製袋装置
【課題】簡単な構成でフィルム材の張力変動、シール位置のズレ及びや蛇行や斜行を防止するとともに、正確な初期条件の設定を可能とし、連続動作中の監視や調整の時間および構成を軽減あるいは不要とし、フィルム材の送り速度の高速化が可能で、生産効率が向上される製袋装置を提供すること。
【解決手段】フィルム材Ｆの所定箇所をシールする包装容器の製袋装置であって、張力検出ロール１６３の張力センサ１６４の検出値に応じて連続送り速度を制御する張力制御手段と、フィルム材Ｆの表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、斜行補正手段と、複数のシール手段１７１の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有すること。
【解決手段】フィルム材Ｆの所定箇所をシールする包装容器の製袋装置であって、張力検出ロール１６３の張力センサ１６４の検出値に応じて連続送り速度を制御する張力制御手段と、フィルム材Ｆの表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、斜行補正手段と、複数のシール手段１７１の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、樹脂製のフィルム材を製袋してなる袋状包装容器を、フィルム材を連続的に供給しながら所定箇所をシールして製造する製袋装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂製のフィルム材をシールによって製袋してなる包装容器が、洗剤、シャンプー等のサニタリー用品や醤油、調味料等の食品類などの種々の流動性の内容物を包装する包装容器として広く用いられており、また、プラスチックボトルやガラス瓶などの他の容器に内容物を詰め替えて使用する詰替パウチと称される包装容器としても多用されている。
このような袋状包装容器は、例えば、下記の特許文献１に示されるように、上下２枚の樹脂製のフィルム材とその両側部に挟み込まれた樹脂製の底材を連続的に送り、送り方向の両側部と、幅方向に延びる所定の間隔の横断部をシールした後、幅方向中央とそれぞれの横断部の中心で切断することで製造される。
それぞれの袋状包装容器は、幅方向中央で切断された切り口が上端の開口となって袋状に形成され、当該開口から内容物が充填された後に当該開口がシールにより密封されるように構成されている。
【０００３】
このような袋状包装容器を連続して大量に製造する製袋装置として、例えば、下記の特許文献２に示されるように、ロール状に巻かれたフィルム材を所定速度で引き出して連続送りする連続フィード機構と、フィルム材を所定の量ずつ間欠送りする間欠フィード機構と、連続フィード機構と間欠フィード機構との間に設けられたフィード調節機構（特許文献２においては「アキュムレータ７、８」で示されている。）と、間欠フィード機構により送られる少なくとも上下２枚のフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する製袋装置が公知である。
【０００４】
この公知の製袋装置のフィード調節機構（「アキュムレータ７、８」）は、連続送りと間欠送りの間の周期的な送り量の変動によるフィルム材のたるみを吸収するとともに、張力変動を低減するために設けられるものであり、移動可能なダンサーロールにフィルム材を掛け回し、ダンサーロールの移動に対して一定の引張力を与えることによって、連続送りと間欠送りの間のフィルム材のたるみを吸収しつつ、張力変動も同時に吸収している。
【０００５】
また、間欠送りの送り量は袋状包装容器の一袋分の寸法に設定され、等間隔に並べられた複数のシール手段によって１箇所を複数回に分けてシールするように構成されている。このとき、フィルム材は張力による伸びが発生するため、一袋分の送り量を調整する必要がある。
そのため、樹脂製のフィルム材に施された印刷面に付されたマークによってシールすべき箇所を特定するように構成されており、当該マークをＣＣＤカメラによって撮像してその位置を特定するとともに、間欠送りの際のマーク位置のズレを検出して、間欠送り量および複数のシール手段の間隔を調整している。
【０００６】
このようなロール状に巻かれたフィルム材を所定速度で引き出して連続送りする連続フィード機構と、フィルム材を所定の量ずつ間欠送りする間欠フィード機構と、連続フィード機構と間欠フィード機構との間に設けられたフィード調節機構と、間欠フィード機構により送られる少なくとも上下２枚のフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する袋状包装容器の製袋装置において、印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を製造するためには、間欠送りの位置および送り量を正確に設定し、張力変動やフィルム材の蛇行や斜行を極力低減することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６８１４７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３９８１号公報
【特許文献３】特開平８−２１７０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
公知の製袋装置は、ダンサーロールによって連続送りと間欠送りの間の周期的な送り量の変動によるフィルム材のたるみを吸収しつつ張力変動も同時に吸収するように構成されているため、ダンサーロールの移動方向の変更時の慣性の影響によって張力変動の吸収効果が十分に得られず、逆に張力変動の要因となることもあった。
この慣性の影響による張力変動を実用上問題のない範囲とするためには、ダンサーロールの移動速度を小さくする必要があり、そのためにフィルム材の送りを高速化できず、生産性の向上が阻害されていた。
【０００９】
また、ダンサーロールを複数設けてフィルム材を複数回掛け回すことで、ダンサーロールの移動速度を小さくし、移動方向の変更時の慣性の影響を小さくすることも考えられるが、ダンサーロールの回転速度の変化に対する回転慣性や摩擦の影響が逆に増大するため、根本的に解決することは不可能であった。
さらに、可動部材の振動等が逆に張力変動を発生させる要因となることもあった。
【００１０】
これらの問題を軽減するために、上記特許文献３に示されるように、フィルム材のたるみを吸収するためのダンサーロールを所定の揺動速度、揺動幅で強制的に駆動し、張力変動を吸収するためのダンサーロールを別個に設け、ダンサーロールの数の増加を抑えつつ張力変動を吸収するものが公知である。
しかしながら、張力変動の吸収のためのダンサーロールの移動量は小さくなるものの往復移動することに変わりはなく、回転速度の変化に対する回転慣性や摩擦については、ダンサーロール一つ分の影響が確実に増加するため、張力変動の多少の改善は可能であっても、フィルム材の送りを高速化するには限界があった。
【００１１】
一方、フィルム材に加わる張力はフィルム材の伸びとなって現れるため、間欠フィード機構における間欠送り量およびシール機構における複数のシール手段の間隔を、製造開始時に推定される伸びに応じた所定値で初期設定しても、連続製造中の張力変動によってフィルム材の伸びも変動し、本来シールしたい位置とのズレが発生する。
このため、連続製造中にも、印刷面に付されたマークをＣＣＤカメラによって撮像しマーク位置を検出し監視して、ズレが発生した場合、間欠送り量および複数のシール手段の間隔を調整する作業を行わねばならず、この調整のために時間を要することとなり、これを自動検出し自動調整するとしても、複雑な構成が必要となるとともにフィルム材の送りを高速化するのが困難であり、生産効率向上の阻害要因となっていた。
【００１２】
さらに、ダンサーロールの往復移動や回転速度の変化は、張力変動のみならず装置全体やフィルム材に振動を与えたり、フィルム材を上下方向にばたつかせたりするおそれがあった。この振動やバタつきがフィルム材の斜行の原因の一つとなっており、張力変動が大きいほど、あるいは張力変動を吸収する機構の動作が大きいほど、蛇行や斜行も不規則に大きく発生し、蛇行や斜行を修正する機構も複雑で大掛かりな構成とせざるを得ないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、従来の製袋装置における上記問題点を解決しようとするものであり、簡単な構成でフィルム材の張力変動、シール位置のズレ及び蛇行や斜行を防止するとともに、正確な初期条件の設定を可能とし、連続動作中の監視や調整の時間および構成を軽減あるいは不要とし、フィルム材の送り速度の高速化が可能で、生産効率が向上される製袋装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本請求項１に係る発明は、フィルム材を連続送りする連続フィードロールを備えた連続フィード機構と、フィルム材を間欠送りする間欠フィードロールを備えた間欠フィード機構と、前記連続フィード機構と間欠フィード機構との間に往復揺動可能なダンサーロールを備えたフィード調節機構と、前記間欠フィード機構により送られるフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する製袋装置であって、前記フィード調節機構が、前記ダンサーロールの揺動駆動手段と、前記ダンサーロールの上流に張力検出ロールと、該張力検出ロールにかかる張力を検出する張力センサと、該張力センサの検出値に応じて前記連続フィードロールの送り速度を制御する張力制御手段を有し、前記間欠フィード機構が、前記フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、間欠送りの送り量調節手段と、前記フィルム材の送り方向と直交する位置のズレを修正する斜行補正手段とを有し、前記シール機構が、前記フィルム材が間欠送りされる区間に複数設けられたシール手段と、前記光学検知手段により認識された前記マークの前記フィルム材の送り方向の位置に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有することにより、前記課題を解決するものである。
【００１５】
本請求項２に係る発明は、請求項１に係る製袋装置の構成に加え、前記張力検出ロールが、回転のみ可能で移動しないように固定的に設けられ、前記張力センサが、前記張力検出ロールの回転軸に加わる力を検出するよう構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００１６】
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る製袋装置の構成に加え、前記揺動駆動手段が、所定の揺動速度および揺動幅で前記ダンサーロールを往復揺動するように設定され、前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値が所定値付近に収束するよう、前記連続フィードロールの送り速度を制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００１７】
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記揺動駆動手段が、所定の揺動幅で往復して前記ダンサーロールを揺動するように設定され、前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値の変動が小さくなるよう、前記揺動端位置を変更制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００１８】
本請求項５に係る発明は、請求項４に係る製袋装置の構成に加え、前記張力制御手段は、前記揺動駆動手段の揺動幅が大きくなった場合、前記連続フィード機構の送り速度を低下させ、前記揺動駆動手段の揺動幅が小さくなった場合、前記連続フィード機構の連続送り速度を上昇させるよう制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００１９】
本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記張力制御手段が、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報を加味して前記揺動駆動手段および／または前記連続フィードロールの送り速度を制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００２０】
