JP2008143528A - 角錐パック用自動包装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】横シーラーがシールする毎に、略９０度水平に回動するという繰り返し動作を行う横シール機構を備えているにも拘らず、コストアップなく、横シール機構の小型化、軽量化を図り、イナーシャを低く抑え、高速生産可能な角錐パック用自動包装装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係る角錐パック用自動包装機１０は、断面略円状のフィルム筒を作り上げる上部装置２と、この上部装置２の下方に位置し、横シールを交互から水平方向９０°回転させながら施す横シール装置３１と、前記装置２、３１によってできる角錐パック内に内容物を投入する充填装置４と、これら各装置が取り付けられた機体１と、を備え、前記横シール装置３１は、前記機体１に対して位置固定に取り付けられ、前記上部装置２は、前記横シール装置３１の回転中心位置に向かって前記フィルム筒を合わせるように、前記機体１に対して位置可動に取り付けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動包装装置に関し、特に、湯や水中に浸して紅茶や緑茶等の成分を抽出する場合に用いて好適な角錐パックの自動包装装置に関する。

全体を三角錐形状に形成した角錐パックは、パック自身が常態に於いて三角錐形状にシール成形され、角錐パック内部に所要の空間が常に確保されている。この角錐パックに紅茶や緑茶等の内容物を封入し、湯水に浸した場合、パックにこれら内容物が押し付けられることなく、充分に膨潤し、且つ、多くの湯水を受け入れて紅茶や緑茶等の成分を効果的に抽出することができる利点を備えている。

上記三角錐形状の角錐パックを成形する従来の自動包装機は、例えば、特許文献１に見られるように上記横シーラーを有する横シール装置と、サーボモータと、カム等の機械的な作動機構とを有する下部装置を備えている。このような従来の自動包装機は、コストアップを防止するため、一台の横シール機構を、横シール機構内に配置された横シーラーのシール終了毎に略９０度回転させることによって、略三角錐のパックを形成する。

次に、平面状の包装フィルムから、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示される略三角錐の角錐パックＦＨが形成されるまでの基本原理を説明する。

包装フィルムは、ロールの状態で、角錐パック用自動包装装置に取り付けられている。次に、この包装フィルムは、繰り出し機構によって引出されながら、上部装置の充填シュートに送り込まれる。充填シュートにより、平面状の包装フィルムが、断面略Ｕ字状にフォーミングされる。次いで、縦シーラーによってその両端部を縦シールすることにより、縦シール部ＦＺ（図５参照）を形成し、断面略円状のフィルム筒ＦＡを成形している。

次に、上部装置で形成された断面略円状のフィルム筒ＦＡを、送りローラーにより送りローラーの下方に設けた横シール機構に供給する。ここで、略三角錐のパックＦＨの形状を整えるため、横シール機構内に配置された横シーラー３２、３３の中心位置と、充填シュートで形成された断面略円状のフィルム筒ＦＡの中心点を、横シール機構内に配置された位置調整機構により微調整する。位置調整機構により調整した後の、横シール機構内の横シーラー３２、３３と、縦シール部ＦＺを有する断面略円状のフィルム筒ＦＡとの位置関係を図５（ａ）は示す。

次に、横シール機構３１の構成を説明する。図４（ａ）は「一度目の横シール」である第一横シール、図４（ｂ）は「二度目の横シール」である第二横シールを示す。横シール機構３１は、断面略筒状に縦シール成形されたフィルム筒ＦＡを両側から挾んで横シールする横シーラー３２と横シーラー３３を備えている。横シーラー３２、３３の動きを説明すると、図４（ａ）に示した第一横シールでは、図面に於いて上下方向から横シーラー３２、３３が横シールを行う。図４（ｂ）に示した第二横シールでは、横シーラー３２、３３を一旦開動した後、横シール機構３１を９０度水平に回動し、図面に於いて左右両側から横シーラー３２、３３が横シールを行う。このような横シール機構３１の動作により図５（ｂ）、図５（ｃ）に示されたような略三角錐のパックＦＨが形成される

