下動し、それに伴ってプレート６１が水平姿勢を保ったまま上下動する。その場合の上下ストロークは、クランクアーム６２ａの回転半径によって決まるので、クランクアーム６２ａのモータ軸６３ａへの取付位置は、調節自在にされている。また、モータ６３の回転速度も調節自在にされて、被包装物Ｍの種類や容量に応じてプレート６１の振動強度が調整できるようになっている。
なお、ベース部材６５は、平面視が扁平なドーナツ型をしており、その中央のくり貫き部分にクランク機構６２が組み込まれている。
【００３８】
前記ベース部材６５の一端は、第１支持軸６９に回転自在に取り付けられ、第１支持軸６９は、垂直部材６８に水平に取り付けられている。また、このベース部材６５と垂直部材６８との間には、伸縮する進退手段７０が斜めに架け渡され、この進退手段７０の伸縮作用によってベース部材６５が第１支持軸６９を中心として上下に回動し、これにより、ベース部材６５に取り付けられた振動付与手段６０が、図５に示す水平姿勢と図６に示す垂直姿勢とに切り替え自在とされている。
【００３９】
進退手段７０は、エアーシリンダで構成され、そのピストンロッド７１の先端は、ベース部材６５に回転自在に軸支され、シリンダ本体７２は、垂直部材６８に軸支されて、ピストンロッド７１が縮退すると、振動付与手段６０は、図６に示すように、第１支持軸６９を中心として右回りに回転する。そのため、シリンダ本体７２は、揺動するブラケット７３の一端に固定され、また、そのブラケット７３の他端は、水平な第２支持軸７４に回動自在に取り付けられている。また、その第２支持軸７４は、垂直部材６８に水平に取り付けられている。
前記垂直部材６８は、図１、図７に示すように、振動付与手段６０の前後に一対設けられ、それらを第１支持軸６９と第２支持軸７４とで連結する構成である。したがって、一部断面とした図５、図６では、前側の垂直部材６８しか示していない。
【００４０】
図７は、昇降手段８０の一実施形態を示す側面図である。この図において、一方の垂直部材６８には、ブロック８１が取り付けられ、そのブロック８１には、ガイドロッド８２を挿通するリニアガイドが取り付けられている。また、このブロック８１の背面側には、ブラケット８３が取り付けられ、そのブラケット８３は、上下方向に往復動するタイミングベルト８４に連結されて、タイミングベルト８４の往復動により、ブロック８１がガイドロッド８２に沿って上下動するようになっている。したがって、ブロック８１と一体となった垂直部材６８は、タイミングベルト８４の往復動によって上下動し、その結果、垂直部材６８、６８間に取り付けられた振動付与手段６０と進退手段７０も上下動する。
【００４１】
前記タイミングベルト８４は、上下のプーリ８５ａ，８５ｂ間に架け渡され、一方のプーリ８５ａは、サーボモータ８６の回転軸に取り付けられ、他方のプーリ８５ｂは、フレーム８７に固定されたブラケット８８に回転自在に取り付けられている。また、前記ガイドロッド８２は、図２に示すように、左右方向に一対配置され、それらの両端部が上下のフレーム８７に固着されている。
【００４２】
前記ブラケット８３の端には、検出片８３ａが設けられ、それが近接センサ８９の検出位置に到達すると、そこを原点位置として認識するようになっている。また、サーボモータ８６の回転軸には、図示しないエンコーダが取り付けられ、そこから出力されるパルスをカウントすることによってブロック８１の上下位置が原点位置からの距離として把握できるようになっている。
【００４３】
一方、袋１３の送り方向長さが変わると、それに応じて袋１３と接触する前記プレート６１の上下ストロークも変わるので、前記ブロック８１の上下動の範囲は、サーボモータ８６の制御によって任意に変えられるようになっている。
【００４４】
図８は、袋１３の両側面に接触して該袋１３に下向きの力を付与する前後一対の回転ブラシ９０、９０の移動機構の側面図である。この図において、各回転ブラシ９０、９０は、一対のサーボモータ９１，９１の各回転軸９２、９２にそれぞれ取り付けられて、互いに内向きに所定速度で回転する。また、各サーボモータ９１，９１は、ベース部材９３，９３に取り付けられ、そのベース部材９３，９３の下部には、上下一対のリニアガイド９４、９４が取り付けられ、それらのリニアガイド９４，９４には、ガイドロッド９５，９５が挿通されて、ベース部材９３，９３がガイドロッド９５、９５に沿って移動自在とされている。また、各ベース部材９３、９３の側面には、エアーシリンダ９６のピストンロッド９７が連結され、そのピストンロッド９７の伸縮により、袋１３の両サイドに配置された回転ブラシ９０、９０が互いに近接離反するようになっている。また、上下のガイドロッド９５，９５の両端部は、支持板９８、９８に固定され、その支持板９８、９８に前記エアーシリンダ９６、９６がそれぞれ取り付けられている。
前記回転ブラシ９０．９０は、ポリプロピレン製の細い毛をゴム製パイプの外皮に植毛したもので、これにより袋１３を傷つけずに袋との接触面に所定の下向きの力を付与する。
また、この実施形態では、回転ブラシ９０の移動をエアーシリンダ９６で行っているが、これを回転運動を往復運動に変換する機構に置き換え、その回転運動をサーボモータで制御することによって、回転ブラシ９０の移動ストロークを袋サイズに応じて任意に調整できるようにすることもできる。
【００４５】
図９は、この実施形態に係る縦型包装装置の制御系ブロック図である。この図において、袋サイズ、しごき距離、運転速度（１分間当りの袋数）、袋に与える振動強度等が操作手段１０２から入力されると、制御手段１０１は、その設定条件に適合する筒状フイルム１２の送り速度と昇降手段８０の上下ストロークとを計算して設定する。例えば、筒状フイルム１２を連続的に下降させながら、袋１３の口をしごく場合には、袋の送り方向の長さと１分間当りに製造する袋数とから筒状フイルム１２の送り速度が求まる。また、筒状フイルム１２に被包装物が充填され始めてから、袋１３の口がしごきプレート５５でしごかれる直前までの時間が振動付与時間となるので、その間に、袋１３がどれだけ下降するかを、筒状フイルム１２の送り速度から求め、それを昇降手段８０の上下ストロークとして設定する。また、その上下ストロークの上限位置は、シールジョー５３、５３が直線的に下降しながら袋１３をシールするときのそのシールジョー５３、５３の動きと干渉しない位置となる。
