製袋包装機
【課題】フィルムを切断する際に切断箇所の近傍を溶着することができる製袋包装機を提供する。
【解決手段】製袋包装機の横シール機構６は、フィルムのシールを行なうための１対のシールジョー７１を備えるとともに、フィルムの切断を行なうための切断機構２０として、突起状の切断刃２１と平坦状の受け刃２２とを対向配置して備えている。横シール工程においては切断刃２１に対して、ヒータ７２により熱が印可されるとともに、エアバイブレータ３０により水平面内での振動が与えられる。これにより、切断刃２１からフィルムに対して与えられる圧力が変化し、圧力が比較的低いときはフィルムの溶着がなされ、圧力が比較的高いときはフィルムの切断がなされる。これにより、フィルムの切断箇所の近傍が溶着されることになる。
【解決手段】製袋包装機の横シール機構６は、フィルムのシールを行なうための１対のシールジョー７１を備えるとともに、フィルムの切断を行なうための切断機構２０として、突起状の切断刃２１と平坦状の受け刃２２とを対向配置して備えている。横シール工程においては切断刃２１に対して、ヒータ７２により熱が印可されるとともに、エアバイブレータ３０により水平面内での振動が与えられる。これにより、切断刃２１からフィルムに対して与えられる圧力が変化し、圧力が比較的低いときはフィルムの溶着がなされ、圧力が比較的高いときはフィルムの切断がなされる。これにより、フィルムの切断箇所の近傍が溶着されることになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムから包装袋を形成する製袋包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スナック菓子やキャンディ等の食品の包装には、包材としてのフィルムをシール（熱溶着）することで包装袋を形成する製袋包装機が使用されている。
【０００３】
縦ピロー型と呼ばれる製袋包装機では、まず、シート状のフィルムがその側縁部が重ねられて筒状に形成される。続いて、そのフィルムが鉛直下方に搬送されつつ、重なった側縁部が縦方向（鉛直方向）にシール（縦シール）され、さらに、包装袋の下部に相当する位置が横方向（水平方向）にシール（横シール）されることにより、中間体としての上部が開口した中間体袋が形成される。そして、その開口部に対して上方から被包装物が供給され、中間体袋に被包装物が充填される。その後、中間体袋において包装袋の上部に相当する位置がさらに横シールされ、その横シールされた位置の近傍が切断されることにより、被包装物及び所定量のエアが詰められた一の包装袋が形成される。
【０００４】
一般に、このような製袋包装機においては、複数の包装袋を連続かつ高速に形成できるように、先行する包装袋の上部のための横シール（上部シール）と、後続の包装袋の下部のための横シール（下部シール）とを一回の横シール工程内で行い、かつ、この同一の横シール工程内でフィルムの切断をも行うようになっている。
【０００５】
図１２は、従来の製袋包装機における、横シール工程を行う横シール機構の概略構成を示す図である。横シール機構は、１対のシールジョー１０１をフィルムｆの搬送経路を挟んで水平方向に対向配置して備えている。横シール工程では、これら２つのシールジョー１０１がヒータによって加熱され、面対向するシール面１０２によってフィルムｆが押圧されることで横シールがなされる。シールジョー１０１はそれぞれ、上下の中央位置に切欠部１０３を備え、シール面１０２は上下２つの部位に分離されている。上方のシール面１０２ａは下部シールを行うように機能し、下方のシール面１０２ｂは上部シールを行うように機能する。
【０００６】
また、一方のシールジョー１０１の切欠部１０３には、フィルムｆを切断するための鋭利な刃を有するカッター１０５が設けられている。上述した横シールが完了すると、このカッター１０５が水平移動され、他方のシールジョー１０１の切欠部１０３に突入される。これにより、上部シール位置と下部シール位置との中間位置でフィルムｆが切断され、包装袋２０１が形成されることになる。
【０００７】
なお、上述したシール機構を開示した先行先行文献として、例えば、以下の文献が存在する。
【０００８】
【特許文献１】特公昭５５−３５２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図１２に示すような従来の製袋包装機においては、フィルムｆの切断箇所は切欠部１０３の対向位置（上部シール位置と下部シール位置との中間位置）であるため、フィルムｆの切断箇所の近傍ではシールはなされていない。したがって、図１２に示すように、生成された包装袋２０１の端部２０２の近傍は、フィルムが溶着されておらず離間可能な状態となる。
【００１０】
また一方で、フィルムにおいて縦シールと横シールとが重複してなされる箇所や、横シールの方向の両端部などでは、フィルムの厚みや屈曲などの影響により、横シールによる溶着力が他の箇所より低下する傾向がある。したがって、図１２に示すように包装袋の端部（切断箇所に相当する端部）の近傍が溶着されていないと、このような箇所においてエア漏れが生じる可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィルムを切断する際に切断箇所の近傍を溶着することができる製袋包装機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】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、フィルムの側縁部を重ねて筒状に形成し、重なった前記側縁部を第１方向にシールするとともに、前記第１方向に直交する第２方向に前記フィルムをシールすることで、前記フィルムから包装袋を形成する製袋包装機であって、前記フィルムにおける前記第２方向のシールの対象位置の近傍を前記第２方向に切断する切断手段と、前記切断手段を振動させる振動手段と、前記切断手段を加熱する加熱手段と、を備えている。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の製袋包装機において、前記切断手段は、突起状の切断刃と、平坦状の受け刃とを前記フィルムの搬送経路を挟んで互いに対向配置させて備えている。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃を振動させる。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃を前記第１方向に直交する平面内で振動させる。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが対向する方向に沿って前記切断刃を振動させる。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項４に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記平面内で前記切断刃を回転運動させる。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項２に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが接触したとき、非接触のときよりも振動数を高める。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１ないし７の発明によれば、熱を与えられた切断手段が振動しつつフィルムを切断するため、フィルムを切断する際に切断箇所の近傍を、切断方向の全体にわたって確実に溶着することができる。特にエア漏れが生じやすい、第１方向のシールと第２方向のシールとが重複してなされる箇所や、第２方向の両端部も確実に溶着されるため、包装袋の端部のエア漏れを確実に防止することができる。
【００２０】
また、特に請求項２の発明によれば、切断刃と受け刃とが対向配置されるため、切断刃が溶着に適した鈍刀であっても、切断刃と受け刃とでフィルムを挟み込むことでフィルムに対して切断可能な圧力を与えることができ、フィルムを確実に切断できる。
【００２１】
また、特に請求項３の発明によれば、切断刃を振動させるため、切断刃のフィルムへの圧力を可変にすることができる。そして、圧力が比較的低いときは切断刃はフィルムを溶着するように作用し、圧力が高いときは切断刃はフィルムを切断するように作用するため、フィルムの溶着、及び、切断を確実に行うことができる。
【００２２】
また、特に請求項４の発明によれば、切断刃が第１方向には振動されないため、フィルムを第２方向に確実に切断できる。
【００２３】
また、特に請求項５の発明によれば、フィルムの溶着、及び、切断をさらに確実に行うことができる。
【００２４】
また、特に請求項６の発明によれば、フィルムの切断方向たる第２方向に沿った切断刃の移動が生じるため、フィルムの切断をさらに確実に行うことができる。
【００２５】