ここで、略三角錐のパックＦＨを安定生産するためには、横シール機構３１内に配置された横シーラー３２、３３をシールが終わる毎に開動し、横シール機構３１を略９０度水平に回動してさらにシールをするという繰り返し動作を、微調整した横シール機構３１の一定の位置で行う必要がある。ところが、上部装置で形成された断面略円状のフィルム筒ＦＡの中心点と、横シール機構内に配置された横シーラー３２、３３の中心位置との位置関係を微調整する位置調整機構を、横シール機構３１に付加した場合、横シール機構３１が回動する複雑な機構と相まって、横シール機構３１が大型化し、コストアップの要因となっていた。このように大型化した横シール機構３１を、横シーラー３２、３３のシールの毎に略９０度回動すると、慣性力（イナーシャ）が大きくなり、高速回動させることができず、結果として略三角錐のパックＦＨを高速生産することができなかった。

また、横シール機構３１が大型化し、イナーシャが大きくなれば、横シール機構３１の回転初動と回転停止時に振動が発生し、微調整した横シール機構３１の位置がずれることが頻繁に起こる。このような位置ずれが、高速生産化に伴い多発する。このような位置ずれが発生する度に、上部装置で形成された断面略円状のフィルム筒ＦＡの中心点に対し横シール機構３１の位置を位置調整機構により微調整する必要が生じ、高速生産化の障壁となっていた。

特開２００１−１９９４０４号公報

上述のように、上部装置で形成された断面略円状のフィルム筒ＦＡに対する横シール機構３１の位置を微調整する角錐パック用自動包装機は、横シール機構３１内の横シーラー３２、３３がシールする毎に、略９０度水平に回動するという繰り返し動作を行う横シール機構３１に、位置調整機構を付加した仕様であるため、横シール機構３１が大型化し、それに伴いイナーシャが大きくなるので、高速生産化が困難であった。また、微調整した横シール機構３１の位置がずれるという問題が多発していた。

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、横シール機構内の横シーラーがシールする毎に、略９０度水平に回動するという繰り返し動作を行う横シール機構を備えているにも拘らず、コストアップすることなく、横シール機構の小型化、軽量化を図り、イナーシャを低く抑え、高速生産化可能な角錐パック用自動包装装置を提供することである。

本発明に係る角錐パック用自動包装装置は、長手方向の包装フィルム両端を重ね合わせた後、超音波シーラーによる縦シールを施し、断面略円状のフィルム筒を作り上げる上部装置と、この上部装置の下方に位置し、フィルム筒に対して超音波シーラーによる横シールを交互から水平方向９０°回転させながら施す横シール装置と、この上部装置と横シール装置のヒートシールによってできる角錐パック内に内容物を投入する充填装置と、これら各装置が取り付けられた機体と、を備えた自動包装機であって、前記横シール装置は、機体に対して位置固定に取り付けられ、前記上部装置は、横シール装置の回転中心位置に向かってフィルム筒を合わせるように、機体に対して位置可動に取り付けられていることを特徴としている。

このような角錐パック用自動包装装置は、上部装置に位置調整機構が有り、横シール機構は自動包装機の機体に対し固定されているので、コストアップを抑えながら、横シール機構の簡素化、軽量化を図ることができる。よって、横シール機構が略９０度回動する際に発生するイナーシャの影響を極力押さえることができ、角錐パックを高速生産することができる。また、微調整した横シール機構の位置がずれるという問題が発生し難いので、角錐パックを高速生産することができる。

また、このような角錐パック用自動包装装置として、前記充填装置は、角錐パック内に投入する内容物の量を計測する計量供給装置と、計量された内容物を上部装置の充填投入口まで導く中間シュートと、を有し、前記計量供給装置は、機体に取り付けられ、前記中間シュートは、上部装置に取り付けられているように構成されていてもよい。

このように構成された角錐パック用自動包装装置は、上部装置内で、断面略円状のフィルム筒を安定的に形成しながら、計量供給装置で計量された内容物を、中間シュートを介してフィルム筒内に安定的に投入することができるので、角錐パックの高速生産化を実現することができる。

また、このような角錐パック用自動包装装置として、前記上部装置が、横シール装置の回転中心位置に向かってフィルム筒を合わせるために、機体正面より視して前後方向に位置可動であるように形成されていてもよい。