【００４６】
また、制御手段１０１は、設定された袋サイズ、しごき距離、運転速度からＤ字形の運動軌跡の直線距離と、その直線距離を移動するのに必要な回転軸５４、５４の水平移動距離と、回転アーム５１，５１の全周にわたる刻々の回転速度とを求めて設定しておく。こうした計算と動作モードの設定が完了し、フイルムの装着も完了すると操作手段１０２のスタートスイッチを操作して運転を開始する。
【００４７】
運転が開始されると、制御手段１０１は、横シール手段５０，５０を原点位置に、昇降手段８０を上限位置に、即ち、振動付与手段６０のプレート６１を上限位置に、またそのプレート６１の姿勢を垂直姿勢に、さらに回転ブラシ９０，９０を袋と接触する位置にそれぞれセットしてから計量機Ｗに排出要求信号を出力する。すると、計量機Ｗは、一定重量の被包装物を排出して制御手段１０１に排出完了信号を出力する。排出された被包装物Ｍは、所定時間後には、漏斗２２を通過して筒状フイルム１２の下端部に到達するが、制御手段１０１は、そのタイミングに合わせて搬送手段３０、縦シール手段４０、横シール手段５０，５０をそれぞれス動作させ、被包装物Ｍが袋１３に完全に収納されるタイミングでしごき動作が開始されるようにそれぞれの手段３０，４０，５０を制御する。
【００４８】
図１０は、振動付与手段６０、進退手段７０、昇降手段８０、回転ブラシ９０の各動作タイミングを表したタイミングチャートである。また、図１１乃至図１７は、これらの動作変化を示した動作遷移図である。
【００４９】
次に、これらの図に基づいて、横シール手段５０、５０、振動付与手段６０、進退手段７０、昇降手段８０、回転ブラシ９０、９０の各動作について説明する。図１０は、シール完了直後からの動作タイミングを表しているが、制御手段１０１が、シール完了直後に排出要求信号を出力する場合は、図１０のシール完了直後の状態は、スタート直後の各手段６０、７０，８０，９０の初期状態でもある。そして、排出要求信号が計量機Ｗに出力されると、所定時間後には、計量機Ｗから排出された被包装物Ｍが筒状フイルム１２の下端部に到達するので、その間に制御手段１０１は、回転ブラシ９０、９０を両サイドに離反させ、続いて進退手段７０を作動させて、垂直姿勢にあった振動付与手段６０のプレート６１を水平姿勢に切り替える。そうする間に、図１１に示すように、被包装物Ｍが筒状フイルム１２の下端部に到達するので、制御手段１０１は、振動付与手段６０のプレート６１を上下動させて袋１３に充填された被包装物Ｍに振動を付与するとともに、下降する筒状フイルム１２に合わせて、振動付与手段６０と進退手段７０を下降させる。同時に横シール手段５０、５０のシールジョー５３，５３も互いに内向きに回転して、被包装物Ｍの充填が完了する頃には、図１２に示す状態から図１３に示す状態に移行する。
【００５０】
そして、被包装物Ｍの充填が完了し、図１４に示すように、しごきプレート５５、５５が袋１３の口を閉じてしごきを開始すると、制御手段１０１は、図１０に示すように、振動付与手段６０による上下動と昇降手段８０による下降運動を停止し、同時に進退手段７０を動作させて振動付与手段６０のプレート６１を水平姿勢から垂直姿勢に切り替える。同時に離反した回転ブラシ９０、９０を袋１３の両サイドに接近させる。図１４は、この状態を示す。
【００５１】
続いて、制御手段１０１は、図１０に示すように、回転ブラシ９０、９０を袋１３に接触させて袋１３に下向きの力を付与し、同時に昇降手段８０を作動させて、下限位置にあった振動付与手段６０と進退手段７０を上昇させる。その過程で、しごき動作が終了し、続いて一対のシールジョー５３、５３が袋１３の口を両サイドから挟圧して横シールする。図１５は、その状態を示す。
【００５２】
そして、振動付与手段６０と進退手段７０が上限位置に到達すると、図１０に示すように、昇降手段８０を停止させてシールの完了を待つ。図１６は、横シールが完了する直前の状態を示す。そして、シールが完了して密封された袋１３が落下すると、制御手段１０１は、再び排出要求信号を計量機Ｗに出力する。図１７は、その状態を示す。
こうして再び排出要求信号が出力されると、図１０のシール完了後の動作に戻り、所定時間後には、次の新たな被包装物Ｍが筒状フイルム１２の下端部に到達されて、図１１に示すような状態となる。こうして図１１乃至図１７に示す動作が繰り返される。
【００５３】
〔他の実施形態〕
以上の実施形態では、筒状フイルム１２を下降させながら横シールしていくようにしているが、これに代えて、筒状フイルム１２が止まっているときに横シールし、筒状フイルムを送っているときに、被包装物を充填するような間欠式の包装装置であってもよい。即ち、筒状フイルムを下降させているときに、振動付与手段６０と昇降手段８０を動作させて、充填された被包装物に振動を付与していくのである。したがって、横シール手段５０，５０としては、この実施形態と同様な回転式のものだけでなく、水平面内で往復運動するようなものであってもよい。
【００５４】
また、この実施形態では、振動付与手段６０のプレート６１を袋１３の底に接触させて袋１３の内容物に直接振動を付与するようにしたが、それに限定されるものではなく、例えば、袋１３の側面から振動を加えたり、袋の側面と底面の両方から振動を加えたりしてもよい。特に、袋１３の内容物の種類や形状、袋サイズ等によって充填率が変わる場合には、種々の振動モードが発揮できるように、上下動に加えて、水平方向にも振動できようにして、それらの選択的駆動によって袋に種々の振動モードが付与されるようにしても良い、また振動強度の調整も同様である。
【００５５】
また、この実施形態では、進退手段７０でもって振動付与手段６０のプレート６１を水平姿勢と垂直姿勢とに切り替えているが、これに限定されるものではなく、例えば、上記プレート６１を水平面内で回転させることによって側方に逃がす態様であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ フイルムロール
１１ 帯状フイルム
１２ 筒状フイルム
１３ 袋
２０ フォーマ
３０ 搬送手段
４０ 縦シール手段
５０ 横シール手段
５１ 回転アーム
５３ シールジョー
５５ しごきプレート（しごき手段）
６０ 振動付与手段
６１ プレート
７０ 進退手段
８０ 昇降手段
９０ 回転ブラシ
１００ 縦型包装装置