また、特に請求項７の発明によれば、迅速にフィルムを切断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１−１．全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る製袋包装機の斜視図である。この製袋包装機１は、スナック菓子やキャンディ等の食品の被包装物を連続的に袋詰めする機能を有する縦ピロー型の包装装置である。図１においては、製袋包装機１の上部に、コンピュータスケール９が配置された様子を示している。コンピュータスケール９は、計量部９１にて被包装物を計量し、排出シュート９２を介して被包装物を一定重量ごとに製袋包装機１に供給する計量装置である。
【００２８】
図１に示すように、製袋包装機１は主として、装置本体部２と、装置本体部２に包材としてのシート状のフィルムを供給するフィルム供給部３とを備えて構成されている。装置本体部２のハウジング４の正面側には、ユーザからの操作を受付ける操作スイッチ４１と、ユーザに各種情報を提供する液晶ディスプレイ４２とが配置されている。さらに、装置本体部２のハウジング４の内部には、装置全体を統括的に制御するためのマイクロコンピュータを備えた制御部（図示省略）が設けられている。
【００２９】
なお、以下の説明においては、方向及び向きを示す際に、適宜、図中に示す３次元のＸＹＺ直交座標を用いる。このＸＹＺ軸はハウジング４に対して相対的に固定される。ここで、Ｚ軸方向は鉛直方向、Ｙ軸方向は奥行方向（Ｙ軸−側が正面側）であり、Ｘ軸方向は正面側から見た場合の左右方向である。
【００３０】
また、装置本体部２の内部において、コンピュータスケール９の排出シュート９２の直下となる位置には、フィルムを用いて被包装物を包装する包装部５が配置されている。
【００３１】
図２は、包装部５の概略構成を示す図である。図に示すように、包装部５は、コンピュータスケール９から供給される被包装物Ａｒを受け止める集合シュート５１と、被包装物Ａｒをその内部に導通するチューブ５２と、フィルムｆを供給するセーラ部５３と、フィルムｆを縦シールする縦シール機構５６と、フィルムｆを搬送する１対のプルダウンベルト５５と、フィルムｆを横シールするとともに切断する横シール機構６とを備えている。
【００３２】
フィルム供給部３からセーラ部５３に供給されるフィルムｆは、セーラ部５３とチューブ５２との間隙を通過することにより、その側縁部ｆｖが重ねられて筒状に形成される。そして、プルダウンベルト５５により筒状のフィルムｆがチューブ５２に沿って鉛直下方（Ｚ軸−側）に搬送されつつ、重ね合わされたフィルムｆの側縁部ｆｖが縦シール機構５６により縦方向（Ｚ軸方向）に縦シールされる。
【００３３】
続いて、縦シールされた筒状のフィルムｆにおいて包装袋の下部に相当する位置が、横シール機構６により横方向（Ｙ軸方向）に沿って横シールされ、包装袋の中間体として、下部が溶着されているが上部は開口した状態の中間体袋Ｐｉが形成される。中間体袋Ｐｉが形成されると、この中間体袋Ｐｉ内に一定重量の被包装物Ａｒが集合シュート５１及びチューブ５２の内部を介して投入される。被包装物Ａｒが収容された中間体袋Ｐｉは、プルダウンベルト５５によりさらに搬送され、包装袋の上部に相当する位置が、横シール機構６により横方向（Ｙ軸方向）に沿って横シールされるとともに、この横シールの対象位置の近傍上部が横方向（Ｙ軸方向）に沿って切断される。このような工程により、被包装物Ａｒ及び所定量のエア（不活性ガス等）が封入された一の包装袋Ｐａが生成されることになる。なお以下、包装袋の下部に相当する位置の横シールを「下部シール」といい、包装袋の上部に相当する位置の横シールを「上部シール」という。
【００３４】
＜１−２．横シール機構＞
本実施の形態の製袋包装機１においては、複数の包装袋を連続かつ高速に形成できるように、先行する包装袋の上部のための「上部シール」、後続の包装袋の下部のための「下部シール」、及び、「フィルムの切断」は、横シール機構６により一回の横シール工程内においてなされるようになっている。
【００３５】
横シール機構６は、第１ユニット６１と第２ユニット６２との２つのユニットを備えて構成されている。２つのユニット６１，６２はそれぞれ、一のシールジョー７１を備えている。これら２つのシールジョー７１は、互いにフィルムｆの搬送経路を挟んでＸ軸方向に沿って対向するように配置されており、それぞれのシール面は搬送経路に向けられている。
【００３６】
２つのユニット６１，６２は双方共に、Ｘ軸方向に延設されたガイドレール（図示省略）に沿って駆動機構（図示省略）により直線的に移動可能となっている。このような構成により、２つのシールジョー７１の状態は、フィルムｆを挟んでシール面が互いに接触した状態（図２に示す状態）と、フィルムｆの搬送経路から離れてシール面が互いに離間した状態との間で変更される。なお、本明細書においては、直接的な接触のみならず、フィルムｆを挟んでの間接的な接触（押圧状態）も「接触」と表現する。
【００３７】
製袋包装機１においては、フィルムｆの搬送及びその停止が連続的に繰り返されるようになっている。フィルムｆが搬送される際には２つのユニット６１，６２（シールジョー７１）は離間されているが、フィルムｆの搬送が停止されると、２つのユニット６１，６２が互いに接近する方向に駆動されてシールジョー７１のシール面が接触する。横シール工程（「下部シール」、「上部シール」、及び、「フィルムの切断」）は、このように２つのユニット６１，６２のシール面が互いに接触した状態でなされる。なお以下、横シール工程がなされる期間を「横シール期間」という。横シール期間は、例えば、０．１秒程度とされる。
【００３８】
横シール機構６はまた、「フィルムの切断」を行うための切断機構を備えている。図３及び図４は、切断機構２０を含む横シール機構６の主要構成を示す図である。図３は正面側（Ｙ軸−側）からの横シール機構６の構成、図４は上面側（Ｚ軸＋側）からの横シール機構６の構成をそれぞれ示している。これらの図中に示す一点鎖線Ｒは、フィルムの搬送経路のＸ軸方向における中心位置を示している。またこれらの図中では、２つユニット６１，６２が備えるシールジョーの７１のシール面７７が互いに接触している状態を示している。
【００３９】
横シール機構６の切断機構２０は、切断刃２１と受け刃２２との２つの刃から構成される。切断刃２１は第１ユニット６１に設けられる一方で、受け刃２２は第２ユニット６２に設けられている。切断刃２１及び受け刃２２はそれぞれ、シールジョー７１の上下中央位置にＹ軸方向に沿って形成される切欠部７８に設けられている。
【００４０】
図５は、図３に示す２つのシールジョー７１の近傍の拡大図である。シールジョー７１のシール面７７は上下２つの部位に分離されており、これら２つのシール面７７ａ，７７ｂの間に切欠部７８が形成されている。フィルムｆにおいて、上方のシール面７７ａが接触する位置は下部シールの対象位置（以下、「下部シール位置」という。）となり、下方のシール面７７ｂが接触する位置は上部シールの対象位置（以下、「上部シール位置」という。）となる。
【００４１】
図に示すように第１ユニット６１のシールジョー７１の切欠部７８には、切断刃２１がＸ軸方向に沿って配置されている。一方、第２ユニット６２シールジョー７１の切欠部７８には、受け刃２２がＸ軸方向に沿って配置されている。
【００４２】
切断刃２１のＸ軸＋側の端部２１ａと、受け刃２２のＸ軸−側の端部２２ａとは、フィルムの搬送経路を挟んでＸ軸方向において対向して配置されており、これら端部２１ａと端部２２ａとが当接することで「フィルムの切断」がなされるようになっている（詳細は後述）。このため以下、端部２１ａ，２２ａをそれぞれ「刃先」と呼ぶ。これら刃先２１ａ，２２ａは、フィルムをＹ軸方向に切断可能にＹ軸方向に沿って延びており（図４参照。）、そのＹ軸方向の幅は切断対象となるフィルムのＹ軸方向の幅よりも大きくされている。
【００４３】
切断刃２１の刃先２１ａは、Ｘ軸＋側に向かって徐々に細くなるように突起しているが、その突起の先端部は尖っておらず曲面形状を有している。このため、切断刃２１の刃先２１ａのみをフィルムｆに対して単に押し当てるだけでは、フィルムを切断することは不可能となっている。一方で、受け刃２２の刃先２１ａは平坦面となっている。
【００４４】
また、切断刃２１は、第１ユニット６１のシール面７７よりも刃先２１ａがＸ軸＋側に突出するように配置されている。一方で、受け刃２２は、第２ユニット６２のシール面７７よりも、刃先２２ａがＸ軸＋側に後退して位置するように配置されている。したがって、２つのユニット６１，６２のシール面７７が互いに接触した状態においては、切欠部７８の対向位置（下部シール位置と上部シール位置との中間位置）に存在するフィルムｆは、切断刃２１の刃先２１ａにより常に押圧され、第２ユニット６２の切欠部７８内へＸ軸＋側に押し込まれた状態とされる。
【００４５】
またところで、シールジョー７１の内部にはヒータ７２が設けられている。このヒータ７２によりシールジョー７１の全体が加熱され、熱を有した２つのシール面７７によってフィルムがＸ軸方向の双方から押圧されることにより、フィルムがシール（溶着）されることになる。また、切断刃２１及び受け刃２２はシールジョー７１に隣接して配置されることから、シールジョー７１に与えられた熱は切断刃２１及び受け刃２２にも印加され、切断刃２１及び受け刃２２の双方はシールジョー７１とほぼ同一の温度まで加熱されるようになっている。
【００４６】
＜１−３．切断刃の振動＞
図３及び図４に戻り、第１ユニット６１は、振動体としてのエアバイブレータ３０を備えており、このエアバイブレータ３０により、切断刃２１は水平面（ＸＹ平面）内において振動されるようになっている。