このように構成された角錐パック用自動包装装置は、上部装置で形成された断面略円状のフィルム筒と横シール機構内の横シーラーとの位置の微調整は、機体を正面視して水平方向の前後への位置調整がほとんどであり、設備の高コスト化を防止しながら、角錐パックを安定生産し、高速生産化を実現することができる。
ここで、本明細書において、充填シュートとは、包装フィルムを充填することにより、当該包装フィルムを断面略Ｕ字状に形成するセーラーのことを言うこととする。

本発明により、横シール機構内の横シーラーがシールする毎に、略９０度水平に回動するという繰り返し動作を行う横シール機構を備えているにも拘らず、コストアップすることなく、横シール機構の小型化、軽量化を図り、イナーシャを低く抑え、高速生産化可能な角錐パック用自動包装装置を提供することができる。

発明の実施の形態．
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る角錐パック用自動包装装置１０を示す正面図である。また、図２は、本発明の実施の形態に係る角錐パック用自動包装装置１０の側面図である。

図１、２に示すように、角錐パック用自動包装装置１０は、その機体１と、機体１に移動可能に取り付けられている上部装置２と、機体１に完全に固定されている下部装置３と、機体１に設置された充填装置４を備えている。

上部装置２は、包装フィルムＦのロールＦＴを回転可能に取り付けるロール設置部２４と、ロール設置部２４の下方に位置し、包装フィルムＦを繰り出すフィルム繰り出し機構２５と、ロール設置部２４とフィルム繰り出し機構２５を支持する左右一対の固定板２６を備えている。さらに、上部装置２は、フィルム繰り出し機構２５の下方に位置し、フィルム繰り出し機構２５から繰り出された平面の包装フィルムＦを断面略Ｕ字状にフォーミングする充填シュート２１と、充填シュート２１の上下方向の略中間に位置する充填投入口２８へ、充填装置４における計量供給装置４２により計量され、投入された内容物を移送するための中間シュート４１と、中間シュート４１の下方に位置し、充填シュート２１で形成された断面略Ｕ字状のフィルムの長手方向の両端部を超音波シールし縦シール部ＦＺを形成し、断面略円状のフィルムを形成する縦シーラー２２と、充填シュート２１の下端部近傍に位置し、形成された断面略円状のフィルム筒を横シール機構３１に送り込む送りローラー２３を備えている。ここで、超音波シールする縦シーラー２２は、詳述すれば、超音波振動を行うホーン（不図示）と、このホーンからの超音波を受けるアンビル（不図示）により構成されている。

さらに、上部装置２は、機体１を正面視して、前後方向に上部装置２を水平移動させることができる手動式の位置調整機構２７を備えている。位置調整機構２７では、位置調整機構２７に取り付けられたハンドル（不図示）を回転させることにより、機体１側と上部装置２側のそれぞれに取り付けられた凹凸部が相互に嵌合した状態で、機体１に対して上部装置２を移動させ、その位置を調整することができる。図３は、本発明の実施の形態に係る角錐パック用自動包装装置１０における上部装置２を位置調整機構２７により、機体１を正面から見て前方に水平移動した状態を示す側面図である。

下部装置３は、上部装置２の下方に位置し、機体１に固定された横シール機構３１であって、横シール機構３１の内部に配置された横シーラー３２、３３が超音波による横シールを行う毎に略９０°回動する横シール機構３１と、横シール機構３１を回転駆動させる横シール回転駆動用モータ３４などを備えている。尚、超音波シールする横シーラー３２、３３は、詳述すれば、断面略円状のフィルム筒を挟み込み保持するクランプ（不図示）と、超音波振動を行うホーン（不図示）と、このホーンからの超音波を受けるアンビル（不図示）により構成されている。

充填装置４は、機体１の上部に設置され、紅茶や緑茶等の充填材料の重量を測定し、中間シュート４１へ投入する計量供給装置４２と、計量供給装置４２の下方であって、上部装置２に固定され、充填シュート２１の上下方向の略中間に位置する充填投入口２８へ、計量供給装置４２から投入された充填材料を移送する中間シュート４１を備えている。

ここで、本発明の実施の形態に係る角錐パック用自動包装装置１０により、平面の包装フィルムＦから、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示されるような略三角錐の角錐パックＦＨが形成されるまでの工程を図２に示す角錐パック用自動包装装置１０の側面図を参照しながら説明する。