本請求項７に係る発明は、請求項６に係る製袋装置の構成に加え、前記張力制御手段は、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置ズレが大きくなる場合、前記張力センサの検出値の収束すべき所定値を小さくすることにより、
前記課題を解決するものである。
【００２１】
本請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記光学検知手段が、前記間欠フィード機構の上方に送り方向に間隔をおいて設けられた複数の２次元光学センサからなり、前記フィルム材が停止中に表面に設けられたマークの２次元位置を検出可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２２】
本請求項９に係る発明は、請求項８に係る製袋装置の構成に加え、前記送り量調節手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、間欠送りの１回あたりの量を決定するよう構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２３】
本請求項１０に係る発明は、請求項８または請求項９に係る製袋装置の構成に加え、前記シール位置補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の間隔を調整するよう構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２４】
本請求項１１に係る発明は、請求項８乃至請求項１０のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記複数の２次元光学センサが、前記フィルム材の複数回の間欠送り量に相当する間隔をおいて設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２５】
本請求項１２に係る発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記間欠フィード機構が、１つあるいは複数の間欠フィードロールを有し、前記斜行補正手段が、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを、前記フィルム材の幅方向中心を通り該フィルム材に直交する軸線を中心に旋回させるように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２６】
本請求項１３に係る発明は、請求項１２に係る製袋装置の構成に加え、前記斜行補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたフィルム材の印刷図柄の送り方向と直交する方向の相対的なズレに応じて、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを旋回させるように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２７】
本請求項１４に係る発明は、請求項１乃至請求項１３のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記シール位置補正手段が、前記フィルム材の送り方向に延びるように設けられたラックレールと、各シール手段に設けられ前記ラックレールに噛み合うピニオンギヤと、各シール手段に設けられ前記ピニオンギヤを駆動するピニオン駆動モータからなることにより、前記課題を解決するものである。
【００２８】
本請求項１５に係る発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記間欠フィード機構が、上下２枚のフィルム材の間に底材を挟み込んで間欠送りするように構成されており、前記シール機構が、上下２枚のフィルム材とともに前記底材をシールするように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２９】
本請求項１６に係る発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記間欠フィード機構の下流に、シールされたフィルム材を切断して個々の包装容器に分離する切断機構が設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００３０】
本請求項１に係る製袋装置によれば、フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段を備えたことにより、簡単な構成で一袋分のピッチを検出できるため、各構成の動作位置の設定や動作設定値の決定を容易に迅速に行うことが可能となり、型替え時間が短縮される。
また、張力センサの検出値に応じて連続フィードロールの連続送り速度を制御する張力制御手段を有していることにより、慣性や摩擦の影響を排除して張力を調整できるため、フィルム材の送りが高速であっても張力の変動を極めて小さくでき、連続動作中に位置ズレやシートの伸びの変化が低減され、連続動作中の監視や調整の時間が軽減あるいは不要となる。
さらに、張力変動が少ないことで振動やフィルム材のバタつきが軽減されるため、簡単な構成の斜行補正手段によって印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を得ることができる。
そして、これらの構成を兼ね備えることによって、フィルム材の送り速度を高速化し、設定や調整の時間を短縮しても、高品質の包装容器を高速に製造することが可能となり、生産性を向上することができる。
【００３１】
本請求項２に記載の構成によれば、可動部分が少なくなることで、動作を高速化しても慣性や摩擦の影響が少なく正確に張力変動を低減できる。
また、可動部分が少なくなることで、張力変動を低減し、装置の振動やフィルム材のバタつき等を低減でき、フィルム材の不規則な伸び、蛇行や斜行を低減して、簡単な補正機構で印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を大量に効率よく製造することが可能となる。
【００３２】
本請求項３に記載の構成によれば、複雑な制御を行わずにダンサーロールを揺動させるため、揺動駆動手段を単純で剛性が高く速度変動や振動の少ないものとすることができ、さらに装置の振動やフィルム材のバタつき等を低減できるとともに、揺動駆動手段に起因する張力変動を防止することができる。
【００３３】
本請求項４に記載の構成によれば、間欠送りと連続送りの送り量の差を吸収するためのダンサーロールの揺動幅の両端での揺動方向の切替タイミングの設定において、当該タイミングを自動的に修正することが可能となるため、型替え後の動作開始時に正確にタイミングを合わせる必要がなく、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
また、常に正確なタイミングでダンサーロールを揺動させることが可能となるため、張力変動をより確実に防止することができる。
【００３４】
本請求項５に記載の構成によれば、検出された張力を間欠送りとダンサーロールの揺動のタイミングの自動調整に用いて張力を一定に保ち、直接連続フィードロールの送り速度の調整に使用できない場合でも、間接的に連続フィードロールの送り速度を適正に制御することが可能となる。
【００３５】
本請求項６に記載の構成によれば、連続稼動中にフィルム材の伸びが変化しても、認識されたマークの位置が適切な位置になるように自動的に修正することで、張力変動が抑制され、印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を製造することが可能となる。
【００３６】
本請求項７に記載の構成によれば、連続稼動中のフィルム材の伸びが変化しても、最適な張力となるように自動修正することが可能となり、安定したフィルム材の送りを実現することができる。
【００３７】
本請求項８に記載の構成によれば、送り方向および直交する方向のマークの位置のズレを一度に検出可能なため、型替え時等の送り方向の初期位置へのセッティング作業と斜行の修正を迅速に行うことが可能となり、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
【００３８】
本請求項９に記載の構成によれば、マークの位置のズレと同時に、マークの間隔を検出することが可能なため、型替え時等の初期位置へのセッティング作業とともにフィルム材の送り方向の間隔に応じた送り量の設定を迅速に行うことが可能となり、さらに、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
また、送り量を正確に設定できることで、張力変動が抑制され、印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を製造することが可能となる。
【００３９】
本請求項１０に記載の構成によれば、マークの位置のズレと同時に、マークの間隔を検出することが可能なため、型替え時等の初期位置へのセッティング作業とともにフィルム材の送り方向の間隔に応じた複数のシール手段の送り方向の間隔の設定を迅速に行うことが可能となり、さらに、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
【００４０】
本請求項１１に記載の構成によれば、複数のマークの間隔を検出して除算することで、２次元光学センサの解像度以上の精度でマーク間隔を検出することが可能となり、より高精度に送り量の設定やシール手段の送り方向の間隔の設定を行うことができる。
【００４１】
本請求項１２に記載の構成によれば、間欠フィードロールの旋回のみによって微小の斜行補正を行うことが可能となり、高精度に位置調整され張力変動を低減された状態でも、フィルム材に横方向の大きな力を与える等の外乱の影響を排除でき、より高精度で高速な連続稼働が可能となる。
【００４２】
本請求項１３に記載の構成によれば、２次元光学センサを使用することで、平面上の多点の情報を持つ図柄を撮像し、ズレ量やズレ角度をより正確に検出できるため、より高精度な斜行補正が可能となる。
【００４３】
本請求項１４に記載の構成によれば、ラックレールを多点で強固に固定して設置することが可能なため、簡単な構造で変形による精度の低下が防止されるとともに、ピニオンギヤとその駆動のための構成をシール手段の下方側方に露出して設けることが可能なため、シール手段の構造も単純化され、精度を維持しつつ全体の構造が軽量で簡単なものとなり、メンテナンスも容易となる。
【００４４】
本請求項１５に記載の構成によれば、底部を有するスタンディングパウチを、大量に効率よく製造することが可能となる。
【００４５】
本請求項１６に記載の構成によれば、高精度の位置制御によりシールされた包装容器を、その位置精度のまま個々の包装容器に切断することが可能となるため、切断時の位置制御機構を簡便化あるいは省略することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例である製袋装置の平面図。
【図２】本発明の一実施例である製袋装置の側面図。
【図３】本発明の一実施例である製袋装置の概略動作説明図。
【図４】本発明の一実施例である製袋装置のフィード調節機構の概略説明図。
【図５】本発明の一実施例である製袋装置の光学検知手段の概略説明図。
【図６】本発明の一実施例である製袋装置の間欠フィードロールの正面図。
【図７】本発明の一実施例である製袋装置の間欠フィードロールの平面図。
【図８】本発明の一実施例である製袋装置の間欠フィードロールの側面図。
【図９】本発明の一実施例である製袋装置のシール手段の正面図。
【図１０】本発明の一実施例である製袋装置のシール手段の平面図。
【図１１】本発明の一実施例である製袋装置のシール手段の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明の製袋装置は、ロール状に巻かれたフィルム材を所定速度で引き出して連続送りする連続フィードロールを備えた連続フィード機構と、フィルム材を所定の量ずつ間欠送りする間欠フィードロールを備えた間欠フィード機構と、前記連続フィード機構と間欠フィード機構との間に設けられ、往復揺動可能なダンサーロールを備えたフィード調節機構と、前記間欠フィード機構により送られる少なくとも上下２枚のフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有するものである。
【実施例】
【００４８】
図１、図２は本発明の一実施例である製袋装置の全体の平面図および側面図であり、図３は、その概略動作を模式的に示している。
本発明の一実施例である製袋装置１００は、フィルム材Ｆが原反ロールＲから連続的に引き出されて、連続フィード機構１１０、フィード調節機構１６０、間欠フィード機構１２０、切断機構１９０と順に送られながら袋状包装容器を連続的に製造するように構成されている。