【００４７】
エアバイブレータ３０は、エアを取り込む吸気口３１と、エアを排出する排気口３２と、Ｚ軸方向に沿った回転軸を中心に回転するロータ３３と、を備えている。ロータ３３は、その中央位置が回転軸と異なるように偏心して配置されており、吸気口３１から流入するエア量に応じた回転数で回転する。エアバイブレータ３０では、このようなロータ３３の回転運動により水平面（ＸＹ平面）内での振動が発生する。
【００４８】
第１ユニット６１は、シール期間内において、エアバイブレータ３０によって振動される振動部材と、ハウジング４に対して相対固定される固定部材とに大別される。図３及び図４においては、第１ユニット６１の振動部材をハッチングで示している。なお、第２ユニット６２は、受け刃２２を含む構成全体が、シール期間内においてハウジング４に対して相対固定される。
【００４９】
第１ユニット６１の固定部材は主として、シールジョー７１と、シールジョー７１を固定するジョーベース７３と、バネハウジング７５とから構成され、ジョーベース７３とバネハウジング７５とは、軸状部材である４本のリニアシャフト７４によって接続されている。４本のリニアシャフト７４はＸ軸方向に沿って互いに平行に、上部と下部とにそれぞれ２本ずつ配置される。なお、図４においては便宜上、上部の２本のリニアシャフト７４の図示を省略している。
【００５０】
一方、第１ユニット６１の振動部材は主として、切断刃２１と、そのＸ軸−側において切断刃２１を固定する支持ブロック８１と、振動軸８４と、２つのリニアブッシュ８２とを備えている。
【００５１】
支持ブロック８１は、正面側（Ｙ軸−側）からみてＬ字状に屈曲された形状を有し、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる第１部材８１ａと、水平方向（Ｘ軸方向）に伸びる第２部材８１ｂとを備えている。そして、鉛直方向の第１部材８１ａにエアバイブレータ３０が固設され、水平方向の第２部材８１ｂに、切断刃２１、振動軸８４及びリニアブッシュ８２が固設されている。したがって、エアバイブレータ３０で発生した振動は、支持ブロック８１を介して振動部材の全体に伝達される。
【００５２】
振動軸８４は、支持ブロック８１のＸ軸−側に配置されている。したがって、図に示すように、切断刃２１、支持ブロック８１及び振動軸８４が、Ｘ軸方向に沿ってＸ軸＋側からこの順に配置される。振動軸８４は、バネハウジング７５に対して移動自在に貫入され、バネハウジング７５の内部に設けられる皿バネ７６によってＸ軸＋側に付勢される。これにより、切断刃２１にはＸ軸＋側への付勢力が与えられることになる。
【００５３】
リニアブッシュ８２は、円筒部材を有している。そして、２つのリニアブッシュ８２の円筒部材の内部にはそれぞれ、下部の２本のリニアシャフト７４のうちの一が貫入されている。つまり、リニアブッシュ８２は、リニアシャフト７４に対してＸ軸方向に移動自在とされる。また、リニアブッシュ８２の円筒部材内には、ベアリングに採用されるような複数のボールが配置されており、円筒部材とリニアシャフト７４との間には、いくらかの遊びを有しつつ、これら複数のボールが介在することになる。これにより、リニアブッシュ８２は、リニアシャフト７４に対してＹ軸方向にも移動可能とされる。したがって、振動部材は、固定部材に対してＸＹ平面内で移動可能に配置されることになる。
【００５４】
このような構成により、エアバイブレータ３０が水平面（ＸＹ平面）内での振動を発生させると、その振動が切断刃２１に伝達され、切断刃２１が水平面（ＸＹ平面）内にて振動することになる。
【００５５】
＜１−４．横シール工程＞
次に、上述した構成を有する横シール機構６によってなされる横シール工程について説明する。
【００５６】
前述したように、製袋包装機１においては、フィルムの搬送及びその停止が連続的に繰り返されており、フィルムの搬送が停止されると、２つのユニット６１，６２が互いに接近するように駆動される。そして、２つのユニット６１，６２のシールジョー７１のシール面７７が互いに接触することで、横シール工程が開始される。
【００５７】
この横シール工程においては、ヒータ７２によって加熱された２つのユニット６１，６２のシール面７７によって、フィルムがＸ軸方向の双方から挟み込まれることでフィルムの横シールがなされる。すなわち、上方のシール面７７ａの対向位置（下部シール位置）のフィルムには下部シールがなされ、下方のシール面７７ｂの対向位置（上部シール位置）のフィルムには上部シールがなされる。
【００５８】
また、このような横シールとともに、切断刃２１及び受け刃２２により、切欠部７８の対向位置（下部シール位置と上部シール位置との中間位置）に存在するフィルムが挟み込まれ、その切断がなされる。以下、下部シール位置と上部シール位置との近傍に位置し、切欠部７８の対向位置に存在するフィルムを、「対象フィルム」という。
【００５９】
切断刃２１及び受け刃２２は、ヒータ７２によって常時加熱されている。また、本実施の形態のエアバイブレータ３０も常時駆動されており、これにより、切断刃２１は常時振動される。さらに前述のように、切断刃２１の刃先２１ａは、第１ユニット６１のシール面７７よりもＸ軸＋側に突出している。したがって、横シール期間においては、このように加熱された、かつ、振動された切断刃２１によって、対象フィルムが常時押圧されることになる。このような動作により、対象フィルムが切断されるとともに、対象フィルムの切断箇所の近傍の溶着がなされる。つまり、対象フィルムの切断と溶着とが同時になされることになる。以下、この原理について説明する。
【００６０】
図６及び図７は、エアバイブレータ３０によって生じる振動のＸ軸方向に沿った振幅を示す図である。図６に示すように、エアバイブレータ３０が駆動すると、ＸＹ平面内における回転運動としての回転振動Ｗ１と、Ｘ軸方向に沿った直線振動Ｗ２とが発生する。回転振動Ｗ１の周期Ｔ１は直線振動Ｗ２の周期Ｔ２と比較して長く、また、回転振動Ｗ１の振幅も直線振動Ｗ２の振幅と比較して大きくなる。切断刃２１には、これら回転振動Ｗ１と直線振動Ｗ２とが重畳された図７に示す如き重畳振動Ｗ３が与えられることになる。この重畳振動Ｗ３に関しては、回転振動Ｗ１と同じく周期Ｔ１（例えば、０．０１秒程度）で同一波形が繰り返される。
【００６１】
実際の横シール工程においては、切断刃２１の刃先２１ａがある位置よりもＸ軸＋側へ移動すると、切断刃２１は受け刃２２と接触する。このため、実際の横シール工程における、切断刃２１の刃先２１ａと受け刃２２の刃先２２ａとの間の刃間距離は、図８に示すように変化する。すなわち、切断刃２１と受け刃２２とが離間する離間期間Ｐ１と、切断刃２１と受け刃２２とが接触している接触期間Ｐ２とが交互に繰り返されることになる。
【００６２】
また、切断刃２１から対象フィルムに与えられる圧力（以下、「刃圧力」という。）は、図９に示すように変化する。図８と図９とを比較してわかるように、離間期間Ｐ１においては、刃間距離と刃圧力とは逆に作用し、刃間距離が短いほど刃圧力は大きく、刃間距離が長いほど刃圧力は小さくなる。一方、接触期間Ｐ２においては、切断刃２１と受け刃２２との接触により、刃圧力が離間期間Ｐ１と比較して格段に大きくなり、また、切断刃２１に与えられる振動はそのまま刃圧力に変化される。このため、接触期間Ｐ２では、比較的大きな刃圧力が細かく変化することとなる。
【００６３】
このように、刃圧力は、離間期間Ｐ１と接触期間Ｐ２との間で比較的大きく変化し、かつ、各期間Ｐ１，Ｐ２内においても細かく変化することになる。そして、刃圧力が所定値ＳＰを超える期間（図中の期間Ｐ３）では、切断刃２１は対象フィルムを切断するように作用する。一方で、刃圧力が所定値ＳＰ未満の期間では、切断刃２１は対象フィルムの切断ではなく切断対象となる箇所の近傍を溶着するように作用する。前述したように、切断刃２１の刃先２１ａは曲面形状であり、切断刃２１がこのような鈍刀であることが、フィルムの溶着に有効に寄与する。つまり、一の切断刃２１が、対象フィルムの切断及び溶着の双方を行うように作用するわけである。
【００６４】
また、「離間期間Ｐ１と接触期間Ｐ２との間で状態が移行する際の刃圧力の大きな変化」及び「接触期間Ｐ２における刃圧力の細かな変化」は、対象フィルムの切断のために有効に寄与する。さらに、切断刃２１はＸＹ平面内にて回転運動されるため、接触期間Ｐ２において、切断刃２１は対象フィルムに当接したままＹ軸方向にも移動する。この切断方向たるＹ軸方向への切断刃２１の移動も、対象フィルムの切断のために有効に寄与することになる。また、切断刃２１と受け刃２２との双方が加熱されることから、受け刃２２の熱もまた対象フィルムの溶着に有効に寄与することになる。このような原理によって、対象フィルムの切断及び溶着の双方が同時になされることになる。
【００６５】
以上、第１の実施の形態について説明したように、本実施の形態の製袋包装機１では、突起状の切断刃２１と平坦状の受け刃２２とがフィルムの搬送経路を挟んで互いに対向配置されており、加熱されかつ振動された切断刃２１がフィルムの切断対象となる位置に押圧される。したがって、フィルムを切断する際に切断箇所の近傍を溶着することができ、これにより生成される包装袋の上下端部はＹ軸方向の全体にわたって確実に溶着される。このため、縦シールと横シールとが重複してなされる箇所や、横シールの方向（Ｙ軸方向）の両端部など、エア漏れが生じやすい箇所においても確実に溶着がなされるため、包装袋の端部（切断箇所に相当する端部）におけるエア漏れを確実に防止することができる。