Ｍ 被包装物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状フイルムから袋を成形し、そこに被包装物を充填してから袋の口を密閉するようにした包装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スナック菓子類の多くは、一定量に計量された後、包装装置で袋詰にされるが、そうした袋詰商品を帯状フイルムから連続的に製造する装置として、いわゆる縦型包装装置が知られている。
【０００３】
この包装装置は、例えば、下記特許文献１に示すように、フイルムロールから繰り出された帯状フイルムを筒状に成形するフォーマと、該フォーマの下方で、筒状に成形されたフイルムを下方に送るプルダウンベルトと、同じく上記フォーマの下方で、筒状フイルムの合わせ目を縦シールする縦シール手段と、縦シールされた筒状フイルムを横シールする横シール手段と、その横シール手段と協働して先行する袋の天の部分と後続する袋の地の部分との境を上下に分離するナイフとを備えたものである。
【０００４】
こうした包装装置で製造される袋詰商品の多くは、内容物を保護するために、袋内に不活性ガスを充填して袋を膨らませているが、そうした袋詰商品は、袋の容積に比して内容物の容積がごく僅かしかなく、しかも単価も安いので、倉庫等での収納効率、トラック等による輸送効率、販売店における展示効率等が、他の商品に比して極めて悪いというデメリットがある。
【０００５】
それに加え、最近では、地球環境を護るために、フイルムの消費量を減らしたいという要望が強まり、そうした要望から袋詰商品の充填率を高めるために、下記特許文献２乃至４に示すような発明・考案が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−０７７８０５号公報
【特許文献２】実公昭４５−００４０７４号公報
【特許文献３】特開平１１−３３４７０６号公報
【特許文献４】特開平１１−１５２１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２で開示された考案は、筒状フイルムを膨らませながら、同時にその側面を振動させて、内容物の充填率を高めるようにしたものである。また、上記特許文献３で開示された発明は、筒状フイルムの側面を側方から瞬時に挟んで筒状フイルムを急激に持ち上げ、その反動でもって内容物を袋の底に沈めて充填率を高めるようにしたものである。また、上記特許文献４で開示された発明は、これらとは違って、袋に直接振動板を当て、内容物に振動を付与するようにしたものである。
【０００８】
ところが、特許文献２に開示された考案は、袋に収納された内容物の遥か上方の筒状フイルムを揺らすので、袋の内容物に振動が伝わり難く、袋の充填率は殆ど改善されないという問題があった。
【０００９】
また、特許文献３に開示された発明は、筒状フイルムが円筒シリンダを出た直後にその側面が左右から挟持されて扁平にされるので、円筒シリンダの出口部分において、筒状フイルムに過度な力が加わり、その部分が局部的に伸びたり傷ついたりするという問題があった。
【００１０】
さらに、特許文献２と３に開示されたものは、何れも横シール手段の上方に振動付与装置を組み込む構成であるため、そこにガゼット袋等を成形するための他の付属装置を組み込むことができず、その点で汎用性に欠ける装置になるという問題もあった。
【００１１】
これに対し、特許文献４に開示された発明は、横シール手段の下方に振動付与装置を設けるので、上記のような汎用性に欠ける問題は生じないが、その振動付与装置が水平方向に搬送される袋に振動を付与するものであるため、その装置を袋の搬送方向が異なる縦型包装装置には、組み込めないという問題があった。特に、縦型包装装置では、横シール手段から袋を落下させるので、その下方に袋と接触する振動付与装置を設けることは、袋の自由落下を妨げるという問題があった。
【００１２】
本発明は、こうした種々の問題を解決することによって、縦型包装装置であっても、フイルムを傷つけずに、これまでにない高い充填率を実現することのできる汎用性の高い縦型包装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、フイルムロールから繰り出されたフイルムをフォーマで筒状に成形しながらその合わせ目を縦シールし、縦シールされた筒状フイルム内に被包装物を充填してから該筒状フイルムを横シール手段で横シールすることによって、該筒状フイルムの下端部に被包装物が収納された密閉袋を成形するようにした縦型包装装置であって、前記横シール手段の下方に、前記筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与する振動付与手段と、前記被包装物が筒状フイルム内に充填されている間は、前記振動付与手段を前記筒状フイルムに接触させ、前記筒状フイルムが横シールされる直前には、該振動付与手段をそこから退避させる進退手段とを設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成による作用は、次の通りである。被包装物が充填された筒状フイルムは、それが横シールされるまでの間に振動付与手段によって振動が付与されるから、そこに充填された被包装物は、筒状フイルムの下端部に深く沈み込む。続いて、筒状フイルムの下端部に成形された袋は、横シール手段によって横シールされて落下するが、その横シールの直前に、前記振動付与手段が筒状フイルムから離反して干渉しない位置まで後退するので、横シールされて落下する袋は、振動付与手段と接触することなく下方へ落下する。
【００１５】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の縦型包装装置において、前記筒状フイルムが被包装物の充填中に下降するものであって、その筒状フイルムの下降運動に合わせて前記振動付与手段と前記進退手段とを下降させる昇降手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