図２に示されるように、包装フィルムＦは、ロール形状に巻いた状態で、角錐パック用自動包装装置１０の上部装置２におけるロール設置部２４に取り付けられている。ロール設置部２４は一対の固定板２６に固定されており、この包装フィルムＦは、上部装置２におけるフィルム繰り出し機構２５によってロールＦＴから引出され、上部装置２における充填シュート２１に送り込まれる。ここで平面状の包装フィルムＦは、断面略Ｕ字状にフォーミングされ、計量供給装置４２で計量された紅茶や緑茶等の充填材料が中間シュート４１を介して、充填投入口２８から充填される。次いで、上部装置２における縦シーラー２２のホーンとアンビルによって、その長手方向の両端部を挟み込みながら、超音波ヒートシールにより縦シールおよびカット動作を同時に行い、縦シール部ＦＺ（図５参照）を形成し、断面略円状のフィルム筒ＦＡをシール成形する。

次に、上部装置２で形成された断面略円状のフィルム筒ＦＡを、送りローラー２３により、上部装置２の下方に設けた横シール機構３１に供給する。ここで、フィルム筒ＦＡの断面略円状の中心点と、横シール機構３１の中心、具体的には、横シール機構３１の横シーラー３２、３３の中心が合うように、上部装置２に設けた位置調整機構２７により、上部装置２を機体１に対し正面視した状態で前後方向に水平移動の微調整を行い、略三角錐のパックＦＨの形状を整える。

次に、断面略円状のフィルム筒ＦＡを横シーラー３２、３３内のクランプで挟み込み固定し、その後、ホーンとアンビルにより挟み込みながら、水平方向に走行して超音波ヒートシールおよびカット動作を同時に行う。ここで、横シール機構３１に含まれる一対の横シーラー３２、３３の基本動作について図４を参照しながら具体的に説明する。横シール機構３１に含まれる一対の横シーラー３２、３３は縦シール加工された断面略円状のフィルム筒ＦＡを両側から挾み込み横シールする。さらに詳述すれば、図４（ａ）に示した第一横シールでは、図面に於いて上下方向から横シーラー３２、３３が横シールを行う。図４（ｂ）に示した第二横シールでは、上記の各横シーラー３２、３３を一旦開動した後、横シール機構３１を横シール回転駆動用モータ３４により９０度水平に回動して図面に於いて左右両側から横シールを行う。さらに、このような超音波による横シールと同時にシール部をカットすることにより、角錐パックＦＨをシール成形する。図５（ａ）は、横シーラーによる第一と第二の各横シールを連続的に繰返しながら、角錐パックＦＨをシール成形する状態を示している。角錐パックＦＨは、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、断面略円状のフィルム筒ＦＡに施された縦シール部ＦＺと、第一横シール部ＦＸと、第二横シール部ＦＹにより略三角錐の形状に保たれている。

実際の角錐パックの製造においては、上記第一横シールが終わると断面略円状のフィルム筒ＦＡの内部に、計量供給装置４２で測定された所定重量の紅茶や緑茶等の充填材料が、中間シュート４１を通して充填シュート２１の充填投入口２８から充填され、次いで、１パック分の断面略円状のフィルム筒ＦＡが下方に送られた後、上記第二横シールが行われる。以後は、この動作が連続して繰返され、各横シーラー３２、３３は横シールと同時に超音波を発して各横シール部の部分を上下にカットして、成形した角錐パックＦＨを切り離すように構成されている。

ここで、使用される包装フィルムＦとしては、ポリエチレンを含む、ポリエステルとの混合合成樹脂からなる網目状シート、布状のシート、不織布、ナイロン紗を利用することができる。

また、使用される包装フィルムＦの材質が、柔らかい材質であれば、充填シュート２１の形状に加工し易く、硬い材質であれば、充填シュート２１の形状に加工し難い等、包装フィルムＦの材質により、形成されるフィルム筒ＦＡの断面略円状の径が異なる。ここで、フィルム筒の断面略円状の径が広がり、フィルム筒ＦＡの断面略円状の中心点と、横シール機構３１の中心がずれた場合には、上部装置２の位置調整機構２７により、調整することができる。