【００６６】
また、製袋包装機１では、切断刃２１を振動させるため、切断刃２１のフィルムへの圧力（刃圧力）を可変にすることができる。そして、刃圧力が比較的低いときは切断刃２１はフィルムを溶着するように作用し、刃圧力が高いときは切断刃２１はフィルムを切断するように作用するため、フィルムの溶着、及び、切断を確実に行うことができる。また、切断刃２１を水平面（ＸＹ平面）内で振動させるため、切断刃２１が鉛直方向に振動せず、フィルムにおいて切断対象となる水平位置を確実に切断できる。
【００６７】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の製袋包装機１の構成は第１の実施の形態とほぼ同様であるが、エアバイブレータ３０の回転数が制御可能である点で、第１の実施の形態と相違している。
【００６８】
図１０は、エアバイブレータ３０の回転数の制御に係る製袋包装機１の構成を示すブロック図である。図に示すように、エアバイブレータ３０には、空気供給装置となるコンプレッサ１３から、ロータ３３を駆動させるためのエアが供給される。そして、このコンプレッサ１３からエアバイブレータ３０までの空気流路としてのエア供給管１４には、電空変換弁１２が介挿されている。
【００６９】
電空変換弁１２は、与えられる電気信号の値に応じて、エア供給管１４を流れるエア量を調節する弁である。電空変換弁１２への電気信号は、製袋包装機１の全体を制御する制御部１０から発信される。また前述したように、エアバイブレータ３０のロータ３３は、流入するエア量に応じた回転数で回転振動する。このため、本実施の形態の制御部１０は、電気信号の値を調整することで、エアバイブレータ３０の振動数を制御することが可能となっている。
【００７０】
また、本実施の形態の横シール機構６には、切断刃２１と受け刃２２との接触を検出するための接触検出部１５が設けられている。接触検出部１５は、例えば、切断刃２１と受け刃２２とによって電気的な回路が構成されるか否かによって、それらの接触を検出するようになっている。接触検出部１５による検出結果は、制御部１０に入力される。制御部１０は、この検出結果に基づき、横シール工程においてエアバイブレータ３０の振動数を制御する。
【００７１】
図１１は、横シール工程おいて制御部１０によってなされる、エアバイブレータ３０の振動数の制御動作の流れを示す図である。
【００７２】
横シール工程が開始されると、これと同時に、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の出力が開始され、エアバイブレータ３０の振動が開始される（ステップＳ１）。このとき、エアバイブレータ３０の振動数は、所定の第１振動数に制御される。そして以降、シールジョー７１のシール面７７による横シールが完了するまで（ステップＳ６にてＮｏの間）、ステップＳ２〜Ｓ５の工程が繰り返しなされて、切断刃２１と受け刃２２との接触／非接触応じてエアバイブレータ３０の振動数が制御される。
【００７３】
すなわち、まず、接触検出部１５により切断刃２１と受け刃２２とが接触しているか否かが検出される（ステップＳ２）。そして、切断刃２１と受け刃２２とが接触していないとき（ステップＳ３にてＮｏ：離間期間Ｐ１に相当）は、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の値により、エアバイブレータ３０の振動数は第１振動数に制御される（ステップＳ４）。一方、切断刃２１と受け刃２２とが接触したとき（ステップＳ３にてＹｅｓ：接触期間Ｐ２に相当）は、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の値により、エアバイブレータ３０の振動数は第１振動数よりも高い第２振動数に制御される（ステップＳ５）。つまり、切断刃２１と受け刃２２とが非接触のときは振動数が比較的低くされ、切断刃２１と受け刃２２とが接触したときは振動数が比較的高くされる。前述したように、横シール工程においては、離間期間Ｐ１と接触期間Ｐ２とが交互に繰り返されることから、これに応じてエアバイブレータ３０の振動数が高い期間と低い期間とが交互に繰り返されることになる。
【００７４】
シール面７７による横シールが完了すると（ステップＳ６にてＹｅｓ）、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の出力が停止され、エアバイブレータ３０の振動が停止されることになる（ステップＳ７）。
【００７５】
切断刃２１と受け刃２２とが接触すると、その接触によって切断刃２１の振動が抑制されるため、接触期間Ｐ２における刃圧力の変化も抑制されることになる（図９の接触期間Ｐ２を参照。）。前述したように、「接触期間Ｐ２における刃圧力の細かな変化」は対象フィルムの切断のために有効に寄与することから、刃圧力の変化が抑制されると対象フィルムの切断作用も抑制され、対象フィルムの切断に時間を要することになる。このため、本実施の形態のように、切断刃２１と受け刃２２とが接触したときに非接触のときよりも振動数を高めることで、フィルムの切断に要する時間を短縮することができることになる。
【００７６】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００７７】
例えば、上記実施の形態においては、振動体としてエアバイブレータ３０を採用することで、切断刃２１に対して回転振動と及び直線振動とが重畳された重畳振動を与えていたが、振動体として直線振動のみが可能な電磁フィーダ等を採用し、切断刃と受け刃とが対向する方向（Ｘ軸方向）に沿った直線振動のみを切断刃２１に対して与えるようにしてもよい。これによっても、フィルムの切断と溶着とを同時に行うことが可能である。
【００７８】
また、上記実施の形態においては、製袋包装機の一例として縦ピロー型の製袋包装機について説明を行ったが、横ピロー型の製袋包装機など、フィルムの側縁部を重ねて筒状に形成し、重なった側縁部を第１方向にシールするとともに、第１方向に直交する第２方向にフィルムをシールすることで、フィルムから包装袋を形成する包装機であれば、どのようなものであっても本発明に係る技術を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の斜視図である。
【図２】包装部の概略構成を示す図である。
【図３】正面側からの横シール機構の主要構成を示す図である。
【図４】上面側からの横シール機構の主要構成を示す図である。
【図５】シールジョーの拡大図である。
【図６】エアバイブレータによって生じる振動の振幅を示す図である。
【図７】エアバイブレータによって生じる振動の振幅を示す図である。
【図８】切断刃と受け刃との間の刃間距離の変化を示す図である。
【図９】切断刃がフィルムに与える圧力の変化を示す図である。
【図１０】エアバイブレータの振動数の制御に係る構成を示す図である。
【図１１】エアバイブレータの振動数の制御動作の流れを示す図である。
【図１２】従来の製袋包装機における横シール機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 製袋包装機
２１ 切断刃
２２ 受け刃
３０ エアバイブレータ
７１ シールジョー
７２ ヒータ
７７ シール面
７８ 切欠部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムから包装袋を形成する製袋包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スナック菓子やキャンディ等の食品の包装には、包材としてのフィルムをシール（熱溶着）することで包装袋を形成する製袋包装機が使用されている。
【０００３】
縦ピロー型と呼ばれる製袋包装機では、まず、シート状のフィルムがその側縁部が重ねられて筒状に形成される。続いて、そのフィルムが鉛直下方に搬送されつつ、重なった側縁部が縦方向（鉛直方向）にシール（縦シール）され、さらに、包装袋の下部に相当する位置が横方向（水平方向）にシール（横シール）されることにより、中間体としての上部が開口した中間体袋が形成される。そして、その開口部に対して上方から被包装物が供給され、中間体袋に被包装物が充填される。その後、中間体袋において包装袋の上部に相当する位置がさらに横シールされ、その横シールされた位置の近傍が切断されることにより、被包装物及び所定量のエアが詰められた一の包装袋が形成される。
【０００４】
一般に、このような製袋包装機においては、複数の包装袋を連続かつ高速に形成できるように、先行する包装袋の上部のための横シール（上部シール）と、後続の包装袋の下部のための横シール（下部シール）とを一回の横シール工程内で行い、かつ、この同一の横シール工程内でフィルムの切断をも行うようになっている。
【０００５】