したがって、上記構成の下では、被包装物の充填中に筒状フイルムは連続的に下降するが、それに合わせて振動付与手段と進退手段も下降していく。その間に、振動付与手段が筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与するから、そこに充填された被包装物は、筒状フイルムの下端部に深く沈み込む。そして、下端部の袋が横シールされる直前には、進退手段が作動して振動付与手段を筒状フイルムから後退させ、続いて、昇降手段が作動して振動付与手段と進退手段を再び初期位置まで上昇させる。その間に、下端部の袋は横シールされカットされて落下する。
【００１７】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の縦型包装装置において、前記横シール手段の下方に、前記振動付与手段が前記筒状フイルムから離反すると、それと入れ替わって前記袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与する一対の回転ブラシを設けたことを特徴とする。
【００１８】
したがって、上記構成の下では、振動付与手段が筒状フイルムの下端部から後退すると、それと入れ替わって横シール手段が下端部の袋を横シールするとともに、一対の回転ブラシも袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与するから、横シールされてカットされた密閉袋は、横シール手段に付着することなく確実に剥離されて一定方向へ自由落下する。
【００１９】
また、請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の縦型包装装置において、前記横シール手段が、前記筒状フイルムの両サイドにおいて、互いに内向きに回転する一対の回転アームを備え、その各回転アームの先端に設けられた一対のシールジョーが前記筒状フイルムを境にして互いに面対称なＤ字形の運動軌跡を描いて前記筒状フイルムを横シールするものであることを特徴とする。
【００２０】
したがって、上記構成の下では、一対の回転アームの先端に設けられたそれぞれのシールジョーが、筒状フイルムの両サイドにおいて、互いに内向きに回転しながらＤ字形の運動軌跡を描き、その直線行程で両サイドのシールジョーが筒状フイルムを両サイドから押圧しながら下降するので、その行程で袋の口が熱溶着によって横シールされる。
【００２１】
また、請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の縦型包装装置において、前記横シール手段に、前記筒状フイルムの下端部に成形された袋の口をその両サイドから挟んで下方に押し下げるしごき手段が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
したがって、上記構成の下では、筒状フイルムの下端部に成形された袋が横シールされる前に、該袋の開口部がしごき手段によって下方へしごかれるので、袋に充填された被包装物は、さらに下方へと押し込まれる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、縦型包装装置の横シール手段の下方に、筒状フイルムと接触して、そこに充填された被包装物に直接振動を付与する振動付与手段を設けたので、充填された被包装物を筒状フイルムの下端部に深く沈めることができる。また、この振動付与手段は、筒状フイルムを折り曲げることがないので、前記特許文献３のように、フイルムを伸ばしたり傷つけたりすることがない。また、袋への振動付与が終了すると、振動付与手段を筒状フイルムから後退させるので、密閉された袋を振動付与手段と干渉させずにそのまま自由落下させることができる。さらには、振動付与手段と進退手段とを横シール手段の下方に配置したので、横シール手段の上方に、例えば、筒状フイルムを直方体に成形し、その四隅にヘムシールを施すシール装置を組み込むことができる。これまでは、このようなシール装置と振動付与装置とを同時に縦型包装装置に組み込むことはできなかったが、この発明によってそれが可能となったので、１台の包装装置で種々の包装形態に対応できる等の汎用性の高い装置とすることができる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、被包装物の充填中に、振動付与手段も筒状フイルムと一緒になって下降しながらそれに振動を付与することができるので、筒状フイルムを停止させてから被包装物を充填する場合に比べて、より早い速度で包装装置を運転することができる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、横シール手段の下方に、振動付与手段と入れ替わって前記袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与する一対の回転ブラシを設けたので、横シールされた袋を横シール手段に付着させずに、そこから確実に剥離して落下させることができる。したがって、袋の落下経路が常に安定するから、その後処理が極めて容易になる。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、前記横シール手段を構成する一対のシールジョーを、筒状フイルムの両サイドにおいて、互いに内向きに回転させながら、互いに面対称なＤ字形の運動軌跡を描かせることができるので、筒状フイルムを連続的に下降させながらこれを横シールすることができる。したがって、間欠運転の包装装置よりも、より高速で運転することができる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加えて、前記横シール手段に、筒状フイルムの下端部に成形された袋の開口部をその両サイドから挟んで下方に押し下げるしごき手段を設けたので、振動付与後においても、袋内の被包装物をさらに押し込んで充填率を高めることができる。したがって、より小さいサイズの袋でありながら、従来品と同程度の内容量に仕上げることができるので、フイルムの消費量をさらに削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態を示す縦型包装装置の側面視の主要部配置構成図
【図２】上記主要部配置構成の正面図
【図３】横シール手段の運動軌跡を表した側面図
【図４】袋の口をしごく場合の横シール手段の運動軌跡を表した側面図
【図５】振動付与手段と進退手段を背面から見たときの部分断面図
【図６】図５の振動付与手段を袋との接触位置から後退させたときの部分断面図