【００４９】
連続フィード機構１１０では、フィルム材Ｆがロール状に巻かれた原反ロールＲとして供給される。原反ロールＲは水平軸回りに軸支され、連続フィードロール１１１は垂直軸周りに軸支され駆動されるように構成されており、水平に引き出されたフィルム材Ｆは、複数の傾斜状のガイドロール群に掛け回されて、垂直面に沿うように偏向されて連続フィードロール１１１にフィードされる。
連続フィードロール１１１の下流には、フィルム材Ｆを中央で連続的に分割して上下２枚のフィルム材とする分割機構１１２が設けられ、分割された上下２枚のフィルム材Ｆは、該分割機構１１２によって再び水平面に沿うように偏向されて、下流のフィード調節機構１６０にフィードされる。
【００５０】
フィード調節機構１６０では、前記連続フィード機構１１０からフィードされた上下２枚のフィルム材Ｆが、上下に間隔をおいた対称の経路をフィードされ、最下流で上下２枚が重ね合わせロール１６６によって重ね合わされて、後述する間欠フィード機構１２０にフィードされる。
このフィード調節機構１６０の上下に間隔をおいた対称の経路には、図３、図４に示すように、それぞれ、張力検出ロール１６３、往復揺動可能なダンサーロール１６１が設けられ、連続送りと間欠送りの間の周期的な送り量の変動によるフィルム材Ｆのたるみを吸収するとともに、張力変動を低減するように構成されている。
張力検出ロール１６３は、回転のみ可能なように軸支され、該回転軸にかかる力を張力センサ１６４によって検出することで、フィルム材Ｆの張力を検出するように構成されている。
また、本実施例では、重ね合わせロール１６６の手前から底材Ｂが供給され、上下２枚のフィルム材Ｆの両側部に重ね合わせて挟み込むように構成されている。
【００５１】
間欠フィード機構１２０では、最下流の間欠フィードロール１２１によって、底材Ｂを挟んで重ね合わされた上下２枚のフィルム材Ｆを所定の量ずつ間欠送りするように構成されている。
この、間欠フィード機構１２０の間欠フィードロール１２１と前述の重ね合わせロール１６６との間で、底材Ｂを挟んで重ね合わされた上下２枚のフィルム材Ｆが水平に保たれ、この区間に配置された、複数のシール手段１７１を有するシール機構１７０によって両側部および所定間隔の幅方向横断部がシールされる。
また、この区間の上流には前方２次元光学センサ１４１、下流には後方２次元光学センサ１４２が設けられ光学検知手段１４０に接続されており、フィルム材Ｆ表面に設けられたマークを各々同時に検知可能にしている。
さらに、間欠フィード機構１２０の最下流の間欠フィードロール１２１の下流には、切断機構１９０が配置され、個々の袋状包装容器Ｐに切断分離される。
なお、図３に示す説明図では、間欠フィードロール１２１を間欠フィード機構１２０の最下流に設けているが、図１、図２に示すように上流にもう一つ設けて連動させても良く、さらに適宜の場所に複数設けても良い。
【００５２】
上記のような概略構成を持つ本実施例では、底材Ｂを挟んで重ね合わされた上下２枚のフィルム材Ｆの両側部および所定間隔の幅方向横断部がシールされる区間において、連続フィードロール１１１の駆動速度、ダンサーロール１６１の往復揺動速度・揺動幅・タイミング、および、間欠フィードロール１２１の駆動速度・タイミングが、フィルム材Ｆの張力に影響を与え、該張力によってフィルム材Ｆの伸び率も変動する。
また、張力変動やフィルム材Ｆの搬送時の振動、装置全体の振動に起因して、フィルム材Ｆの蛇行や斜行が発生する場合がある。
そこで、本実施例では、張力変動を吸収し、フィルム材Ｆの伸び率を特定して装置の調整を可能とし、これらの変動を少なくして安定的に動作させるとともに、フィルム材Ｆの蛇行や斜行を修正し、前述したフィルム材Ｆの張力変動、あるいは蛇行や斜行によるシールの位置ズレを防止するための構成を有しており、以下にその構成について説明する。
【００５３】
フィード調節機構１６０における張力制御の動作について、図４（説明のために簡略化）に基づいて説明する。
まず、フィード調節機構１６０の下流に設けられた光学検知手段１４０で検知される所定の張力下のフィルム材Ｆのピッチ（後述する）で間欠送りする間欠フィードロール１２１の駆動速度・タイミングが、送り量調節手段１３０に設定されるとともに、当該送り量調節手段１３０の設定に対応して、ダンサーロール１６１の往復揺動速度・揺動幅・タイミング、および、連続フィードロール１１１の駆動速度が、張力制御手段１６５に設定される。
送り量調節手段１３０は、間欠フィードモータ１２２を制御して設定された駆動速度・タイミングで間欠フィードロール１２１を駆動する。
張力制御手段１６５は、揺動駆動手段１６２を制御して設定された往復揺動速度・揺動幅・タイミングでダンサーロール１６１を揺動するとともに、連続フィードモータ１１３を制御して設定された駆動速度で連続フィードロール１１１を駆動する。
【００５４】
駆動開始後、張力制御手段１６５は、張力センサ１６４からの信号を入力とし、連続フィードモータ１１３の駆動速度指令を出力として、入力信号の増加に対し出力信号を増加させ、入力信号の減少に対し出力信号を低下させる方向で、入力信号の平均値が所定の値に収束するようにＰＩＤ等のフィードバック制御を行う。このことで、慣性や摩擦の影響を排除して張力を調整できるため、フィルム材の送りが高速であっても張力の変動を極めて小さくできる。
また、張力制御手段１６５は、張力センサ１６４からの信号を入力とし、揺動駆動手段１６２の揺動幅の両端での揺動方向の切替タイミングの指令を出力として、入力信号の最大値および最小値を差が小さくなるようにＰＩＤ等のフィードバック制御を行ってもよい。このことで、間欠フィードロール１２１の間欠駆動とダンサーロール１６１の揺動のタイミングのズレに起因する張力変動をさらに小さくすることが可能となる。
なお、フィードバック制御の方式や、制御演算で用いる定数、ゲイン等の諸設定は、張力の平均値を収束することが可能であれば、装置全体の特性、制御装置の演算速度やコストパフォーマンス等を考慮して適宜定めれば良い。
さらに、後述する光学検知手段１４０で検知されたフィルム材Ｆの伸びに関する情報と張力センサ１６４の出力とを演算処理してフィードバック制御に用いても良い。このことで、張力に関する情報を複数得ることができるため、さらに張力の変動を小さくできる。
【００５５】
次に、フィルム材Ｆの表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段１４０の構成および動作について、図５（説明のために簡略化）に基づいて説明する。
光学検知手段１４０は、前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２によって撮像された画像を表示および演算処理するように構成されている。
前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２はＣＣＤカメラからなり、間欠フィード機構１２０によってフィルム材Ｆが水平にフィードされる区間においてフィルム材の表面を撮像できるように距離を置いて配置され、それぞれ間欠フィード機構１２０の他の構成との位置関係が正確に設定されている。
袋状包装容器の製造開始時に、まず、後方２次元光学センサ１４２によって張力がかかった状態のフィルム材Ｆの表面を撮像しながら、間欠送りの初期位置が設定される。この作業は、作業者が撮像された画像をモニタで目視しながら行っても良く、間欠フィードロール１２１が光学検知手段１４０によって検知された情報に基づいて自動制御されても良い。
そして、張力がかかった状態のフィルム材Ｆが停止している状態で前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２によって同時に撮像され、該撮像された画像から光学検知手段１４０によってマークＭの位置が特定されることで袋状包装容器の複数ピッチ（ｎ個）の距離Ｌｎが検出され、それを除算することで袋状包装容器１個分のピッチＬ１が算出される。
当該算出されたピッチＬ１は、光学検知手段１４０から送り量調節手段１３０に間欠送り１回分の送り量として出力される。
また、算出されたピッチＬ１に応じて、後述する複数のシール手段１７１の位置および間隔が設定される。
また、２次元光学センサによって２次元画像が撮像されるため、フィルム材Ｆの幅方向のマークＭの位置も特定可能であり、光学検知手段１４０は、該位置情報からフィルム材Ｆの蛇行や斜行を検出して、後述する斜行補正手段１５０に補正のための指令を出力する。
【００５６】
このように、複数の２次元光学センサを配置することにより、実際の稼動時と同じ条件で張力がかかった状態のフィルム材Ｆを停止時に一度撮像するだけで、袋状包装容器１個分のピッチＬ１が検出できるとともに、幅方向の位置も同時に検出できる。
また、複数ピッチの距離Ｌｎからの除算で袋状包装容器１個分のピッチＬ１が算出されるため、前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２の解像度のｎ倍の精度で正確に袋状包装容器１個分のピッチＬ１を算出することができ、後述する複数のシール手段１７１の位置および間隔を正確に設定することができ、型替え時に試験稼動と包装容器の検査という作業を繰り返す必要がなくなる。
例えば、解像度が０．１ｍｍの２次元光学センサを一つだけ用いて検知した場合、複数のシール手段１７１が１０個並べられていると両端のシール手段１７１の位置のズレは１０ピッチで最大１ｍｍとなってしまうが、二つの２次元光学センサを１０ピッチ分離した位置に配置すると、両端のシール手段１７１の位置のズレは１０ピッチで最大０．１ｍｍとなり、初期設定で充分な許容誤差範囲に収まる。
なお、２次元画像から袋状包装容器に必要な文字や図柄を画像処理して位置を演算することも可能であり、特定のマークＭの印刷を省略することも可能である。
また、本実施例では２次元光学センサを２つとしたが、さらに多数設けても良い。
【００５７】
次に、斜行補正手段１５０の構成および動作について、図６乃至図８に基づいて説明する。
斜行補正手段１５０は、間欠フィードロール１２１をフィルム材Ｆの幅方向中心を通り該フィルム材Ｆに直交する軸線を中心に旋回させるように構成されている。
間欠フィードロール１２１は、間欠フィードロール支持台１２４に回転可能に支持され、間欠フィードロール支持台１２４に固定された間欠フィードモータ１２２により回転駆動される。
また、間欠フィードロール１２１の上方には、間欠フィード押さえロール１２３が設けられ、間欠フィードロール１２１と間欠フィード押さえロール１２３でフィルム材Ｆを挟んで間欠送りするように構成されている。
なお、図示する本実施例においては、間欠フィードロール支持台１２４上の間欠フィードロール１２１の下流側にフィルム抑え部１２６が設けられ、下流側の張力等の調整も可能となるように構成されている。
【００５８】
斜行補正手段１５０は、間欠フィードロール支持台１２４を、固定側に設けられたベース台１５４に回転支持軸１５１を介して旋回可能に支持することで構成される。
回転支持軸１５１は、間欠フィードロール１２１の幅方向中心で且つ回転中心軸の直下に設けられている。
ベース台１５４の幅方向一方の端部側には斜行補正モータ１５２が設けられ、該斜行補正モータ１５２によって回転される偏心カム１５３が、間欠フィードロール支持台１２４と係合するように構成されており、斜行補正モータ１５２を正逆回転することによって、間欠フィードロール支持台１２４が回転支持軸１５１を中心に旋回するように構成されている。
【００５９】
斜行補正手段１５０の斜行補正モータ１５２は、前述した光学検知手段１４０によって検出されるフィルム材Ｆの幅方向のズレの情報に基づいて、当該ズレを修正するために必要な間欠フィードロール支持台１２４の旋回角となるように駆動制御される。
なお、ベース台１５４の上面には、複数の載置片１２７が設けられ、間欠フィードロール支持台１２４が褶動可能に載置されてその重量を支えている。
また、ベース台１５４と間欠フィードロール支持台１２４は、固定ボルト１２５でその位置関係を規制可能に構成されている。この固定ボルト１２５の締め付けにより旋回時、固定時を使い分けても良く、また、間欠フィードロール支持台１２４の旋回角度は０．１°以下と極めて微小であるため、弾性の範囲で旋回可能に固定ボルト１２５の締め付けを行っても良い。
【００６０】
以上の構成により、間欠フィードロール１２１の旋回によって斜行補正を行うことで、高精度に位置調整され張力変動を低減された状態でも、フィルム材Ｆに横方向の大きな力を与えることなく斜行補正が可能となるため、安定性が向上し、より高精度で高速な連続稼働が可能となる。