また、図１に示す操作制御ボックス６に配置された操作パネルや各種運転用のスイッチ（不図示）で、送りローラー２３の移動距離を調整し、上述した角錐パックＦＨの品種毎のサイズを変更することができる。

また、包装フィルムＦに間隔的に接着されているタグの紐ＦＲを検出することによって、上記送りローラー２３による包装フィルムＦの送り量を制御することができる光電管スイッチを上部装置２に取り付けることもできる。

本実施形態によれば、フィルム筒ＦＡの断面略円状の中心点と、横シール機構３１の中心、具体的には、横シール機構３１の横シーラー３２、３３の中心が合うように微調整する位置調整機構２７が、上部装置２に設置されている。よって横シール機構３１と位置調整機構を分けたことにより、コストアップすることなく、横シール機構３１の簡素化および軽量化が実現できる。よって、シールの都度略９０度水平に横シール機構３１を回動する際に生じるイナーシャを極力抑えることが可能となり、角錐パックＦＨの高速生産化が実現できる。また、横シール機構３１が機体１に固定されているので、シールの都度略９０度水平に回動してさらにシールをするという繰り返し動作を行う際に発生する振動により横シール機構３１の位置がずれるという問題は発生しない。よって、角錐パックＦＨの高速生産化が実現できる。

また、横シール機構３１は機体１に固定されているので、下部装置３の横シール機構３１で形成された角錐パックＦＨを、次の工程である外装機と接続するのに有効である。

本発明の実施の形態に係る角錐パック用自動包装装置１０の正面図である。 本発明の実施の形態に係る角錐パック用自動包装装置１０の側面図である。 本発明の実施の形態に係る角錐パック用自動包装装置１０における上部装置２を位置調整機構２７により水平方向に移動した状態を示す側面図である。 横シール機構３１に含まれる横シーラーの基本動作を説明する図である。 横シーラーによる一度目と二度目の各横シールを連続的に繰返しながら、角錐パックＦＨをシール成形する状態を説明する図（ａ）と、シール成形された角錐パックＦＨの平面図（ｂ）と斜視図（ｃ）である。

符号の説明

１ 機体
２ 上部装置
３ 下部装置
４ 充填装置
２１ 充填シュート
２２ 縦シーラー
２３ 送りローラー
２４ ロール設置部
２５ フィルム繰り出し機構
２６ 固定板
２７ 位置調整機構
２８ 充填投入口
３１ 横シール機構
３２ 横シーラー
３３ 横シーラー
３４ 横シール回転駆動用モータ
４１ 中間シュート
４２ 計量供給装置
Ｆ 包装フィルム
ＦＡ 断面略円状のフィルム筒
ＦＨ 角錐パック
ＦＲ タグの紐
ＦＸ 第一横シール部
ＦＹ 第二横シール部
ＦＺ 縦シール部

Claims (3)

1. 長手方向の包装フィルム両端を重ね合わせた後、超音波シーラーによる縦シールを施し、断面略円状のフィルム筒を作り上げる上部装置と、
   この上部装置の下方に位置し、フィルム筒に対して超音波シーラーによる横シールを交互から水平方向９０°回転させながら施す横シール装置と、
   この上部装置と横シール装置のヒートシールによってできる角錐パック内に内容物を投入する充填装置と、
   これら各装置が取り付けられた機体と、を備えた自動包装機であって、
   前記横シール装置は、機体に対して位置固定に取り付けられ、
   前記上部装置は、横シール装置の回転中心位置に向かってフィルム筒を合わせるように、機体に対して位置可動に取り付けられていることを特徴とする角錐パック用自動包装機。
2. 前記充填装置は、角錐パック内に投入する内容物の量を計測する計量供給装置と、
   この計量された内容物を上部装置の充填投入口まで導く中間シュートと、を有し、
   前記計量供給装置は、機体に取り付けられ、
   前記中間シュートは、上部装置に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の角錐パック用自動包装機。
3. 前記上部装置は、横シール装置の回転中心位置に向かってフィルム筒を合わせるために、機体正面より視して前後方向に位置可動に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の角錐パック用自動包装機。

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