【図７】振動付与手段と進退手段を上下動させる昇降手段の側面図
【図８】袋の両サイドに位置する一対の回転ブラシの側面図
【図９】本実施形態の縦型包装装置に係る制御系のブロック図
【図１０】振動付与手段、進退手段、昇降手段、回転ブラシのそれぞれの動作タイミングを示すタイミングチャート
【図１１】被包装物充填直後の主要部の動作状態を示す動作遷移図
【図１２】被包装物の充填が少し進んだ状態の動作遷移図
【図１３】被包装物充填後のしごき開始直前の主要部の動作状態を示す動作遷移図
【図１４】袋の口がしごかれている状態を示す動作遷移図
【図１５】横シールが始まった直後の状態を示す動作遷移図
【図１６】横シールが終了した時点の状態を示す動作遷移図
【図１７】密閉袋が切り離されて落下し始めた直後の状態を示す動作遷移図
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
[最良の実施形態]
図１は、本発明の実施形態に係る縦型包装装置を側面から見たときの主要部の配置構成図であり、図２は、それを正面から見たときの配置構成図である。これらの図において、縦型包装装置１００は、フイルムロール１０から繰り出された帯状フイルム１１を筒状に成形するフォーマ２０と、該フォーマ２０の下方において、筒状に成形されたフイルム１２を下方に送る左右一対の搬送手段３０、３０と、同じくフォーマ２０の下方において、筒状フイルム１２の合わせ目を縦シールする縦シール手段４０と、縦シールされた筒状フイルム１２をその両サイドから挟持して、先行する袋１３の天の部分（開口部）１４と後続する袋の地の部分（底の部分）１５とを同時にシールする前後一対の横シール手段５０、５０と、横シール手段５０、５０の下方に配置され、筒状フイルム１２の底面と接触してその内容物（被包装物Ｍ）に振動を付与する振動付与手段６０と、同じく横シール手段５０、５０の下方に配置され、振動付与手段６０を筒状フイルム１２に接触させたり離反させたりする進退手段７０と、この振動付与手段６０と進退手段７０とを上下動させる昇降手段８０と、同じく横シール手段５０，５０の下方に配置されて、振動付与手段６０が袋１３から後退すると、それと入れ替わって袋１３の両側面に接触して該袋１３に下向きの力を付与する前後一対の回転ブラシ９０、９０とを備えている。
なお、図１において、矢印Ａ方向を装置の前側、矢印Ｂ方向を装置の後側としている。また、図２において、横シール手段５０と回転ブラシ９０は、一点鎖線でもって省略して示している。
【００３１】
帯状フイルム１１がフォーマ２０に沿って筒状に成形される折返部２１には、漏斗２２が挿入され、その漏斗２２を介して被包装物Ｍが筒状フイルム１２内に充填される。
【００３２】
左右の搬送手段３０、３０は、図２に示すように、筒状フイルム１２の両サイドを吸着保持してそれを下方に送るもので、各搬送手段３０、３０は、筒状フイルム１２の側面に接触してこれを吸着する多数の孔を有した無端ベルト３１と、該無端ベルト３１を巡回させる上下のプーリ３２，３３と、両プーリ３２，３３間に設けられて、無端ベルト３１に設けられた多数の孔に負圧を作用させる減圧チャンバー３４とで構成されている。また、各無端ベルト３１，３１は、図示しないサーボモータによって互いに内向きに巡回して、筒状フイルム１２を設定された速度で下降させる。
【００３３】
縦シール手段４０は、筒状フイルム１２の合わせ目１３を連続的に縦シールするもので、フィンシール或いはオーバーラップシールの何れのタイプであってもよいが、この実施形態では、オーバーラップシールとするため、上下一対のプーリ４１，４２間に無端状の加熱ベルト４３を架け渡し、これを図示しないサーボモータによって筒状フイルム１２と同速度で走行させるようにしている。
【００３４】
前後一対の横シール手段５０、５０は、筒状フイルム１２をその両サイドから挟持して水平方向に横シールするもので、この実施形態では、筒状フイルム１２の前後に配置された一対の回転アーム５１、５１と、各回転アーム５１，５１の両端に設けられた支持軸５２・・５２と、各支持軸５２・・５２に回転自在に取り付けられたシールジョー５３・・５３とを備えている。また、一方の横シール手段５０のシールジョー５３、５３には、その中央のスリット部分に図示しないナイフが設けられて、先行する袋１３の天の部分１４と後続する袋の地の部分１５との境をカットするようになっている。
【００３５】
各回転アーム５１、５１は、図示しないサーボモータにより、各回転軸５４，５４を中心にして互いに内向きに回転し、それらの両端に設けられたシールジョー５３、５３は、図示しない固定カムに案内されて、回転アーム５１，５１とは逆方向に回動して、筒状フイルム１２を横シールするときは、図３に示すように、回転アーム５１，５１の回転に伴って前後のシールジョー５３、５３が互いに水平姿勢を保ったまま垂直に下降するようにしている。そのため、各回転アーム５１、５１のそれぞれの回転軸５４、５４は、図示しない水平移動機構に連結されて互いに水平方向に近接離反するようにされ、また、各シールジョー５３，５３は、固定カムによって所定角度範囲内で揺動することにより、横シール可能区間においては、水平姿勢に保持されるようになっている。これにより、各シールジョー５３・・５３は、図３の一点鎖線で示すようなＤ字形の運動軌跡を描くことができる。これらの動きを実現させる機構は、出願人の先願に係る特許第３９２０６３５号で開示しているので、ここではその説明を省略する。
【００３６】
各シールジョー５３・・５３を支持軸５２・・５２に固定する取付部材には、しごきプレート５５と袋押さえ５６とが固定され、しごきプレート５５、５５で袋１３をしごくときは、図４の一点鎖線で示すように、Ｄ字形の前半の直線部分で前後のシールジョー５３，５３が所定幅のギャップを維持しながら下降し、その間に前後のしごきプレート５５，５５が袋１３の口を上から下へとしごいていく。続く後半の直線部分においては、前記ギャップを埋めるべく、前後の回転軸５４，５４が互いに内側に移動して前後のシールジョー５３、５３を袋１３を介して噛み合わせ、さらに両シールジョー５３、５３を互いに所定圧で押圧しながら回転アーム５１、５１が互いに内向きに回転していく。そのため、後半の直線部分では、袋１３の口が前後のシールジョー５３，５３によって所定圧で押圧されながら下降していき、その間に熱溶着されてシールされる。