なお、図１、図２に示す実施例では、間欠フィードロール１２１が間欠フィード機構１２０の区間に２個設けられており、斜行補正手段１５０は少なくとも最下流の間欠フィードロール１２１に設けられれば良いが、両方の間欠フィードロール１２１に斜行補正手段１５０を設けることで、間欠フィード機構１２０の全区間においてさらに精密な斜行補正を行うことが可能となる。
【００６１】
次に、シール位置補正手段１８０の構成および動作について、図９乃至図１１に基づいて説明する。
本実施例におけるシール機構１７０で使用される複数のシール手段１７１は、熱によってフィルム材Ｆおよび底材Ｂの必要箇所を熱融着するヒートシール手段であり、袋状包装容器のピッチＬに対応した間隔で配置されて、間欠フィード機構１２０による間欠送りによって、同一箇所が複数のシール手段１７１によって熱による圧着を複数回繰り返すことで融着されるように構成されている。
図９乃至図１１には、フィルム材Ｆの幅方向に延びる箇所を熱圧着するシール手段１７１の１つが示されている。
シール手段１７１は、下部枠１７３と上部枠１７２とを有しており、それぞれに下部熱圧着部１７９および上部熱圧着部１７８が平行して設けられている。上部枠１７２はフィルム材Ｆの送り方向に移動自在に駆動ビーム１７７に接続され該下部枠１７３に対して垂直方向に上下動する。これにより、該下部熱圧着部１７９と該上部熱圧着部１７８がフィルム材Ｆを挟むことで熱圧着が行われる。
【００６２】
間欠フィード機構１２０のほぼ全区間にわたってフィルム材Ｆの送り方向に延びるように平行に２本のスライドレール１７４が設けられ、下部枠１７３の下面側には該スライドレール１７４上を移動自在なスライダー１７５が設けられており、シール手段１７１がフィルム材Ｆの送り方向に移動自在に構成されている。
また、スライドレール１７４に平行に２本のラックレール１８２が設けられており、下部枠１７３下方側面には、該ラックレール１８２と噛み合う２つのピニオンギヤ１８１、および、該ピニオンギヤ１８１を駆動するピニオン駆動モータ１８３が設けられており、これらによってシール位置補正手段１８０が構成されている。
本実施例では、２つのピニオンギヤ１８１は下部枠１７３下方側面に回転可能に支持されたシール手段駆動軸１８４に固定され、該シール手段駆動軸１８４の一方の端部がピニオン駆動モータ１８３に連結されている。
この構成により、前述した光学検知手段１４０で算出された袋状包装容器１個分のピッチＬ１に応じてピニオン駆動モータ１８３が駆動され、複数のシール手段１７１の位置および間隔が設定される。
【００６３】
このように、ラックレール１８２を多点で強固に固定して設置することが可能なため、簡単な構造で変形による精度の低下が防止されるとともに、ピニオンギヤ１８１とその駆動のための構成であるピニオン駆動モータ１８３、シール手段駆動軸１８４等をシール手段の下方側方に露出して設けることが可能なため、シール手段１７１の構造も単純化され、精度を維持しつつ全体の構造が軽量で簡単なものとなり、メンテナンスも容易となる。
なお、フィルム材Ｆの送り方向の両側部をシールするためのシール手段（図１および図２に示す、上流側のシール機構１７０に設けられたもの）においても、下部枠を幅方向に連結する横断部材に、上記の構成を採用することで、同様の作用効果を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明の一実施例を示したが、本発明はこれに限るものでなく、フィード調節機構が、ダンサーロールを揺動する揺動駆動手段と、ダンサーロールより上流で前記フィルム材が巻き掛けられる張力検出ロールと、該張力検出ロールにかかる力を検出する張力センサと、該張力センサの検出値に応じて連続フィードロールの送り速度を制御する張力制御手段を有し、間欠フィード機構が、フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、間欠送りの１回あたりの送り量を調節可能な送り量調節手段と、認識されたマークのフィルム材の送り方向と直交する位置の本来位置からのズレを修正する斜行補正手段とを有し、シール機構が、間欠フィード機構によりフィルム材が間欠送りされる区間に送り方向に複数設けられたシール手段と、光学検知手段により認識された複数のマークのフィルム材の送り方向の位置に応じて、複数のシール手段の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有するものであれば、その具体的な構成はいかなるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の製袋装置は、特に樹脂製のフィルム材をシールによって製袋してなる包装容器を製造するのに好適であるが、シールによって製袋するものに限らず、連続的に供給されるシート状の材料に対して、張力を安定化して精度良く様々な加工や処理を行う製造装置にも利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ ・・・ 製袋装置
１１０ ・・・ 連続フィード機構
１１１ ・・・ 連続フィードロール
１１２ ・・・ 分割機構
１１３ ・・・ 連続フィードモータ
１２０ ・・・ 間欠フィード機構
１２１ ・・・ 間欠フィードロール
１２２ ・・・ 間欠フィードモータ
１２３ ・・・ 間欠フィード押さえロール
１２４ ・・・ 間欠フィードロール支持台
１２５ ・・・ 固定ボルト
１２６ ・・・ フィルム抑え部
１２７ ・・・ 載置片
１３０ ・・・ 送り量調節手段
１４０ ・・・ 光学検知手段
１４１ ・・・ 前方２次元光学センサ
１４２ ・・・ 後方２次元光学センサ
１５０ ・・・ 斜行補正手段
１５１ ・・・ 回転支持軸
１５２ ・・・ 斜行補正モータ
１５３ ・・・ 偏心カム
１５４ ・・・ ベース台
１６０ ・・・ フィード調節機構
１６１ ・・・ ダンサーロール
１６２ ・・・ 揺動駆動手段
１６３ ・・・ 張力検出ロール
１６４ ・・・ 張力センサ
１６５ ・・・ 張力制御手段
１６６ ・・・ 重ね合わせロール
１７０ ・・・ シール機構
１７１ ・・・ シール手段
１７２ ・・・ 上部枠
１７３ ・・・ 下部枠
１７４ ・・・ スライドレール
１７５ ・・・ スライダー
１７７ ・・・ 駆動ビーム
１７８ ・・・ 上部熱圧着部
１７９ ・・・ 下部熱圧着部
１８０ ・・・ シール位置補正手段
１８１ ・・・ ピニオンギヤ
１８２ ・・・ ラックレール
１８３ ・・・ ピニオン駆動モータ
１８４ ・・・ シール手段駆動軸
１９０ ・・・ 切断機構
Ｆ ・・・ フィルム材
Ｍ ・・・ マーク
Ｒ ・・・ ロール原反
Ｂ ・・・ 底材
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、樹脂製のフィルム材を製袋してなる袋状包装容器を、フィルム材を連続的に供給しながら所定箇所をシールして製造する製袋装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、樹脂製のフィルム材をシールによって製袋してなる包装容器が、洗剤、シャンプー等のサニタリー用品や醤油、調味料等の食品類などの種々の流動性の内容物を包装する包装容器として広く用いられており、また、プラスチックボトルやガラス瓶などの他の容器に内容物を詰め替えて使用する詰替パウチと称される包装容器としても多用されている。
このような袋状包装容器は、例えば、下記の特許文献１に示されるように、上下２枚の樹脂製のフィルム材とその両側部に挟み込まれた樹脂製の底材を連続的に送り、送り方向の両側部と、幅方向に延びる所定の間隔の横断部をシールした後、幅方向中央とそれぞれの横断部の中心で切断することで製造される。
それぞれの袋状包装容器は、幅方向中央で切断された切り口が上端の開口となって袋状に形成され、当該開口から内容物が充填された後に当該開口がシールにより密封されるように構成されている。
【０００３】
このような袋状包装容器を連続して大量に製造する製袋装置として、例えば、下記の特許文献２に示されるように、ロール状に巻かれたフィルム材を所定速度で引き出して連続送りする連続フィード機構と、フィルム材を所定の量ずつ間欠送りする間欠フィード機構と、連続フィード機構と間欠フィード機構との間に設けられたフィード調節機構（特許文献２においては「アキュムレータ７、８」で示されている。）と、間欠フィード機構により送られる少なくとも上下２枚のフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する製袋装置が公知である。
【０００４】
この公知の製袋装置のフィード調節機構（「アキュムレータ７、８」）は、連続送りと間欠送りの間の周期的な送り量の変動によるフィルム材のたるみを吸収するとともに、張力変動を低減するために設けられるものであり、移動可能なダンサーロールにフィルム材を掛け回し、ダンサーロールの移動に対して一定の引張力を与えることによって、連続送りと間欠送りの間のフィルム材のたるみを吸収しつつ、張力変動も同時に吸収している。
【０００５】
また、間欠送りの送り量は袋状包装容器の一袋分の寸法に設定され、等間隔に並べられた複数のシール手段によって１箇所を複数回に分けてシールするように構成されている。このとき、フィルム材は張力による伸びが発生するため、一袋分の送り量を調整する必要がある。
そのため、樹脂製のフィルム材に施された印刷面に付されたマークによってシールすべき箇所を特定するように構成されており、当該マークをＣＣＤカメラによって撮像してその位置を特定するとともに、間欠送りの際のマーク位置のズレを検出して、間欠送り量および複数のシール手段の間隔を調整している。
【０００６】
このようなロール状に巻かれたフィルム材を所定速度で引き出して連続送りする連続フィード機構と、フィルム材を所定の量ずつ間欠送りする間欠フィード機構と、連続フィード機構と間欠フィード機構との間に設けられたフィード調節機構と、間欠フィード機構により送られる少なくとも上下２枚のフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する袋状包装容器の製袋装置において、印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を製造するためには、間欠送りの位置および送り量を正確に設定し、張力変動やフィルム材の蛇行や斜行を極力低減することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１６８１４７号公報
【特許文献２】特開２００３−３３９８１号公報
【特許文献３】特開平８−２１７０２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
公知の製袋装置は、ダンサーロールによって連続送りと間欠送りの間の周期的な送り量の変動によるフィルム材のたるみを吸収しつつ張力変動も同時に吸収するように構成されているため、ダンサーロールの移動方向の変更時の慣性の影響によって張力変動の吸収効果が十分に得られず、逆に張力変動の要因となることもあった。
この慣性の影響による張力変動を実用上問題のない範囲とするためには、ダンサーロールの移動速度を小さくする必要があり、そのためにフィルム材の送りを高速化できず、生産性の向上が阻害されていた。
【０００９】
また、ダンサーロールを複数設けてフィルム材を複数回掛け回すことで、ダンサーロールの移動速度を小さくし、移動方向の変更時の慣性の影響を小さくすることも考えられるが、ダンサーロールの回転速度の変化に対する回転慣性や摩擦の影響が逆に増大するため、根本的に解決することは不可能であった。
さらに、可動部材の振動等が逆に張力変動を発生させる要因となることもあった。
【００１０】
これらの問題を軽減するために、上記特許文献３に示されるように、フィルム材のたるみを吸収するためのダンサーロールを所定の揺動速度、揺動幅で強制的に駆動し、張力変動を吸収するためのダンサーロールを別個に設け、ダンサーロールの数の増加を抑えつつ張力変動を吸収するものが公知である。
しかしながら、張力変動の吸収のためのダンサーロールの移動量は小さくなるものの往復移動することに変わりはなく、回転速度の変化に対する回転慣性や摩擦については、ダンサーロール一つ分の影響が確実に増加するため、張力変動の多少の改善は可能であっても、フィルム材の送りを高速化するには限界があった。
【００１１】
一方、フィルム材に加わる張力はフィルム材の伸びとなって現れるため、間欠フィード機構における間欠送り量およびシール機構における複数のシール手段の間隔を、製造開始時に推定される伸びに応じた所定値で初期設定しても、連続製造中の張力変動によってフィルム材の伸びも変動し、本来シールしたい位置とのズレが発生する。