図１２は、従来の製袋包装機における、横シール工程を行う横シール機構の概略構成を示す図である。横シール機構は、１対のシールジョー１０１をフィルムｆの搬送経路を挟んで水平方向に対向配置して備えている。横シール工程では、これら２つのシールジョー１０１がヒータによって加熱され、面対向するシール面１０２によってフィルムｆが押圧されることで横シールがなされる。シールジョー１０１はそれぞれ、上下の中央位置に切欠部１０３を備え、シール面１０２は上下２つの部位に分離されている。上方のシール面１０２ａは下部シールを行うように機能し、下方のシール面１０２ｂは上部シールを行うように機能する。
【０００６】
また、一方のシールジョー１０１の切欠部１０３には、フィルムｆを切断するための鋭利な刃を有するカッター１０５が設けられている。上述した横シールが完了すると、このカッター１０５が水平移動され、他方のシールジョー１０１の切欠部１０３に突入される。これにより、上部シール位置と下部シール位置との中間位置でフィルムｆが切断され、包装袋２０１が形成されることになる。
【０００７】
なお、上述したシール機構を開示した先行先行文献として、例えば、以下の文献が存在する。
【０００８】
【特許文献１】特公昭５５−３５２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図１２に示すような従来の製袋包装機においては、フィルムｆの切断箇所は切欠部１０３の対向位置（上部シール位置と下部シール位置との中間位置）であるため、フィルムｆの切断箇所の近傍ではシールはなされていない。したがって、図１２に示すように、生成された包装袋２０１の端部２０２の近傍は、フィルムが溶着されておらず離間可能な状態となる。
【００１０】
また一方で、フィルムにおいて縦シールと横シールとが重複してなされる箇所や、横シールの方向の両端部などでは、フィルムの厚みや屈曲などの影響により、横シールによる溶着力が他の箇所より低下する傾向がある。したがって、図１２に示すように包装袋の端部（切断箇所に相当する端部）の近傍が溶着されていないと、このような箇所においてエア漏れが生じる可能性がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィルムを切断する際に切断箇所の近傍を溶着することができる製袋包装機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】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、フィルムの側縁部を重ねて筒状に形成し、重なった前記側縁部を第１方向にシールするとともに、前記第１方向に直交する第２方向に前記フィルムをシールすることで、前記フィルムから包装袋を形成する製袋包装機であって、前記フィルムにおける前記第２方向のシールの対象位置の近傍を前記第２方向に切断する切断手段と、前記切断手段を振動させる振動手段と、前記切断手段を加熱する加熱手段と、を備えている。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の製袋包装機において、前記切断手段は、突起状の切断刃と、平坦状の受け刃とを前記フィルムの搬送経路を挟んで互いに対向配置させて備えている。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃を振動させる。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃を前記第１方向に直交する平面内で振動させる。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが対向する方向に沿って前記切断刃を振動させる。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項４に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記平面内で前記切断刃を回転運動させる。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項２に記載の製袋包装機において、前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが接触したとき、非接触のときよりも振動数を高める。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１ないし７の発明によれば、熱を与えられた切断手段が振動しつつフィルムを切断するため、フィルムを切断する際に切断箇所の近傍を、切断方向の全体にわたって確実に溶着することができる。特にエア漏れが生じやすい、第１方向のシールと第２方向のシールとが重複してなされる箇所や、第２方向の両端部も確実に溶着されるため、包装袋の端部のエア漏れを確実に防止することができる。
【００２０】
また、特に請求項２の発明によれば、切断刃と受け刃とが対向配置されるため、切断刃が溶着に適した鈍刀であっても、切断刃と受け刃とでフィルムを挟み込むことでフィルムに対して切断可能な圧力を与えることができ、フィルムを確実に切断できる。
【００２１】
また、特に請求項３の発明によれば、切断刃を振動させるため、切断刃のフィルムへの圧力を可変にすることができる。そして、圧力が比較的低いときは切断刃はフィルムを溶着するように作用し、圧力が高いときは切断刃はフィルムを切断するように作用するため、フィルムの溶着、及び、切断を確実に行うことができる。
【００２２】
また、特に請求項４の発明によれば、切断刃が第１方向には振動されないため、フィルムを第２方向に確実に切断できる。
【００２３】
また、特に請求項５の発明によれば、フィルムの溶着、及び、切断をさらに確実に行うことができる。
【００２４】
また、特に請求項６の発明によれば、フィルムの切断方向たる第２方向に沿った切断刃の移動が生じるため、フィルムの切断をさらに確実に行うことができる。
【００２５】
また、特に請求項７の発明によれば、迅速にフィルムを切断できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
＜１．第１の実施の形態＞
＜１−１．全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る製袋包装機の斜視図である。この製袋包装機１は、スナック菓子やキャンディ等の食品の被包装物を連続的に袋詰めする機能を有する縦ピロー型の包装装置である。図１においては、製袋包装機１の上部に、コンピュータスケール９が配置された様子を示している。コンピュータスケール９は、計量部９１にて被包装物を計量し、排出シュート９２を介して被包装物を一定重量ごとに製袋包装機１に供給する計量装置である。
【００２８】
図１に示すように、製袋包装機１は主として、装置本体部２と、装置本体部２に包材としてのシート状のフィルムを供給するフィルム供給部３とを備えて構成されている。装置本体部２のハウジング４の正面側には、ユーザからの操作を受付ける操作スイッチ４１と、ユーザに各種情報を提供する液晶ディスプレイ４２とが配置されている。さらに、装置本体部２のハウジング４の内部には、装置全体を統括的に制御するためのマイクロコンピュータを備えた制御部（図示省略）が設けられている。
【００２９】
なお、以下の説明においては、方向及び向きを示す際に、適宜、図中に示す３次元のＸＹＺ直交座標を用いる。このＸＹＺ軸はハウジング４に対して相対的に固定される。ここで、Ｚ軸方向は鉛直方向、Ｙ軸方向は奥行方向（Ｙ軸−側が正面側）であり、Ｘ軸方向は正面側から見た場合の左右方向である。
【００３０】
また、装置本体部２の内部において、コンピュータスケール９の排出シュート９２の直下となる位置には、フィルムを用いて被包装物を包装する包装部５が配置されている。
【００３１】
図２は、包装部５の概略構成を示す図である。図に示すように、包装部５は、コンピュータスケール９から供給される被包装物Ａｒを受け止める集合シュート５１と、被包装物Ａｒをその内部に導通するチューブ５２と、フィルムｆを供給するセーラ部５３と、フィルムｆを縦シールする縦シール機構５６と、フィルムｆを搬送する１対のプルダウンベルト５５と、フィルムｆを横シールするとともに切断する横シール機構６とを備えている。
【００３２】
フィルム供給部３からセーラ部５３に供給されるフィルムｆは、セーラ部５３とチューブ５２との間隙を通過することにより、その側縁部ｆｖが重ねられて筒状に形成される。そして、プルダウンベルト５５により筒状のフィルムｆがチューブ５２に沿って鉛直下方（Ｚ軸−側）に搬送されつつ、重ね合わされたフィルムｆの側縁部ｆｖが縦シール機構５６により縦方向（Ｚ軸方向）に縦シールされる。
【００３３】
続いて、縦シールされた筒状のフィルムｆにおいて包装袋の下部に相当する位置が、横シール機構６により横方向（Ｙ軸方向）に沿って横シールされ、包装袋の中間体として、下部が溶着されているが上部は開口した状態の中間体袋Ｐｉが形成される。中間体袋Ｐｉが形成されると、この中間体袋Ｐｉ内に一定重量の被包装物Ａｒが集合シュート５１及びチューブ５２の内部を介して投入される。被包装物Ａｒが収容された中間体袋Ｐｉは、プルダウンベルト５５によりさらに搬送され、包装袋の上部に相当する位置が、横シール機構６により横方向（Ｙ軸方向）に沿って横シールされるとともに、この横シールの対象位置の近傍上部が横方向（Ｙ軸方向）に沿って切断される。このような工程により、被包装物Ａｒ及び所定量のエア（不活性ガス等）が封入された一の包装袋Ｐａが生成されることになる。なお以下、包装袋の下部に相当する位置の横シールを「下部シール」といい、包装袋の上部に相当する位置の横シールを「上部シール」という。