【００３７】
図５は、振動付与手段６０と進退手段７０を背面から見たときの部分断面図、図６は、振動付与手段６０を袋との接触位置から後退させたときの部分断面図である。これらの図において、振動付与手段６０は、袋１３の底面に接触して内容物に振動を付与するプレート６１と、このプレート６１をクランク機構６２を介して上下動させるモータ６３と、該モータ６３をブラケット６４を介して支持するベース部材６５とで構成されている。また、このベース部材６５には、リニアガイド６６、６６が上下方向に取り付けられ、そのリニアガイド６６，６６にプレート６１の底面に取り付けられた垂直ロッド６７、６７が挿通されて、プレート６１が滑らかに上下動するようになっている。また、クランク機構６２の連接棒６２ａの一端は、プレート６１の底面にブラケット６４ａを介して軸支され、他端は、クランクアーム６２ｂの端部に回転自在に軸支されている。また、クランクアーム６２ａの回転中心は、モータ軸６３ａに取り付けられている。
これにより、クランクアーム６２ｂがモータ軸６３ａを中心にして回転すると、連接棒６２ａの他端が上下動し、それに伴ってプレート６１が水平姿勢を保ったまま上下動する。その場合の上下ストロークは、クランクアーム６２ａの回転半径によって決まるので、クランクアーム６２ａのモータ軸６３ａへの取付位置は、調節自在にされている。また、モータ６３の回転速度も調節自在にされて、被包装物Ｍの種類や容量に応じてプレート６１の振動強度が調整できるようになっている。
なお、ベース部材６５は、平面視が扁平なドーナツ型をしており、その中央のくり貫き部分にクランク機構６２が組み込まれている。
【００３８】
前記ベース部材６５の一端は、第１支持軸６９に回転自在に取り付けられ、第１支持軸６９は、垂直部材６８に水平に取り付けられている。また、このベース部材６５と垂直部材６８との間には、伸縮する進退手段７０が斜めに架け渡され、この進退手段７０の伸縮作用によってベース部材６５が第１支持軸６９を中心として上下に回動し、これにより、ベース部材６５に取り付けられた振動付与手段６０が、図５に示す水平姿勢と図６に示す垂直姿勢とに切り替え自在とされている。
【００３９】
進退手段７０は、エアーシリンダで構成され、そのピストンロッド７１の先端は、ベース部材６５に回転自在に軸支され、シリンダ本体７２は、垂直部材６８に軸支されて、ピストンロッド７１が縮退すると、振動付与手段６０は、図６に示すように、第１支持軸６９を中心として右回りに回転する。そのため、シリンダ本体７２は、揺動するブラケット７３の一端に固定され、また、そのブラケット７３の他端は、水平な第２支持軸７４に回動自在に取り付けられている。また、その第２支持軸７４は、垂直部材６８に水平に取り付けられている。
前記垂直部材６８は、図１、図７に示すように、振動付与手段６０の前後に一対設けられ、それらを第１支持軸６９と第２支持軸７４とで連結する構成である。したがって、一部断面とした図５、図６では、前側の垂直部材６８しか示していない。
【００４０】
図７は、昇降手段８０の一実施形態を示す側面図である。この図において、一方の垂直部材６８には、ブロック８１が取り付けられ、そのブロック８１には、ガイドロッド８２を挿通するリニアガイドが取り付けられている。また、このブロック８１の背面側には、ブラケット８３が取り付けられ、そのブラケット８３は、上下方向に往復動するタイミングベルト８４に連結されて、タイミングベルト８４の往復動により、ブロック８１がガイドロッド８２に沿って上下動するようになっている。したがって、ブロック８１と一体となった垂直部材６８は、タイミングベルト８４の往復動によって上下動し、その結果、垂直部材６８、６８間に取り付けられた振動付与手段６０と進退手段７０も上下動する。
【００４１】
前記タイミングベルト８４は、上下のプーリ８５ａ，８５ｂ間に架け渡され、一方のプーリ８５ａは、サーボモータ８６の回転軸に取り付けられ、他方のプーリ８５ｂは、フレーム８７に固定されたブラケット８８に回転自在に取り付けられている。また、前記ガイドロッド８２は、図２に示すように、左右方向に一対配置され、それらの両端部が上下のフレーム８７に固着されている。
【００４２】
前記ブラケット８３の端には、検出片８３ａが設けられ、それが近接センサ８９の検出位置に到達すると、そこを原点位置として認識するようになっている。また、サーボモータ８６の回転軸には、図示しないエンコーダが取り付けられ、そこから出力されるパルスをカウントすることによってブロック８１の上下位置が原点位置からの距離として把握できるようになっている。
【００４３】
一方、袋１３の送り方向長さが変わると、それに応じて袋１３と接触する前記プレート６１の上下ストロークも変わるので、前記ブロック８１の上下動の範囲は、サーボモータ８６の制御によって任意に変えられるようになっている。
【００４４】
図８は、袋１３の両側面に接触して該袋１３に下向きの力を付与する前後一対の回転ブラシ９０、９０の移動機構の側面図である。この図において、各回転ブラシ９０、９０は、一対のサーボモータ９１，９１の各回転軸９２、９２にそれぞれ取り付けられて、互いに内向きに所定速度で回転する。また、各サーボモータ９１，９１は、ベース部材９３，９３に取り付けられ、そのベース部材９３，９３の下部には、上下一対のリニアガイド９４、９４が取り付けられ、それらのリニアガイド９４，９４には、ガイドロッド９５，９５が挿通されて、ベース部材９３，９３がガイドロッド９５、９５に沿って移動自在とされている。また、各ベース部材９３、９３の側面には、エアーシリンダ９６のピストンロッド９７が連結され、そのピストンロッド９７の伸縮により、袋１３の両サイドに配置された回転ブラシ９０、９０が互いに近接離反するようになっている。また、上下のガイドロッド９５，９５の両端部は、支持板９８、９８に固定され、その支持板９８、９８に前記エアーシリンダ９６、９６がそれぞれ取り付けられている。
前記回転ブラシ９０．９０は、ポリプロピレン製の細い毛をゴム製パイプの外皮に植毛したもので、これにより袋１３を傷つけずに袋との接触面に所定の下向きの力を付与する。
また、この実施形態では、回転ブラシ９０の移動をエアーシリンダ９６で行っているが、これを回転運動を往復運動に変換する機構に置き換え、その回転運動をサーボモータで制御することによって、回転ブラシ９０の移動ストロークを袋サイズに応じて任意に調整できるようにすることもできる。