このため、連続製造中にも、印刷面に付されたマークをＣＣＤカメラによって撮像しマーク位置を検出し監視して、ズレが発生した場合、間欠送り量および複数のシール手段の間隔を調整する作業を行わねばならず、この調整のために時間を要することとなり、これを自動検出し自動調整するとしても、複雑な構成が必要となるとともにフィルム材の送りを高速化するのが困難であり、生産効率向上の阻害要因となっていた。
【００１２】
さらに、ダンサーロールの往復移動や回転速度の変化は、張力変動のみならず装置全体やフィルム材に振動を与えたり、フィルム材を上下方向にばたつかせたりするおそれがあった。この振動やバタつきがフィルム材の斜行の原因の一つとなっており、張力変動が大きいほど、あるいは張力変動を吸収する機構の動作が大きいほど、蛇行や斜行も不規則に大きく発生し、蛇行や斜行を修正する機構も複雑で大掛かりな構成とせざるを得ないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、従来の製袋装置における上記問題点を解決しようとするものであり、簡単な構成でフィルム材の張力変動、シール位置のズレ及び蛇行や斜行を防止するとともに、正確な初期条件の設定を可能とし、連続動作中の監視や調整の時間および構成を軽減あるいは不要とし、フィルム材の送り速度の高速化が可能で、生産効率が向上される製袋装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本請求項１に係る発明は、フィルム材を連続送りする連続フィードロールを備えた連続フィード機構と、フィルム材を間欠送りする間欠フィードロールを備えた間欠フィード機構と、前記連続フィード機構と間欠フィード機構との間に往復揺動可能なダンサーロールを備えたフィード調節機構と、前記間欠フィード機構により送られるフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する製袋装置であって、前記フィード調節機構が、前記ダンサーロールの揺動駆動手段と、前記ダンサーロールの上流に張力検出ロールと、該張力検出ロールにかかる張力を検出する張力センサと、該張力センサの検出値に応じて前記連続フィードロールの送り速度を制御する張力制御手段を有し、前記間欠フィード機構が、前記フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、間欠送りの送り量調節手段と、前記フィルム材の送り方向と直交する位置のズレを修正する斜行補正手段とを有し、前記シール機構が、前記フィルム材が間欠送りされる区間に複数設けられたシール手段と、前記光学検知手段により認識された前記マークの前記フィルム材の送り方向の位置に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有することにより、前記課題を解決するものである。
【００１５】
本請求項２に係る発明は、請求項１に係る製袋装置の構成に加え、前記張力検出ロールが、回転のみ可能で移動しないように固定的に設けられ、前記張力センサが、前記張力検出ロールの回転軸に加わる力を検出するよう構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００１６】
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る製袋装置の構成に加え、前記揺動駆動手段が、所定の揺動速度および揺動幅で前記ダンサーロールを往復揺動するように設定され、前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値が所定値付近に収束するよう、前記連続フィードロールの送り速度を制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００１７】
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記揺動駆動手段が、所定の揺動幅で往復して前記ダンサーロールを揺動するように設定され、前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値の変動が小さくなるよう、前記揺動端位置を変更制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００１８】
本請求項５に係る発明は、請求項４に係る製袋装置の構成に加え、前記張力制御手段は、前記揺動駆動手段の揺動幅が大きくなった場合、前記連続フィード機構の送り速度を低下させ、前記揺動駆動手段の揺動幅が小さくなった場合、前記連続フィード機構の連続送り速度を上昇させるよう制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００１９】
本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記張力制御手段が、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報を加味して前記揺動駆動手段および／または前記連続フィードロールの送り速度を制御することにより、前記課題を解決するものである。
【００２０】
本請求項７に係る発明は、請求項６に係る製袋装置の構成に加え、前記張力制御手段は、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置ズレが大きくなる場合、前記張力センサの検出値の収束すべき所定値を小さくすることにより、
前記課題を解決するものである。
【００２１】
本請求項８に係る発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記光学検知手段が、前記間欠フィード機構の上方に送り方向に間隔をおいて設けられた複数の２次元光学センサからなり、前記フィルム材が停止中に表面に設けられたマークの２次元位置を検出可能に構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２２】
本請求項９に係る発明は、請求項８に係る製袋装置の構成に加え、前記送り量調節手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、間欠送りの１回あたりの量を決定するよう構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２３】
本請求項１０に係る発明は、請求項８または請求項９に係る製袋装置の構成に加え、前記シール位置補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の間隔を調整するよう構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２４】
本請求項１１に係る発明は、請求項８乃至請求項１０のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記複数の２次元光学センサが、前記フィルム材の複数回の間欠送り量に相当する間隔をおいて設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２５】
本請求項１２に係る発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記間欠フィード機構が、１つあるいは複数の間欠フィードロールを有し、前記斜行補正手段が、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを、前記フィルム材の幅方向中心を通り該フィルム材に直交する軸線を中心に旋回させるように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２６】
本請求項１３に係る発明は、請求項１２に係る製袋装置の構成に加え、前記斜行補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたフィルム材の印刷図柄の送り方向と直交する方向の相対的なズレに応じて、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを旋回させるように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２７】
本請求項１４に係る発明は、請求項１乃至請求項１３のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記シール位置補正手段が、前記フィルム材の送り方向に延びるように設けられたラックレールと、各シール手段に設けられ前記ラックレールに噛み合うピニオンギヤと、各シール手段に設けられ前記ピニオンギヤを駆動するピニオン駆動モータからなることにより、前記課題を解決するものである。
【００２８】
本請求項１５に係る発明は、請求項１乃至請求項１４のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記間欠フィード機構が、上下２枚のフィルム材の間に底材を挟み込んで間欠送りするように構成されており、前記シール機構が、上下２枚のフィルム材とともに前記底材をシールするように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
【００２９】
本請求項１６に係る発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれかに係る製袋装置の構成に加え、前記間欠フィード機構の下流に、シールされたフィルム材を切断して個々の包装容器に分離する切断機構が設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００３０】
本請求項１に係る製袋装置によれば、フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段を備えたことにより、簡単な構成で一袋分のピッチを検出できるため、各構成の動作位置の設定や動作設定値の決定を容易に迅速に行うことが可能となり、型替え時間が短縮される。
また、張力センサの検出値に応じて連続フィードロールの連続送り速度を制御する張力制御手段を有していることにより、慣性や摩擦の影響を排除して張力を調整できるため、フィルム材の送りが高速であっても張力の変動を極めて小さくでき、連続動作中に位置ズレやシートの伸びの変化が低減され、連続動作中の監視や調整の時間が軽減あるいは不要となる。
さらに、張力変動が少ないことで振動やフィルム材のバタつきが軽減されるため、簡単な構成の斜行補正手段によって印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を得ることができる。
そして、これらの構成を兼ね備えることによって、フィルム材の送り速度を高速化し、設定や調整の時間を短縮しても、高品質の包装容器を高速に製造することが可能となり、生産性を向上することができる。
【００３１】
本請求項２に記載の構成によれば、可動部分が少なくなることで、動作を高速化しても慣性や摩擦の影響が少なく正確に張力変動を低減できる。
また、可動部分が少なくなることで、張力変動を低減し、装置の振動やフィルム材のバタつき等を低減でき、フィルム材の不規則な伸び、蛇行や斜行を低減して、簡単な補正機構で印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を大量に効率よく製造することが可能となる。
【００３２】
本請求項３に記載の構成によれば、複雑な制御を行わずにダンサーロールを揺動させるため、揺動駆動手段を単純で剛性が高く速度変動や振動の少ないものとすることができ、さらに装置の振動やフィルム材のバタつき等を低減できるとともに、揺動駆動手段に起因する張力変動を防止することができる。
【００３３】
本請求項４に記載の構成によれば、間欠送りと連続送りの送り量の差を吸収するためのダンサーロールの揺動幅の両端での揺動方向の切替タイミングの設定において、当該タイミングを自動的に修正することが可能となるため、型替え後の動作開始時に正確にタイミングを合わせる必要がなく、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
また、常に正確なタイミングでダンサーロールを揺動させることが可能となるため、張力変動をより確実に防止することができる。
【００３４】
本請求項５に記載の構成によれば、検出された張力を間欠送りとダンサーロールの揺動のタイミングの自動調整に用いて張力を一定に保ち、直接連続フィードロールの送り速度の調整に使用できない場合でも、間接的に連続フィードロールの送り速度を適正に制御することが可能となる。
【００３５】