【００３４】
＜１−２．横シール機構＞
本実施の形態の製袋包装機１においては、複数の包装袋を連続かつ高速に形成できるように、先行する包装袋の上部のための「上部シール」、後続の包装袋の下部のための「下部シール」、及び、「フィルムの切断」は、横シール機構６により一回の横シール工程内においてなされるようになっている。
【００３５】
横シール機構６は、第１ユニット６１と第２ユニット６２との２つのユニットを備えて構成されている。２つのユニット６１，６２はそれぞれ、一のシールジョー７１を備えている。これら２つのシールジョー７１は、互いにフィルムｆの搬送経路を挟んでＸ軸方向に沿って対向するように配置されており、それぞれのシール面は搬送経路に向けられている。
【００３６】
２つのユニット６１，６２は双方共に、Ｘ軸方向に延設されたガイドレール（図示省略）に沿って駆動機構（図示省略）により直線的に移動可能となっている。このような構成により、２つのシールジョー７１の状態は、フィルムｆを挟んでシール面が互いに接触した状態（図２に示す状態）と、フィルムｆの搬送経路から離れてシール面が互いに離間した状態との間で変更される。なお、本明細書においては、直接的な接触のみならず、フィルムｆを挟んでの間接的な接触（押圧状態）も「接触」と表現する。
【００３７】
製袋包装機１においては、フィルムｆの搬送及びその停止が連続的に繰り返されるようになっている。フィルムｆが搬送される際には２つのユニット６１，６２（シールジョー７１）は離間されているが、フィルムｆの搬送が停止されると、２つのユニット６１，６２が互いに接近する方向に駆動されてシールジョー７１のシール面が接触する。横シール工程（「下部シール」、「上部シール」、及び、「フィルムの切断」）は、このように２つのユニット６１，６２のシール面が互いに接触した状態でなされる。なお以下、横シール工程がなされる期間を「横シール期間」という。横シール期間は、例えば、０．１秒程度とされる。
【００３８】
横シール機構６はまた、「フィルムの切断」を行うための切断機構を備えている。図３及び図４は、切断機構２０を含む横シール機構６の主要構成を示す図である。図３は正面側（Ｙ軸−側）からの横シール機構６の構成、図４は上面側（Ｚ軸＋側）からの横シール機構６の構成をそれぞれ示している。これらの図中に示す一点鎖線Ｒは、フィルムの搬送経路のＸ軸方向における中心位置を示している。またこれらの図中では、２つユニット６１，６２が備えるシールジョーの７１のシール面７７が互いに接触している状態を示している。
【００３９】
横シール機構６の切断機構２０は、切断刃２１と受け刃２２との２つの刃から構成される。切断刃２１は第１ユニット６１に設けられる一方で、受け刃２２は第２ユニット６２に設けられている。切断刃２１及び受け刃２２はそれぞれ、シールジョー７１の上下中央位置にＹ軸方向に沿って形成される切欠部７８に設けられている。
【００４０】
図５は、図３に示す２つのシールジョー７１の近傍の拡大図である。シールジョー７１のシール面７７は上下２つの部位に分離されており、これら２つのシール面７７ａ，７７ｂの間に切欠部７８が形成されている。フィルムｆにおいて、上方のシール面７７ａが接触する位置は下部シールの対象位置（以下、「下部シール位置」という。）となり、下方のシール面７７ｂが接触する位置は上部シールの対象位置（以下、「上部シール位置」という。）となる。
【００４１】
図に示すように第１ユニット６１のシールジョー７１の切欠部７８には、切断刃２１がＸ軸方向に沿って配置されている。一方、第２ユニット６２シールジョー７１の切欠部７８には、受け刃２２がＸ軸方向に沿って配置されている。
【００４２】
切断刃２１のＸ軸＋側の端部２１ａと、受け刃２２のＸ軸−側の端部２２ａとは、フィルムの搬送経路を挟んでＸ軸方向において対向して配置されており、これら端部２１ａと端部２２ａとが当接することで「フィルムの切断」がなされるようになっている（詳細は後述）。このため以下、端部２１ａ，２２ａをそれぞれ「刃先」と呼ぶ。これら刃先２１ａ，２２ａは、フィルムをＹ軸方向に切断可能にＹ軸方向に沿って延びており（図４参照。）、そのＹ軸方向の幅は切断対象となるフィルムのＹ軸方向の幅よりも大きくされている。
【００４３】
切断刃２１の刃先２１ａは、Ｘ軸＋側に向かって徐々に細くなるように突起しているが、その突起の先端部は尖っておらず曲面形状を有している。このため、切断刃２１の刃先２１ａのみをフィルムｆに対して単に押し当てるだけでは、フィルムを切断することは不可能となっている。一方で、受け刃２２の刃先２１ａは平坦面となっている。
【００４４】
また、切断刃２１は、第１ユニット６１のシール面７７よりも刃先２１ａがＸ軸＋側に突出するように配置されている。一方で、受け刃２２は、第２ユニット６２のシール面７７よりも、刃先２２ａがＸ軸＋側に後退して位置するように配置されている。したがって、２つのユニット６１，６２のシール面７７が互いに接触した状態においては、切欠部７８の対向位置（下部シール位置と上部シール位置との中間位置）に存在するフィルムｆは、切断刃２１の刃先２１ａにより常に押圧され、第２ユニット６２の切欠部７８内へＸ軸＋側に押し込まれた状態とされる。
【００４５】
またところで、シールジョー７１の内部にはヒータ７２が設けられている。このヒータ７２によりシールジョー７１の全体が加熱され、熱を有した２つのシール面７７によってフィルムがＸ軸方向の双方から押圧されることにより、フィルムがシール（溶着）されることになる。また、切断刃２１及び受け刃２２はシールジョー７１に隣接して配置されることから、シールジョー７１に与えられた熱は切断刃２１及び受け刃２２にも印加され、切断刃２１及び受け刃２２の双方はシールジョー７１とほぼ同一の温度まで加熱されるようになっている。
【００４６】
＜１−３．切断刃の振動＞
図３及び図４に戻り、第１ユニット６１は、振動体としてのエアバイブレータ３０を備えており、このエアバイブレータ３０により、切断刃２１は水平面（ＸＹ平面）内において振動されるようになっている。
【００４７】
エアバイブレータ３０は、エアを取り込む吸気口３１と、エアを排出する排気口３２と、Ｚ軸方向に沿った回転軸を中心に回転するロータ３３と、を備えている。ロータ３３は、その中央位置が回転軸と異なるように偏心して配置されており、吸気口３１から流入するエア量に応じた回転数で回転する。エアバイブレータ３０では、このようなロータ３３の回転運動により水平面（ＸＹ平面）内での振動が発生する。
【００４８】
第１ユニット６１は、シール期間内において、エアバイブレータ３０によって振動される振動部材と、ハウジング４に対して相対固定される固定部材とに大別される。図３及び図４においては、第１ユニット６１の振動部材をハッチングで示している。なお、第２ユニット６２は、受け刃２２を含む構成全体が、シール期間内においてハウジング４に対して相対固定される。
【００４９】
第１ユニット６１の固定部材は主として、シールジョー７１と、シールジョー７１を固定するジョーベース７３と、バネハウジング７５とから構成され、ジョーベース７３とバネハウジング７５とは、軸状部材である４本のリニアシャフト７４によって接続されている。４本のリニアシャフト７４はＸ軸方向に沿って互いに平行に、上部と下部とにそれぞれ２本ずつ配置される。なお、図４においては便宜上、上部の２本のリニアシャフト７４の図示を省略している。
【００５０】
一方、第１ユニット６１の振動部材は主として、切断刃２１と、そのＸ軸−側において切断刃２１を固定する支持ブロック８１と、振動軸８４と、２つのリニアブッシュ８２とを備えている。
【００５１】
支持ブロック８１は、正面側（Ｙ軸−側）からみてＬ字状に屈曲された形状を有し、鉛直方向（Ｚ軸方向）に延びる第１部材８１ａと、水平方向（Ｘ軸方向）に伸びる第２部材８１ｂとを備えている。そして、鉛直方向の第１部材８１ａにエアバイブレータ３０が固設され、水平方向の第２部材８１ｂに、切断刃２１、振動軸８４及びリニアブッシュ８２が固設されている。したがって、エアバイブレータ３０で発生した振動は、支持ブロック８１を介して振動部材の全体に伝達される。
【００５２】
振動軸８４は、支持ブロック８１のＸ軸−側に配置されている。したがって、図に示すように、切断刃２１、支持ブロック８１及び振動軸８４が、Ｘ軸方向に沿ってＸ軸＋側からこの順に配置される。振動軸８４は、バネハウジング７５に対して移動自在に貫入され、バネハウジング７５の内部に設けられる皿バネ７６によってＸ軸＋側に付勢される。これにより、切断刃２１にはＸ軸＋側への付勢力が与えられることになる。
【００５３】
リニアブッシュ８２は、円筒部材を有している。そして、２つのリニアブッシュ８２の円筒部材の内部にはそれぞれ、下部の２本のリニアシャフト７４のうちの一が貫入されている。つまり、リニアブッシュ８２は、リニアシャフト７４に対してＸ軸方向に移動自在とされる。また、リニアブッシュ８２の円筒部材内には、ベアリングに採用されるような複数のボールが配置されており、円筒部材とリニアシャフト７４との間には、いくらかの遊びを有しつつ、これら複数のボールが介在することになる。これにより、リニアブッシュ８２は、リニアシャフト７４に対してＹ軸方向にも移動可能とされる。したがって、振動部材は、固定部材に対してＸＹ平面内で移動可能に配置されることになる。