【００４５】
図９は、この実施形態に係る縦型包装装置の制御系ブロック図である。この図において、袋サイズ、しごき距離、運転速度（１分間当りの袋数）、袋に与える振動強度等が操作手段１０２から入力されると、制御手段１０１は、その設定条件に適合する筒状フイルム１２の送り速度と昇降手段８０の上下ストロークとを計算して設定する。例えば、筒状フイルム１２を連続的に下降させながら、袋１３の口をしごく場合には、袋の送り方向の長さと１分間当りに製造する袋数とから筒状フイルム１２の送り速度が求まる。また、筒状フイルム１２に被包装物が充填され始めてから、袋１３の口がしごきプレート５５でしごかれる直前までの時間が振動付与時間となるので、その間に、袋１３がどれだけ下降するかを、筒状フイルム１２の送り速度から求め、それを昇降手段８０の上下ストロークとして設定する。また、その上下ストロークの上限位置は、シールジョー５３、５３が直線的に下降しながら袋１３をシールするときのそのシールジョー５３、５３の動きと干渉しない位置となる。
【００４６】
また、制御手段１０１は、設定された袋サイズ、しごき距離、運転速度からＤ字形の運動軌跡の直線距離と、その直線距離を移動するのに必要な回転軸５４、５４の水平移動距離と、回転アーム５１，５１の全周にわたる刻々の回転速度とを求めて設定しておく。こうした計算と動作モードの設定が完了し、フイルムの装着も完了すると操作手段１０２のスタートスイッチを操作して運転を開始する。
【００４７】
運転が開始されると、制御手段１０１は、横シール手段５０，５０を原点位置に、昇降手段８０を上限位置に、即ち、振動付与手段６０のプレート６１を上限位置に、またそのプレート６１の姿勢を垂直姿勢に、さらに回転ブラシ９０，９０を袋と接触する位置にそれぞれセットしてから計量機Ｗに排出要求信号を出力する。すると、計量機Ｗは、一定重量の被包装物を排出して制御手段１０１に排出完了信号を出力する。排出された被包装物Ｍは、所定時間後には、漏斗２２を通過して筒状フイルム１２の下端部に到達するが、制御手段１０１は、そのタイミングに合わせて搬送手段３０、縦シール手段４０、横シール手段５０，５０をそれぞれス動作させ、被包装物Ｍが袋１３に完全に収納されるタイミングでしごき動作が開始されるようにそれぞれの手段３０，４０，５０を制御する。
【００４８】
図１０は、振動付与手段６０、進退手段７０、昇降手段８０、回転ブラシ９０の各動作タイミングを表したタイミングチャートである。また、図１１乃至図１７は、これらの動作変化を示した動作遷移図である。
【００４９】
次に、これらの図に基づいて、横シール手段５０、５０、振動付与手段６０、進退手段７０、昇降手段８０、回転ブラシ９０、９０の各動作について説明する。図１０は、シール完了直後からの動作タイミングを表しているが、制御手段１０１が、シール完了直後に排出要求信号を出力する場合は、図１０のシール完了直後の状態は、スタート直後の各手段６０、７０，８０，９０の初期状態でもある。そして、排出要求信号が計量機Ｗに出力されると、所定時間後には、計量機Ｗから排出された被包装物Ｍが筒状フイルム１２の下端部に到達するので、その間に制御手段１０１は、回転ブラシ９０、９０を両サイドに離反させ、続いて進退手段７０を作動させて、垂直姿勢にあった振動付与手段６０のプレート６１を水平姿勢に切り替える。そうする間に、図１１に示すように、被包装物Ｍが筒状フイルム１２の下端部に到達するので、制御手段１０１は、振動付与手段６０のプレート６１を上下動させて袋１３に充填された被包装物Ｍに振動を付与するとともに、下降する筒状フイルム１２に合わせて、振動付与手段６０と進退手段７０を下降させる。同時に横シール手段５０、５０のシールジョー５３，５３も互いに内向きに回転して、被包装物Ｍの充填が完了する頃には、図１２に示す状態から図１３に示す状態に移行する。
【００５０】
そして、被包装物Ｍの充填が完了し、図１４に示すように、しごきプレート５５、５５が袋１３の口を閉じてしごきを開始すると、制御手段１０１は、図１０に示すように、振動付与手段６０による上下動と昇降手段８０による下降運動を停止し、同時に進退手段７０を動作させて振動付与手段６０のプレート６１を水平姿勢から垂直姿勢に切り替える。同時に離反した回転ブラシ９０、９０を袋１３の両サイドに接近させる。図１４は、この状態を示す。
【００５１】
続いて、制御手段１０１は、図１０に示すように、回転ブラシ９０、９０を袋１３に接触させて袋１３に下向きの力を付与し、同時に昇降手段８０を作動させて、下限位置にあった振動付与手段６０と進退手段７０を上昇させる。その過程で、しごき動作が終了し、続いて一対のシールジョー５３、５３が袋１３の口を両サイドから挟圧して横シールする。図１５は、その状態を示す。
【００５２】
そして、振動付与手段６０と進退手段７０が上限位置に到達すると、図１０に示すように、昇降手段８０を停止させてシールの完了を待つ。図１６は、横シールが完了する直前の状態を示す。そして、シールが完了して密封された袋１３が落下すると、制御手段１０１は、再び排出要求信号を計量機Ｗに出力する。図１７は、その状態を示す。
こうして再び排出要求信号が出力されると、図１０のシール完了後の動作に戻り、所定時間後には、次の新たな被包装物Ｍが筒状フイルム１２の下端部に到達されて、図１１に示すような状態となる。こうして図１１乃至図１７に示す動作が繰り返される。
【００５３】
〔他の実施形態〕
以上の実施形態では、筒状フイルム１２を下降させながら横シールしていくようにしているが、これに代えて、筒状フイルム１２が止まっているときに横シールし、筒状フイルムを送っているときに、被包装物を充填するような間欠式の包装装置であってもよい。即ち、筒状フイルムを下降させているときに、振動付与手段６０と昇降手段８０を動作させて、充填された被包装物に振動を付与していくのである。したがって、横シール手段５０，５０としては、この実施形態と同様な回転式のものだけでなく、水平面内で往復運動するようなものであってもよい。
【００５４】