本請求項６に記載の構成によれば、連続稼動中にフィルム材の伸びが変化しても、認識されたマークの位置が適切な位置になるように自動的に修正することで、張力変動が抑制され、印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を製造することが可能となる。
【００３６】
本請求項７に記載の構成によれば、連続稼動中のフィルム材の伸びが変化しても、最適な張力となるように自動修正することが可能となり、安定したフィルム材の送りを実現することができる。
【００３７】
本請求項８に記載の構成によれば、送り方向および直交する方向のマークの位置のズレを一度に検出可能なため、型替え時等の送り方向の初期位置へのセッティング作業と斜行の修正を迅速に行うことが可能となり、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
【００３８】
本請求項９に記載の構成によれば、マークの位置のズレと同時に、マークの間隔を検出することが可能なため、型替え時等の初期位置へのセッティング作業とともにフィルム材の送り方向の間隔に応じた送り量の設定を迅速に行うことが可能となり、さらに、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
また、送り量を正確に設定できることで、張力変動が抑制され、印刷面との位置ずれのない高品質の包装容器を製造することが可能となる。
【００３９】
本請求項１０に記載の構成によれば、マークの位置のズレと同時に、マークの間隔を検出することが可能なため、型替え時等の初期位置へのセッティング作業とともにフィルム材の送り方向の間隔に応じた複数のシール手段の送り方向の間隔の設定を迅速に行うことが可能となり、さらに、型替え時にアイドル時間と捨て材料を節約することができ、生産性を向上することができる。
【００４０】
本請求項１１に記載の構成によれば、複数のマークの間隔を検出して除算することで、２次元光学センサの解像度以上の精度でマーク間隔を検出することが可能となり、より高精度に送り量の設定やシール手段の送り方向の間隔の設定を行うことができる。
【００４１】
本請求項１２に記載の構成によれば、間欠フィードロールの旋回のみによって微小の斜行補正を行うことが可能となり、高精度に位置調整され張力変動を低減された状態でも、フィルム材に横方向の大きな力を与える等の外乱の影響を排除でき、より高精度で高速な連続稼働が可能となる。
【００４２】
本請求項１３に記載の構成によれば、２次元光学センサを使用することで、平面上の多点の情報を持つ図柄を撮像し、ズレ量やズレ角度をより正確に検出できるため、より高精度な斜行補正が可能となる。
【００４３】
本請求項１４に記載の構成によれば、ラックレールを多点で強固に固定して設置することが可能なため、簡単な構造で変形による精度の低下が防止されるとともに、ピニオンギヤとその駆動のための構成をシール手段の下方側方に露出して設けることが可能なため、シール手段の構造も単純化され、精度を維持しつつ全体の構造が軽量で簡単なものとなり、メンテナンスも容易となる。
【００４４】
本請求項１５に記載の構成によれば、底部を有するスタンディングパウチを、大量に効率よく製造することが可能となる。
【００４５】
本請求項１６に記載の構成によれば、高精度の位置制御によりシールされた包装容器を、その位置精度のまま個々の包装容器に切断することが可能となるため、切断時の位置制御機構を簡便化あるいは省略することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例である製袋装置の平面図。
【図２】本発明の一実施例である製袋装置の側面図。
【図３】本発明の一実施例である製袋装置の概略動作説明図。
【図４】本発明の一実施例である製袋装置のフィード調節機構の概略説明図。
【図５】本発明の一実施例である製袋装置の光学検知手段の概略説明図。
【図６】本発明の一実施例である製袋装置の間欠フィードロールの正面図。
【図７】本発明の一実施例である製袋装置の間欠フィードロールの平面図。
【図８】本発明の一実施例である製袋装置の間欠フィードロールの側面図。
【図９】本発明の一実施例である製袋装置のシール手段の正面図。
【図１０】本発明の一実施例である製袋装置のシール手段の平面図。
【図１１】本発明の一実施例である製袋装置のシール手段の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本発明の製袋装置は、ロール状に巻かれたフィルム材を所定速度で引き出して連続送りする連続フィードロールを備えた連続フィード機構と、フィルム材を所定の量ずつ間欠送りする間欠フィードロールを備えた間欠フィード機構と、前記連続フィード機構と間欠フィード機構との間に設けられ、往復揺動可能なダンサーロールを備えたフィード調節機構と、前記間欠フィード機構により送られる少なくとも上下２枚のフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有するものである。
【実施例】
【００４８】
図１、図２は本発明の一実施例である製袋装置の全体の平面図および側面図であり、図３は、その概略動作を模式的に示している。
本発明の一実施例である製袋装置１００は、フィルム材Ｆが原反ロールＲから連続的に引き出されて、連続フィード機構１１０、フィード調節機構１６０、間欠フィード機構１２０、切断機構１９０と順に送られながら袋状包装容器を連続的に製造するように構成されている。
【００４９】
連続フィード機構１１０では、フィルム材Ｆがロール状に巻かれた原反ロールＲとして供給される。原反ロールＲは水平軸回りに軸支され、連続フィードロール１１１は垂直軸周りに軸支され駆動されるように構成されており、水平に引き出されたフィルム材Ｆは、複数の傾斜状のガイドロール群に掛け回されて、垂直面に沿うように偏向されて連続フィードロール１１１にフィードされる。
連続フィードロール１１１の下流には、フィルム材Ｆを中央で連続的に分割して上下２枚のフィルム材とする分割機構１１２が設けられ、分割された上下２枚のフィルム材Ｆは、該分割機構１１２によって再び水平面に沿うように偏向されて、下流のフィード調節機構１６０にフィードされる。
【００５０】
フィード調節機構１６０では、前記連続フィード機構１１０からフィードされた上下２枚のフィルム材Ｆが、上下に間隔をおいた対称の経路をフィードされ、最下流で上下２枚が重ね合わせロール１６６によって重ね合わされて、後述する間欠フィード機構１２０にフィードされる。
このフィード調節機構１６０の上下に間隔をおいた対称の経路には、図３、図４に示すように、それぞれ、張力検出ロール１６３、往復揺動可能なダンサーロール１６１が設けられ、連続送りと間欠送りの間の周期的な送り量の変動によるフィルム材Ｆのたるみを吸収するとともに、張力変動を低減するように構成されている。
張力検出ロール１６３は、回転のみ可能なように軸支され、該回転軸にかかる力を張力センサ１６４によって検出することで、フィルム材Ｆの張力を検出するように構成されている。
また、本実施例では、重ね合わせロール１６６の手前から底材Ｂが供給され、上下２枚のフィルム材Ｆの両側部に重ね合わせて挟み込むように構成されている。
【００５１】
間欠フィード機構１２０では、最下流の間欠フィードロール１２１によって、底材Ｂを挟んで重ね合わされた上下２枚のフィルム材Ｆを所定の量ずつ間欠送りするように構成されている。
この、間欠フィード機構１２０の間欠フィードロール１２１と前述の重ね合わせロール１６６との間で、底材Ｂを挟んで重ね合わされた上下２枚のフィルム材Ｆが水平に保たれ、この区間に配置された、複数のシール手段１７１を有するシール機構１７０によって両側部および所定間隔の幅方向横断部がシールされる。
また、この区間の上流には前方２次元光学センサ１４１、下流には後方２次元光学センサ１４２が設けられ光学検知手段１４０に接続されており、フィルム材Ｆ表面に設けられたマークを各々同時に検知可能にしている。
さらに、間欠フィード機構１２０の最下流の間欠フィードロール１２１の下流には、切断機構１９０が配置され、個々の袋状包装容器Ｐに切断分離される。
なお、図３に示す説明図では、間欠フィードロール１２１を間欠フィード機構１２０の最下流に設けているが、図１、図２に示すように上流にもう一つ設けて連動させても良く、さらに適宜の場所に複数設けても良い。
【００５２】
上記のような概略構成を持つ本実施例では、底材Ｂを挟んで重ね合わされた上下２枚のフィルム材Ｆの両側部および所定間隔の幅方向横断部がシールされる区間において、連続フィードロール１１１の駆動速度、ダンサーロール１６１の往復揺動速度・揺動幅・タイミング、および、間欠フィードロール１２１の駆動速度・タイミングが、フィルム材Ｆの張力に影響を与え、該張力によってフィルム材Ｆの伸び率も変動する。
また、張力変動やフィルム材Ｆの搬送時の振動、装置全体の振動に起因して、フィルム材Ｆの蛇行や斜行が発生する場合がある。
そこで、本実施例では、張力変動を吸収し、フィルム材Ｆの伸び率を特定して装置の調整を可能とし、これらの変動を少なくして安定的に動作させるとともに、フィルム材Ｆの蛇行や斜行を修正し、前述したフィルム材Ｆの張力変動、あるいは蛇行や斜行によるシールの位置ズレを防止するための構成を有しており、以下にその構成について説明する。
【００５３】
フィード調節機構１６０における張力制御の動作について、図４（説明のために簡略化）に基づいて説明する。
まず、フィード調節機構１６０の下流に設けられた光学検知手段１４０で検知される所定の張力下のフィルム材Ｆのピッチ（後述する）で間欠送りする間欠フィードロール１２１の駆動速度・タイミングが、送り量調節手段１３０に設定されるとともに、当該送り量調節手段１３０の設定に対応して、ダンサーロール１６１の往復揺動速度・揺動幅・タイミング、および、連続フィードロール１１１の駆動速度が、張力制御手段１６５に設定される。
送り量調節手段１３０は、間欠フィードモータ１２２を制御して設定された駆動速度・タイミングで間欠フィードロール１２１を駆動する。
張力制御手段１６５は、揺動駆動手段１６２を制御して設定された往復揺動速度・揺動幅・タイミングでダンサーロール１６１を揺動するとともに、連続フィードモータ１１３を制御して設定された駆動速度で連続フィードロール１１１を駆動する。
【００５４】
駆動開始後、張力制御手段１６５は、張力センサ１６４からの信号を入力とし、連続フィードモータ１１３の駆動速度指令を出力として、入力信号の増加に対し出力信号を増加させ、入力信号の減少に対し出力信号を低下させる方向で、入力信号の平均値が所定の値に収束するようにＰＩＤ等のフィードバック制御を行う。このことで、慣性や摩擦の影響を排除して張力を調整できるため、フィルム材の送りが高速であっても張力の変動を極めて小さくできる。
また、張力制御手段１６５は、張力センサ１６４からの信号を入力とし、揺動駆動手段１６２の揺動幅の両端での揺動方向の切替タイミングの指令を出力として、入力信号の最大値および最小値を差が小さくなるようにＰＩＤ等のフィードバック制御を行ってもよい。このことで、間欠フィードロール１２１の間欠駆動とダンサーロール１６１の揺動のタイミングのズレに起因する張力変動をさらに小さくすることが可能となる。
なお、フィードバック制御の方式や、制御演算で用いる定数、ゲイン等の諸設定は、張力の平均値を収束することが可能であれば、装置全体の特性、制御装置の演算速度やコストパフォーマンス等を考慮して適宜定めれば良い。
さらに、後述する光学検知手段１４０で検知されたフィルム材Ｆの伸びに関する情報と張力センサ１６４の出力とを演算処理してフィードバック制御に用いても良い。このことで、張力に関する情報を複数得ることができるため、さらに張力の変動を小さくできる。
【００５５】
次に、フィルム材Ｆの表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段１４０の構成および動作について、図５（説明のために簡略化）に基づいて説明する。
光学検知手段１４０は、前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２によって撮像された画像を表示および演算処理するように構成されている。
前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２はＣＣＤカメラからなり、間欠フィード機構１２０によってフィルム材Ｆが水平にフィードされる区間においてフィルム材の表面を撮像できるように距離を置いて配置され、それぞれ間欠フィード機構１２０の他の構成との位置関係が正確に設定されている。
袋状包装容器の製造開始時に、まず、後方２次元光学センサ１４２によって張力がかかった状態のフィルム材Ｆの表面を撮像しながら、間欠送りの初期位置が設定される。この作業は、作業者が撮像された画像をモニタで目視しながら行っても良く、間欠フィードロール１２１が光学検知手段１４０によって検知された情報に基づいて自動制御されても良い。