【００５４】
このような構成により、エアバイブレータ３０が水平面（ＸＹ平面）内での振動を発生させると、その振動が切断刃２１に伝達され、切断刃２１が水平面（ＸＹ平面）内にて振動することになる。
【００５５】
＜１−４．横シール工程＞
次に、上述した構成を有する横シール機構６によってなされる横シール工程について説明する。
【００５６】
前述したように、製袋包装機１においては、フィルムの搬送及びその停止が連続的に繰り返されており、フィルムの搬送が停止されると、２つのユニット６１，６２が互いに接近するように駆動される。そして、２つのユニット６１，６２のシールジョー７１のシール面７７が互いに接触することで、横シール工程が開始される。
【００５７】
この横シール工程においては、ヒータ７２によって加熱された２つのユニット６１，６２のシール面７７によって、フィルムがＸ軸方向の双方から挟み込まれることでフィルムの横シールがなされる。すなわち、上方のシール面７７ａの対向位置（下部シール位置）のフィルムには下部シールがなされ、下方のシール面７７ｂの対向位置（上部シール位置）のフィルムには上部シールがなされる。
【００５８】
また、このような横シールとともに、切断刃２１及び受け刃２２により、切欠部７８の対向位置（下部シール位置と上部シール位置との中間位置）に存在するフィルムが挟み込まれ、その切断がなされる。以下、下部シール位置と上部シール位置との近傍に位置し、切欠部７８の対向位置に存在するフィルムを、「対象フィルム」という。
【００５９】
切断刃２１及び受け刃２２は、ヒータ７２によって常時加熱されている。また、本実施の形態のエアバイブレータ３０も常時駆動されており、これにより、切断刃２１は常時振動される。さらに前述のように、切断刃２１の刃先２１ａは、第１ユニット６１のシール面７７よりもＸ軸＋側に突出している。したがって、横シール期間においては、このように加熱された、かつ、振動された切断刃２１によって、対象フィルムが常時押圧されることになる。このような動作により、対象フィルムが切断されるとともに、対象フィルムの切断箇所の近傍の溶着がなされる。つまり、対象フィルムの切断と溶着とが同時になされることになる。以下、この原理について説明する。
【００６０】
図６及び図７は、エアバイブレータ３０によって生じる振動のＸ軸方向に沿った振幅を示す図である。図６に示すように、エアバイブレータ３０が駆動すると、ＸＹ平面内における回転運動としての回転振動Ｗ１と、Ｘ軸方向に沿った直線振動Ｗ２とが発生する。回転振動Ｗ１の周期Ｔ１は直線振動Ｗ２の周期Ｔ２と比較して長く、また、回転振動Ｗ１の振幅も直線振動Ｗ２の振幅と比較して大きくなる。切断刃２１には、これら回転振動Ｗ１と直線振動Ｗ２とが重畳された図７に示す如き重畳振動Ｗ３が与えられることになる。この重畳振動Ｗ３に関しては、回転振動Ｗ１と同じく周期Ｔ１（例えば、０．０１秒程度）で同一波形が繰り返される。
【００６１】
実際の横シール工程においては、切断刃２１の刃先２１ａがある位置よりもＸ軸＋側へ移動すると、切断刃２１は受け刃２２と接触する。このため、実際の横シール工程における、切断刃２１の刃先２１ａと受け刃２２の刃先２２ａとの間の刃間距離は、図８に示すように変化する。すなわち、切断刃２１と受け刃２２とが離間する離間期間Ｐ１と、切断刃２１と受け刃２２とが接触している接触期間Ｐ２とが交互に繰り返されることになる。
【００６２】
また、切断刃２１から対象フィルムに与えられる圧力（以下、「刃圧力」という。）は、図９に示すように変化する。図８と図９とを比較してわかるように、離間期間Ｐ１においては、刃間距離と刃圧力とは逆に作用し、刃間距離が短いほど刃圧力は大きく、刃間距離が長いほど刃圧力は小さくなる。一方、接触期間Ｐ２においては、切断刃２１と受け刃２２との接触により、刃圧力が離間期間Ｐ１と比較して格段に大きくなり、また、切断刃２１に与えられる振動はそのまま刃圧力に変化される。このため、接触期間Ｐ２では、比較的大きな刃圧力が細かく変化することとなる。
【００６３】
このように、刃圧力は、離間期間Ｐ１と接触期間Ｐ２との間で比較的大きく変化し、かつ、各期間Ｐ１，Ｐ２内においても細かく変化することになる。そして、刃圧力が所定値ＳＰを超える期間（図中の期間Ｐ３）では、切断刃２１は対象フィルムを切断するように作用する。一方で、刃圧力が所定値ＳＰ未満の期間では、切断刃２１は対象フィルムの切断ではなく切断対象となる箇所の近傍を溶着するように作用する。前述したように、切断刃２１の刃先２１ａは曲面形状であり、切断刃２１がこのような鈍刀であることが、フィルムの溶着に有効に寄与する。つまり、一の切断刃２１が、対象フィルムの切断及び溶着の双方を行うように作用するわけである。
【００６４】
また、「離間期間Ｐ１と接触期間Ｐ２との間で状態が移行する際の刃圧力の大きな変化」及び「接触期間Ｐ２における刃圧力の細かな変化」は、対象フィルムの切断のために有効に寄与する。さらに、切断刃２１はＸＹ平面内にて回転運動されるため、接触期間Ｐ２において、切断刃２１は対象フィルムに当接したままＹ軸方向にも移動する。この切断方向たるＹ軸方向への切断刃２１の移動も、対象フィルムの切断のために有効に寄与することになる。また、切断刃２１と受け刃２２との双方が加熱されることから、受け刃２２の熱もまた対象フィルムの溶着に有効に寄与することになる。このような原理によって、対象フィルムの切断及び溶着の双方が同時になされることになる。
【００６５】
以上、第１の実施の形態について説明したように、本実施の形態の製袋包装機１では、突起状の切断刃２１と平坦状の受け刃２２とがフィルムの搬送経路を挟んで互いに対向配置されており、加熱されかつ振動された切断刃２１がフィルムの切断対象となる位置に押圧される。したがって、フィルムを切断する際に切断箇所の近傍を溶着することができ、これにより生成される包装袋の上下端部はＹ軸方向の全体にわたって確実に溶着される。このため、縦シールと横シールとが重複してなされる箇所や、横シールの方向（Ｙ軸方向）の両端部など、エア漏れが生じやすい箇所においても確実に溶着がなされるため、包装袋の端部（切断箇所に相当する端部）におけるエア漏れを確実に防止することができる。
【００６６】
また、製袋包装機１では、切断刃２１を振動させるため、切断刃２１のフィルムへの圧力（刃圧力）を可変にすることができる。そして、刃圧力が比較的低いときは切断刃２１はフィルムを溶着するように作用し、刃圧力が高いときは切断刃２１はフィルムを切断するように作用するため、フィルムの溶着、及び、切断を確実に行うことができる。また、切断刃２１を水平面（ＸＹ平面）内で振動させるため、切断刃２１が鉛直方向に振動せず、フィルムにおいて切断対象となる水平位置を確実に切断できる。
【００６７】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の製袋包装機１の構成は第１の実施の形態とほぼ同様であるが、エアバイブレータ３０の回転数が制御可能である点で、第１の実施の形態と相違している。
【００６８】
図１０は、エアバイブレータ３０の回転数の制御に係る製袋包装機１の構成を示すブロック図である。図に示すように、エアバイブレータ３０には、空気供給装置となるコンプレッサ１３から、ロータ３３を駆動させるためのエアが供給される。そして、このコンプレッサ１３からエアバイブレータ３０までの空気流路としてのエア供給管１４には、電空変換弁１２が介挿されている。
【００６９】
電空変換弁１２は、与えられる電気信号の値に応じて、エア供給管１４を流れるエア量を調節する弁である。電空変換弁１２への電気信号は、製袋包装機１の全体を制御する制御部１０から発信される。また前述したように、エアバイブレータ３０のロータ３３は、流入するエア量に応じた回転数で回転振動する。このため、本実施の形態の制御部１０は、電気信号の値を調整することで、エアバイブレータ３０の振動数を制御することが可能となっている。
【００７０】
また、本実施の形態の横シール機構６には、切断刃２１と受け刃２２との接触を検出するための接触検出部１５が設けられている。接触検出部１５は、例えば、切断刃２１と受け刃２２とによって電気的な回路が構成されるか否かによって、それらの接触を検出するようになっている。接触検出部１５による検出結果は、制御部１０に入力される。制御部１０は、この検出結果に基づき、横シール工程においてエアバイブレータ３０の振動数を制御する。
【００７１】
図１１は、横シール工程おいて制御部１０によってなされる、エアバイブレータ３０の振動数の制御動作の流れを示す図である。
【００７２】
横シール工程が開始されると、これと同時に、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の出力が開始され、エアバイブレータ３０の振動が開始される（ステップＳ１）。このとき、エアバイブレータ３０の振動数は、所定の第１振動数に制御される。そして以降、シールジョー７１のシール面７７による横シールが完了するまで（ステップＳ６にてＮｏの間）、ステップＳ２〜Ｓ５の工程が繰り返しなされて、切断刃２１と受け刃２２との接触／非接触応じてエアバイブレータ３０の振動数が制御される。