また、この実施形態では、振動付与手段６０のプレート６１を袋１３の底に接触させて袋１３の内容物に直接振動を付与するようにしたが、それに限定されるものではなく、例えば、袋１３の側面から振動を加えたり、袋の側面と底面の両方から振動を加えたりしてもよい。特に、袋１３の内容物の種類や形状、袋サイズ等によって充填率が変わる場合には、種々の振動モードが発揮できるように、上下動に加えて、水平方向にも振動できようにして、それらの選択的駆動によって袋に種々の振動モードが付与されるようにしても良い、また振動強度の調整も同様である。
【００５５】
また、この実施形態では、進退手段７０でもって振動付与手段６０のプレート６１を水平姿勢と垂直姿勢とに切り替えているが、これに限定されるものではなく、例えば、上記プレート６１を水平面内で回転させることによって側方に逃がす態様であってもよい。
【符号の説明】
【００５６】
１０ フイルムロール
１１ 帯状フイルム
１２ 筒状フイルム
１３ 袋
２０ フォーマ
３０ 搬送手段
４０ 縦シール手段
５０ 横シール手段
５１ 回転アーム
５３ シールジョー
５５ しごきプレート（しごき手段）
６０ 振動付与手段
６１ プレート
７０ 進退手段
８０ 昇降手段
９０ 回転ブラシ
１００ 縦型包装装置
Ｍ 被包装物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フイルムロールから繰り出されたフイルムをフォーマで筒状に成形しながらその合わせ目を縦シールし、縦シールされた筒状フイルム内に被包装物を充填してから該筒状フイルムを横シール手段で横シールすることによって、該筒状フイルムの下端部に被包装物が収納された密閉袋を成形するようにした縦型包装装置であって、前記横シール手段の下方に、前記筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与する振動付与手段と、前記被包装物が筒状フイルム内に充填されている間は、前記振動付与手段を前記筒状フイルムに接触させ、前記筒状フイルムが横シールされる直前には、前記振動付与手段をそこから退避させる進退手段とを設けたことを特徴とする縦型包装装置。
【請求項２】
前記筒状フイルムが被包装物の充填中に下降するものであって、その筒状フイルムの下降運動に合わせて前記振動付与手段と前記進退手段とを下降させる昇降手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の縦型包装装置。
【請求項３】
前記横シール手段の下方に、前記振動付与手段が前記筒状フイルムから離反すると、それと入れ替わって前記袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与する一対の回転ブラシを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型包装装置。
【請求項４】
前記横シール手段が前記筒状フイルムの両サイドにおいて互いに内向きに回転する一対の回転アームを備え、その各回転アームの先端に設けられた一対のシールジョーが、前記筒状フイルムを境にして面対称のＤ字形の運動軌跡を描くことを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型包装装置。
【請求項５】
前記横シール手段に、前記筒状フイルムの下端部に成形された袋の開口部をその両サイドから挟んで下方に押し下げる、しごき手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型包装装置。
【請求項１】
フイルムロールから繰り出されたフイルムをフォーマで筒状に成形しながらその合わせ目を縦シールし、縦シールされた筒状フイルム内に被包装物を充填してから該筒状フイルムを横シール手段で横シールすることによって、該筒状フイルムの下端部に被包装物が収納された密閉袋を成形するようにした縦型包装装置であって、前記横シール手段の下方に、前記筒状フイルムと接触して被包装物に振動を付与する振動付与手段と、前記被包装物が筒状フイルム内に充填されている間は、前記振動付与手段を前記筒状フイルムに接触させ、前記筒状フイルムが横シールされる直前には、前記振動付与手段をそこから退避させる進退手段とを設けたことを特徴とする縦型包装装置。
【請求項２】
前記筒状フイルムが被包装物の充填中に下降するものであって、その筒状フイルムの下降運動に合わせて前記振動付与手段と前記進退手段とを下降させる昇降手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の縦型包装装置。
【請求項３】
前記横シール手段の下方に、前記振動付与手段が前記筒状フイルムから離反すると、それと入れ替わって前記袋の両側面に接触して該袋に下向きの力を付与する一対の回転ブラシを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型包装装置。
【請求項４】
前記横シール手段が前記筒状フイルムの両サイドにおいて互いに内向きに回転する一対の回転アームを備え、その各回転アームの先端に設けられた一対のシールジョーが、前記筒状フイルムを境にして面対称のＤ字形の運動軌跡を描くことを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型包装装置。
【請求項５】
前記横シール手段に、前記筒状フイルムの下端部に成形された袋の開口部をその両サイドから挟んで下方に押し下げる、しごき手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型包装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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１７】
【公開番号】特開２０１１−２５１７２７（Ｐ２０１１−２５１７２７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２５９６３（Ｐ２０１０−１２５９６３）
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１日（２０１０．６．１）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
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