そして、張力がかかった状態のフィルム材Ｆが停止している状態で前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２によって同時に撮像され、該撮像された画像から光学検知手段１４０によってマークＭの位置が特定されることで袋状包装容器の複数ピッチ（ｎ個）の距離Ｌｎが検出され、それを除算することで袋状包装容器１個分のピッチＬ１が算出される。
当該算出されたピッチＬ１は、光学検知手段１４０から送り量調節手段１３０に間欠送り１回分の送り量として出力される。
また、算出されたピッチＬ１に応じて、後述する複数のシール手段１７１の位置および間隔が設定される。
また、２次元光学センサによって２次元画像が撮像されるため、フィルム材Ｆの幅方向のマークＭの位置も特定可能であり、光学検知手段１４０は、該位置情報からフィルム材Ｆの蛇行や斜行を検出して、後述する斜行補正手段１５０に補正のための指令を出力する。
【００５６】
このように、複数の２次元光学センサを配置することにより、実際の稼動時と同じ条件で張力がかかった状態のフィルム材Ｆを停止時に一度撮像するだけで、袋状包装容器１個分のピッチＬ１が検出できるとともに、幅方向の位置も同時に検出できる。
また、複数ピッチの距離Ｌｎからの除算で袋状包装容器１個分のピッチＬ１が算出されるため、前方２次元光学センサ１４１および後方２次元光学センサ１４２の解像度のｎ倍の精度で正確に袋状包装容器１個分のピッチＬ１を算出することができ、後述する複数のシール手段１７１の位置および間隔を正確に設定することができ、型替え時に試験稼動と包装容器の検査という作業を繰り返す必要がなくなる。
例えば、解像度が０．１ｍｍの２次元光学センサを一つだけ用いて検知した場合、複数のシール手段１７１が１０個並べられていると両端のシール手段１７１の位置のズレは１０ピッチで最大１ｍｍとなってしまうが、二つの２次元光学センサを１０ピッチ分離した位置に配置すると、両端のシール手段１７１の位置のズレは１０ピッチで最大０．１ｍｍとなり、初期設定で充分な許容誤差範囲に収まる。
なお、２次元画像から袋状包装容器に必要な文字や図柄を画像処理して位置を演算することも可能であり、特定のマークＭの印刷を省略することも可能である。
また、本実施例では２次元光学センサを２つとしたが、さらに多数設けても良い。
【００５７】
次に、斜行補正手段１５０の構成および動作について、図６乃至図８に基づいて説明する。
斜行補正手段１５０は、間欠フィードロール１２１をフィルム材Ｆの幅方向中心を通り該フィルム材Ｆに直交する軸線を中心に旋回させるように構成されている。
間欠フィードロール１２１は、間欠フィードロール支持台１２４に回転可能に支持され、間欠フィードロール支持台１２４に固定された間欠フィードモータ１２２により回転駆動される。
また、間欠フィードロール１２１の上方には、間欠フィード押さえロール１２３が設けられ、間欠フィードロール１２１と間欠フィード押さえロール１２３でフィルム材Ｆを挟んで間欠送りするように構成されている。
なお、図示する本実施例においては、間欠フィードロール支持台１２４上の間欠フィードロール１２１の下流側にフィルム抑え部１２６が設けられ、下流側の張力等の調整も可能となるように構成されている。
【００５８】
斜行補正手段１５０は、間欠フィードロール支持台１２４を、固定側に設けられたベース台１５４に回転支持軸１５１を介して旋回可能に支持することで構成される。
回転支持軸１５１は、間欠フィードロール１２１の幅方向中心で且つ回転中心軸の直下に設けられている。
ベース台１５４の幅方向一方の端部側には斜行補正モータ１５２が設けられ、該斜行補正モータ１５２によって回転される偏心カム１５３が、間欠フィードロール支持台１２４と係合するように構成されており、斜行補正モータ１５２を正逆回転することによって、間欠フィードロール支持台１２４が回転支持軸１５１を中心に旋回するように構成されている。
【００５９】
斜行補正手段１５０の斜行補正モータ１５２は、前述した光学検知手段１４０によって検出されるフィルム材Ｆの幅方向のズレの情報に基づいて、当該ズレを修正するために必要な間欠フィードロール支持台１２４の旋回角となるように駆動制御される。
なお、ベース台１５４の上面には、複数の載置片１２７が設けられ、間欠フィードロール支持台１２４が褶動可能に載置されてその重量を支えている。
また、ベース台１５４と間欠フィードロール支持台１２４は、固定ボルト１２５でその位置関係を規制可能に構成されている。この固定ボルト１２５の締め付けにより旋回時、固定時を使い分けても良く、また、間欠フィードロール支持台１２４の旋回角度は０．１°以下と極めて微小であるため、弾性の範囲で旋回可能に固定ボルト１２５の締め付けを行っても良い。
【００６０】
以上の構成により、間欠フィードロール１２１の旋回によって斜行補正を行うことで、高精度に位置調整され張力変動を低減された状態でも、フィルム材Ｆに横方向の大きな力を与えることなく斜行補正が可能となるため、安定性が向上し、より高精度で高速な連続稼働が可能となる。
なお、図１、図２に示す実施例では、間欠フィードロール１２１が間欠フィード機構１２０の区間に２個設けられており、斜行補正手段１５０は少なくとも最下流の間欠フィードロール１２１に設けられれば良いが、両方の間欠フィードロール１２１に斜行補正手段１５０を設けることで、間欠フィード機構１２０の全区間においてさらに精密な斜行補正を行うことが可能となる。
【００６１】
次に、シール位置補正手段１８０の構成および動作について、図９乃至図１１に基づいて説明する。
本実施例におけるシール機構１７０で使用される複数のシール手段１７１は、熱によってフィルム材Ｆおよび底材Ｂの必要箇所を熱融着するヒートシール手段であり、袋状包装容器のピッチＬに対応した間隔で配置されて、間欠フィード機構１２０による間欠送りによって、同一箇所が複数のシール手段１７１によって熱による圧着を複数回繰り返すことで融着されるように構成されている。
図９乃至図１１には、フィルム材Ｆの幅方向に延びる箇所を熱圧着するシール手段１７１の１つが示されている。
シール手段１７１は、下部枠１７３と上部枠１７２とを有しており、それぞれに下部熱圧着部１７９および上部熱圧着部１７８が平行して設けられている。上部枠１７２はフィルム材Ｆの送り方向に移動自在に駆動ビーム１７７に接続され該下部枠１７３に対して垂直方向に上下動する。これにより、該下部熱圧着部１７９と該上部熱圧着部１７８がフィルム材Ｆを挟むことで熱圧着が行われる。
【００６２】
間欠フィード機構１２０のほぼ全区間にわたってフィルム材Ｆの送り方向に延びるように平行に２本のスライドレール１７４が設けられ、下部枠１７３の下面側には該スライドレール１７４上を移動自在なスライダー１７５が設けられており、シール手段１７１がフィルム材Ｆの送り方向に移動自在に構成されている。
また、スライドレール１７４に平行に２本のラックレール１８２が設けられており、下部枠１７３下方側面には、該ラックレール１８２と噛み合う２つのピニオンギヤ１８１、および、該ピニオンギヤ１８１を駆動するピニオン駆動モータ１８３が設けられており、これらによってシール位置補正手段１８０が構成されている。
本実施例では、２つのピニオンギヤ１８１は下部枠１７３下方側面に回転可能に支持されたシール手段駆動軸１８４に固定され、該シール手段駆動軸１８４の一方の端部がピニオン駆動モータ１８３に連結されている。
この構成により、前述した光学検知手段１４０で算出された袋状包装容器１個分のピッチＬ１に応じてピニオン駆動モータ１８３が駆動され、複数のシール手段１７１の位置および間隔が設定される。
【００６３】
このように、ラックレール１８２を多点で強固に固定して設置することが可能なため、簡単な構造で変形による精度の低下が防止されるとともに、ピニオンギヤ１８１とその駆動のための構成であるピニオン駆動モータ１８３、シール手段駆動軸１８４等をシール手段の下方側方に露出して設けることが可能なため、シール手段１７１の構造も単純化され、精度を維持しつつ全体の構造が軽量で簡単なものとなり、メンテナンスも容易となる。
なお、フィルム材Ｆの送り方向の両側部をシールするためのシール手段（図１および図２に示す、上流側のシール機構１７０に設けられたもの）においても、下部枠を幅方向に連結する横断部材に、上記の構成を採用することで、同様の作用効果を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明の一実施例を示したが、本発明はこれに限るものでなく、フィード調節機構が、ダンサーロールを揺動する揺動駆動手段と、ダンサーロールより上流で前記フィルム材が巻き掛けられる張力検出ロールと、該張力検出ロールにかかる力を検出する張力センサと、該張力センサの検出値に応じて連続フィードロールの送り速度を制御する張力制御手段を有し、間欠フィード機構が、フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、間欠送りの１回あたりの送り量を調節可能な送り量調節手段と、認識されたマークのフィルム材の送り方向と直交する位置の本来位置からのズレを修正する斜行補正手段とを有し、シール機構が、間欠フィード機構によりフィルム材が間欠送りされる区間に送り方向に複数設けられたシール手段と、光学検知手段により認識された複数のマークのフィルム材の送り方向の位置に応じて、複数のシール手段の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有するものであれば、その具体的な構成はいかなるものであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の製袋装置は、特に樹脂製のフィルム材をシールによって製袋してなる包装容器を製造するのに好適であるが、シールによって製袋するものに限らず、連続的に供給されるシート状の材料に対して、張力を安定化して精度良く様々な加工や処理を行う製造装置にも利用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１００ ・・・ 製袋装置
１１０ ・・・ 連続フィード機構
１１１ ・・・ 連続フィードロール
１１２ ・・・ 分割機構
１１３ ・・・ 連続フィードモータ
１２０ ・・・ 間欠フィード機構
１２１ ・・・ 間欠フィードロール
１２２ ・・・ 間欠フィードモータ
１２３ ・・・ 間欠フィード押さえロール
１２４ ・・・ 間欠フィードロール支持台
１２５ ・・・ 固定ボルト
１２６ ・・・ フィルム抑え部
１２７ ・・・ 載置片
１３０ ・・・ 送り量調節手段
１４０ ・・・ 光学検知手段
１４１ ・・・ 前方２次元光学センサ
１４２ ・・・ 後方２次元光学センサ
１５０ ・・・ 斜行補正手段
１５１ ・・・ 回転支持軸
１５２ ・・・ 斜行補正モータ
１５３ ・・・ 偏心カム
１５４ ・・・ ベース台
１６０ ・・・ フィード調節機構
１６１ ・・・ ダンサーロール
１６２ ・・・ 揺動駆動手段
１６３ ・・・ 張力検出ロール
１６４ ・・・ 張力センサ
１６５ ・・・ 張力制御手段
１６６ ・・・ 重ね合わせロール
１７０ ・・・ シール機構
１７１ ・・・ シール手段
１７２ ・・・ 上部枠
１７３ ・・・ 下部枠
１７４ ・・・ スライドレール
１７５ ・・・ スライダー
１７７ ・・・ 駆動ビーム
１７８ ・・・ 上部熱圧着部
１７９ ・・・ 下部熱圧着部
１８０ ・・・ シール位置補正手段
１８１ ・・・ ピニオンギヤ
１８２ ・・・ ラックレール
１８３ ・・・ ピニオン駆動モータ
１８４ ・・・ シール手段駆動軸
１９０ ・・・ 切断機構
Ｆ ・・・ フィルム材
Ｍ ・・・ マーク
Ｒ ・・・ ロール原反
Ｂ ・・・ 底材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム材を連続送りする連続フィードロールを備えた連続フィード機構と、フィルム材を間欠送りする間欠フィードロールを備えた間欠フィード機構と、前記連続フィード機構と間欠フィード機構との間に往復揺動可能なダンサーロールを備えたフィード調節機構と、前記間欠フィード機構により送られるフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する製袋装置であって、
前記フィード調節機構が、前記ダンサーロールの揺動駆動手段と、前記ダンサーロールの上流に張力検出ロールと、該張力検出ロールにかかる張力を検出する張力センサと、該張力センサの検出値に応じて前記連続フィードロールの送り速度を制御する張力制御手段を有し、
前記間欠フィード機構が、前記フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、間欠送りの送り量調節手段と、前記フィルム材の送り方向と直交する位置のズレを修正する斜行補正手段とを有し、