【００７３】
すなわち、まず、接触検出部１５により切断刃２１と受け刃２２とが接触しているか否かが検出される（ステップＳ２）。そして、切断刃２１と受け刃２２とが接触していないとき（ステップＳ３にてＮｏ：離間期間Ｐ１に相当）は、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の値により、エアバイブレータ３０の振動数は第１振動数に制御される（ステップＳ４）。一方、切断刃２１と受け刃２２とが接触したとき（ステップＳ３にてＹｅｓ：接触期間Ｐ２に相当）は、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の値により、エアバイブレータ３０の振動数は第１振動数よりも高い第２振動数に制御される（ステップＳ５）。つまり、切断刃２１と受け刃２２とが非接触のときは振動数が比較的低くされ、切断刃２１と受け刃２２とが接触したときは振動数が比較的高くされる。前述したように、横シール工程においては、離間期間Ｐ１と接触期間Ｐ２とが交互に繰り返されることから、これに応じてエアバイブレータ３０の振動数が高い期間と低い期間とが交互に繰り返されることになる。
【００７４】
シール面７７による横シールが完了すると（ステップＳ６にてＹｅｓ）、制御部１０から電空変換弁１２への電気信号の出力が停止され、エアバイブレータ３０の振動が停止されることになる（ステップＳ７）。
【００７５】
切断刃２１と受け刃２２とが接触すると、その接触によって切断刃２１の振動が抑制されるため、接触期間Ｐ２における刃圧力の変化も抑制されることになる（図９の接触期間Ｐ２を参照。）。前述したように、「接触期間Ｐ２における刃圧力の細かな変化」は対象フィルムの切断のために有効に寄与することから、刃圧力の変化が抑制されると対象フィルムの切断作用も抑制され、対象フィルムの切断に時間を要することになる。このため、本実施の形態のように、切断刃２１と受け刃２２とが接触したときに非接触のときよりも振動数を高めることで、フィルムの切断に要する時間を短縮することができることになる。
【００７６】
＜３．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００７７】
例えば、上記実施の形態においては、振動体としてエアバイブレータ３０を採用することで、切断刃２１に対して回転振動と及び直線振動とが重畳された重畳振動を与えていたが、振動体として直線振動のみが可能な電磁フィーダ等を採用し、切断刃と受け刃とが対向する方向（Ｘ軸方向）に沿った直線振動のみを切断刃２１に対して与えるようにしてもよい。これによっても、フィルムの切断と溶着とを同時に行うことが可能である。
【００７８】
また、上記実施の形態においては、製袋包装機の一例として縦ピロー型の製袋包装機について説明を行ったが、横ピロー型の製袋包装機など、フィルムの側縁部を重ねて筒状に形成し、重なった側縁部を第１方向にシールするとともに、第１方向に直交する第２方向にフィルムをシールすることで、フィルムから包装袋を形成する包装機であれば、どのようなものであっても本発明に係る技術を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態に係る製袋包装機の斜視図である。
【図２】包装部の概略構成を示す図である。
【図３】正面側からの横シール機構の主要構成を示す図である。
【図４】上面側からの横シール機構の主要構成を示す図である。
【図５】シールジョーの拡大図である。
【図６】エアバイブレータによって生じる振動の振幅を示す図である。
【図７】エアバイブレータによって生じる振動の振幅を示す図である。
【図８】切断刃と受け刃との間の刃間距離の変化を示す図である。
【図９】切断刃がフィルムに与える圧力の変化を示す図である。
【図１０】エアバイブレータの振動数の制御に係る構成を示す図である。
【図１１】エアバイブレータの振動数の制御動作の流れを示す図である。
【図１２】従来の製袋包装機における横シール機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 製袋包装機
２１ 切断刃
２２ 受け刃
３０ エアバイブレータ
７１ シールジョー
７２ ヒータ
７７ シール面
７８ 切欠部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムの側縁部を重ねて筒状に形成し、重なった前記側縁部を第１方向にシールするとともに、前記第１方向に直交する第２方向に前記フィルムをシールすることで、前記フィルムから包装袋を形成する製袋包装機であって、
前記フィルムにおける前記第２方向のシールの対象位置の近傍を前記第２方向に切断する切断手段と、
前記切断手段を振動させる振動手段と、
前記切断手段を加熱する加熱手段と、
を備えることを特徴とする製袋包装機。
【請求項２】
請求項１に記載の製袋包装機において、
前記切断手段は、突起状の切断刃と、平坦状の受け刃とを前記フィルムの搬送経路を挟んで互いに対向配置させて備えることを特徴とする製袋包装機。
【請求項３】
請求項２に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃を振動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項４】
請求項３に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃を前記第１方向に直交する平面内で振動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項５】
請求項４に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが対向する方向に沿って前記切断刃を振動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項６】
請求項４に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記平面内で前記切断刃を回転運動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項７】
請求項２に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが接触したとき、非接触のときよりも振動数を高めることを特徴とする製袋包装機。
【請求項１】
フィルムの側縁部を重ねて筒状に形成し、重なった前記側縁部を第１方向にシールするとともに、前記第１方向に直交する第２方向に前記フィルムをシールすることで、前記フィルムから包装袋を形成する製袋包装機であって、
前記フィルムにおける前記第２方向のシールの対象位置の近傍を前記第２方向に切断する切断手段と、
前記切断手段を振動させる振動手段と、
前記切断手段を加熱する加熱手段と、
を備えることを特徴とする製袋包装機。
【請求項２】
請求項１に記載の製袋包装機において、
前記切断手段は、突起状の切断刃と、平坦状の受け刃とを前記フィルムの搬送経路を挟んで互いに対向配置させて備えることを特徴とする製袋包装機。
【請求項３】
請求項２に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃を振動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項４】
請求項３に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃を前記第１方向に直交する平面内で振動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項５】
請求項４に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが対向する方向に沿って前記切断刃を振動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項６】
請求項４に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記平面内で前記切断刃を回転運動させることを特徴とする製袋包装機。
【請求項７】
請求項２に記載の製袋包装機において、
前記振動手段は、前記切断刃と前記受け刃とが接触したとき、非接触のときよりも振動数を高めることを特徴とする製袋包装機。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３６３２８（Ｐ２００６−３６３２８Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２２２９６（Ｐ２００４−２２２２９６）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【出願人】（０００１４７８３３）株式会社イシダ (859)
【Ｆターム（参考）】
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