前記シール機構が、前記フィルム材が間欠送りされる区間に複数設けられたシール手段と、前記光学検知手段により認識された前記マークの前記フィルム材の送り方向の位置に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有することを特徴とする製袋装置。
【請求項２】
前記張力検出ロールが、回転のみ可能で移動しないように固定的に設けられ、
前記張力センサが、前記張力検出ロールの回転軸に加わる力を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の製袋装置。
【請求項３】
前記揺動駆動手段が、所定の揺動速度および揺動幅で前記ダンサーロールを往復揺動するように設定され、
前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値が所定値付近に収束するよう、前記連続フィードロールの送り速度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製袋装置。
【請求項４】
前記揺動駆動手段が、所定の揺動幅で往復して前記ダンサーロールを揺動するように設定され、
前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値の変動が小さくなるよう、前記揺動端位置を変更制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項５】
前記張力制御手段は、前記揺動駆動手段の揺動幅が大きくなった場合、前記連続フィード機構の連続送り速度を低下させ、前記揺動駆動手段の揺動幅が小さくなった場合、前記連続フィード機構の送り速度を上昇させるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の製袋装置。
【請求項６】
前記張力制御手段が、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報を加味して前記揺動駆動手段および／または前記連続フィードロールの送り速度を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項７】
前記張力制御手段は、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置ズレが大きくなる場合、前記張力センサの検出値の収束すべき所定値を変更することを特徴とする請求項６に記載の製袋装置。
【請求項８】
前記光学検知手段が、前記間欠フィード機構の上方に送り方向に間隔をおいて設けられた複数の２次元光学センサからなり、前記フィルム材が停止中に表面に設けられたマークの２次元位置を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項９】
前記送り量調節手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、間欠送りの１回あたりの送り量を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項８に記載の製袋装置。
【請求項１０】
前記シール位置補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の間隔を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の製袋装置。
【請求項１１】
前記複数の２次元光学センサが、前記フィルム材の複数回の間欠送り量に相当する間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１２】
前記間欠フィード機構が、１つあるいは複数の間欠フィードロールを有し、
前記斜行補正手段が、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを、前記フィルム材の幅方向中心を通り該フィルム材に直交する軸線を中心に旋回させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１３】
前記斜行補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたフィルム材の印刷図柄の送り方向と直交する方向の相対的なズレに応じて、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを旋回させるように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の製袋装置。
【請求項１４】
前記シール位置補正手段が、前記フィルム材の送り方向に延びるように設けられたラックレールと、各シール手段に設けられ前記ラックレールに噛み合うピニオンギヤと、各シール手段に設けられ前記ピニオンギヤを駆動するピニオン駆動モータからなることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１５】
前記間欠フィード機構が、上下２枚のフィルム材の間に底材を挟み込んで間欠送りするように構成されており、
前記シール機構が、上下２枚のフィルム材とともに前記底材をシールするように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１６】
前記間欠フィード機構の下流に、シールされたフィルム材を切断して個々の包装容器に分離する切断機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１】
フィルム材を連続送りする連続フィードロールを備えた連続フィード機構と、フィルム材を間欠送りする間欠フィードロールを備えた間欠フィード機構と、前記連続フィード機構と間欠フィード機構との間に往復揺動可能なダンサーロールを備えたフィード調節機構と、前記間欠フィード機構により送られるフィルム材の所定箇所をシールするシール機構とを有する製袋装置であって、
前記フィード調節機構が、前記ダンサーロールの揺動駆動手段と、前記ダンサーロールの上流に張力検出ロールと、該張力検出ロールにかかる張力を検出する張力センサと、該張力センサの検出値に応じて前記連続フィードロールの送り速度を制御する張力制御手段を有し、
前記間欠フィード機構が、前記フィルム材の表面に設けられた複数のマークをそれぞれの位置で同時に認識する光学検知手段と、間欠送りの送り量調節手段と、前記フィルム材の送り方向と直交する位置のズレを修正する斜行補正手段とを有し、
前記シール機構が、前記フィルム材が間欠送りされる区間に複数設けられたシール手段と、前記光学検知手段により認識された前記マークの前記フィルム材の送り方向の位置に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の位置を調整するシール位置補正手段を有することを特徴とする製袋装置。
【請求項２】
前記張力検出ロールが、回転のみ可能で移動しないように固定的に設けられ、
前記張力センサが、前記張力検出ロールの回転軸に加わる力を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の製袋装置。
【請求項３】
前記揺動駆動手段が、所定の揺動速度および揺動幅で前記ダンサーロールを往復揺動するように設定され、
前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値が所定値付近に収束するよう、前記連続フィードロールの送り速度を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製袋装置。
【請求項４】
前記揺動駆動手段が、所定の揺動幅で往復して前記ダンサーロールを揺動するように設定され、
前記張力制御手段は、前記張力センサの検出値の変動に基づいて、前記張力センサの検出値の変動が小さくなるよう、前記揺動端位置を変更制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項５】
前記張力制御手段は、前記揺動駆動手段の揺動幅が大きくなった場合、前記連続フィード機構の連続送り速度を低下させ、前記揺動駆動手段の揺動幅が小さくなった場合、前記連続フィード機構の送り速度を上昇させるよう制御することを特徴とする請求項４に記載の製袋装置。
【請求項６】
前記張力制御手段が、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報を加味して前記揺動駆動手段および／または前記連続フィードロールの送り速度を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項７】
前記張力制御手段は、前記光学検知手段により認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置ズレが大きくなる場合、前記張力センサの検出値の収束すべき所定値を変更することを特徴とする請求項６に記載の製袋装置。
【請求項８】
前記光学検知手段が、前記間欠フィード機構の上方に送り方向に間隔をおいて設けられた複数の２次元光学センサからなり、前記フィルム材が停止中に表面に設けられたマークの２次元位置を検出可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項９】
前記送り量調節手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、間欠送りの１回あたりの送り量を決定するよう構成されていることを特徴とする請求項８に記載の製袋装置。
【請求項１０】
前記シール位置補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたマークの前記フィルム材の送り方向の位置の情報に応じて、前記複数のシール手段の送り方向の間隔を調整するよう構成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の製袋装置。
【請求項１１】
前記複数の２次元光学センサが、前記フィルム材の複数回の間欠送り量に相当する間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１２】
前記間欠フィード機構が、１つあるいは複数の間欠フィードロールを有し、
前記斜行補正手段が、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを、前記フィルム材の幅方向中心を通り該フィルム材に直交する軸線を中心に旋回させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１３】
前記斜行補正手段が、前記複数の２次元光学センサにより認識されたフィルム材の印刷図柄の送り方向と直交する方向の相対的なズレに応じて、前記間欠フィードロールの少なくとも１つを旋回させるように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の製袋装置。
【請求項１４】
前記シール位置補正手段が、前記フィルム材の送り方向に延びるように設けられたラックレールと、各シール手段に設けられ前記ラックレールに噛み合うピニオンギヤと、各シール手段に設けられ前記ピニオンギヤを駆動するピニオン駆動モータからなることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１５】
前記間欠フィード機構が、上下２枚のフィルム材の間に底材を挟み込んで間欠送りするように構成されており、
前記シール機構が、上下２枚のフィルム材とともに前記底材をシールするように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の製袋装置。
【請求項１６】
前記間欠フィード機構の下流に、シールされたフィルム材を切断して個々の包装容器に分離する切断機構が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の製袋装置。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２４０２７（Ｐ２０１２−２２４０２７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５２１９（Ｐ２０１１−９５２１９）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【Ｆターム（参考）】
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