JP6258691B2 - 製袋包装機 - Google Patents

Description

本発明は、製袋包装機に関する。

従来、袋を形成しながら、食品等の被包装物をその袋に充填して密閉包装する製袋包装機として、超音波シール方式を用いる製袋包装機が用いられている。この製袋包装機は、シート状のフィルムである包材をフォーマーおよびチューブによって筒状（チューブ状）に成形し、チューブ状の包材の重なり合った縦方向の縁をシールする。そして、被包装物をチューブ状の包材の内部に充填して、超音波シール機構により袋の上部と袋の下部とを横方向に超音波シールした後、シールされた部分の中央をカッターで切断する。

超音波シール機構は、ホーンおよびアンビルによって包材を挟み、ホーンを超音波振動させて包材をシールする。例えば、特許文献１（国際公開第２００７／０１２９１７号）に開示されている超音波シール機構では、一対の回転体のそれぞれにホーンおよびアンビルが取り付けられ、ホーンおよびアンビルは、回転しながら、筒状の包材の搬送方向と直交する方向に沿って包材を挟み込んで超音波シールする。

しかし、従来、ホーンは、ホーン本体と、ホーン本体から延びる複数の支持部とから構成され、複数の支持部は、共通の加圧部材に固定されている。超音波シール機構のシール動作時には、加圧部材の両端部に力を加えることで、ホーンがアンビルに向かって押されて、包材が挟み込まれる。このとき、両端部に加えられる力によって加圧部材が撓むと、支持部を介してホーンの両端部も加圧されて、ホーンも撓む場合がある。その結果、超音波シール機構のシール動作時において、ホーンとアンビルとが接触して、袋のシール性および耐久性が低下するおそれがある。

本発明の目的は、超音波シールに用いられるホーンとアンビルとの接触を防止することができる製袋包装機を提供することである。

本発明に係る製袋包装機は、チューブ状の包材に被包装物を充填して密封する。この製袋包装機は、超音波シール機構と、ホーン支持体と、加圧部とを備える。超音波シール機構は、ホーンおよびアンビルで包材を挟み、包材に超音波振動を与えて包材を幅方向にシールする。ホーン支持体は、ホーンを支持する。加圧部は、ホーン支持体を加圧して、ホーンをアンビルに向かって押す。ホーンは、ホーン本体と、複数の支持部とを有する。ホーン本体は、アンビルと共に包材を挟む。複数の支持部は、ホーン本体から延び、幅方向に配列される。ホーン支持体は、第１支持部材と、第２支持部材と、連結部材とを有する。第１支持部材は、複数の支持部が固定される。第２支持部材は、加圧部によって両端部が加圧される。連結部材は、第１支持部材の中央部である第１中央部と、第２支持部材の中央部である第２中央部とを連結する。第１中央部は、幅方向の両端の支持部が固定される一対の固定部の間に位置する。

本発明に係る製袋包装機では、ホーン支持体は、ホーン本体から延びる複数の支持部に連結される第１支持部材と、超音波シール時に両端部が加圧される第２支持部材とを有する。第１支持部材は、第２支持部材と連結部材を介して連結されている。超音波シール時にホーンをアンビルに向かって押す際に、第２支持部材の両端部は加圧部によって加圧されるが、第１支持部材は加圧部によって直接加圧されない。そのため、超音波シール時において、第１支持部材は、ホーン支持体の加圧によって撓みにくい。第１支持部材が撓みにくいので、第１支持部材から支持部を介して力が加えられるホーン本体も撓みにくい。そのため、この製袋包装機は、超音波シール時においてホーンの両端部がアンビルと接触することを回避することができる。従って、本発明に係る製袋包装機は、超音波シールに用いられるホーンとアンビルとの接触を防止することができる。

本発明に係る製袋包装機では、第１中央部は、ホーンおよびアンビルに挟まれている包材よりも小さい幅を有することが好ましい。

本発明に係る製袋包装機は、超音波シールに用いられるホーンとアンビルとの接触を防止することができる。

本発明の一実施形態である製袋包装機の斜視図である。 製袋包装ユニットの概略的な構成を示す斜視図である。 横シール機構の概略的な側面図である。 ホーンおよびアンビルの軌跡を表す図である。 第１回転体および第２回転体の斜視図である。 第１ホーンおよびその周辺部材の斜視図である。 ホーンユニットの平面図である。 図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。 図７の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面図である。 ホーン支持体の概略的な平面図である。 第１回転体の電力供給機構の電気的接続状態の模式図である。 比較例としての、従来のホーン支持体の概略的な平面図である。 変形例Ａにおける、ホーン支持体の概略的な平面図である。 変形例Ｂにおける、ホーン支持体の概略的な平面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の具体例の一つであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）製袋包装機の構成
図１は、本発明の一実施形態である製袋包装機１の斜視図である。製袋包装機１は、食品等の被包装物を袋詰めするための機械である。製袋包装機１は、主として、組合せ計量ユニット２と、製袋包装ユニット３と、フィルム供給ユニット４とから構成される。

組合せ計量ユニット２は、製袋包装ユニット３の上方に配置される。組合せ計量ユニット２は、被包装物の重量を複数の計量ホッパで計量し、所定の合計重量になるように各計量ホッパで計量された重量の値を組み合わせる。組合せ計量ユニット２は、組み合わせた所定の合計重量の被包装物を下方に排出して、製袋包装ユニット３に供給する。

製袋包装ユニット３は、組合せ計量ユニット２から被包装物が供給されるタイミングに合わせて、被包装物を袋の中に入れて、袋をシールする。製袋包装ユニット３の詳細な構成および動作については後述する。

フィルム供給ユニット４は、製袋包装ユニット３に隣接して設置され、袋に成形される包装用のフィルムを製袋包装ユニット３に供給する。フィルム供給ユニット４は、フィルムが巻かれたフィルムロールがセットされている。フィルムは、フィルムロールからフィルム供給ユニット４に繰り出される。

製袋包装機１は、その本体の前面に取り付けられている、操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６を備える。液晶ディスプレイ６は、操作スイッチ５の操作者が視認できる位置に配置されている、タッチパネル式のディスプレイである。操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６は、製袋包装機１に対する指示、および、製袋包装機１に関する設定を受け付ける入力装置として機能する。液晶ディスプレイ６は、製袋包装機１に関する情報を表示する出力装置として機能する。

製袋包装機１は、その本体に内蔵されている制御部（図示せず）を備える。制御部は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成されるコンピュータである。制御部は、組合せ計量ユニット２、製袋包装ユニット３、フィルム供給ユニット４、操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６に接続されている。制御部は、操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６からの入力に基づいて、組合せ計量ユニット２、製袋包装ユニット３およびフィルム供給ユニット４を制御し、液晶ディスプレイ６に各種の情報を出力する。制御部は、組合せ計量ユニット２、製袋包装ユニット３およびフィルム供給ユニット４に取り付けられている各種センサから情報を取得し、その情報を各ユニットの制御に利用する。

（２）製袋包装ユニットの構成
図２は、製袋包装ユニット３の概略的な構成を示す斜視図である。以下の説明において、「前（正面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「左」および「右」からなる６つの方向を、図２に示されるように定義する。

製袋包装ユニット３は、主として、成形機構１３と、プルダウンベルト機構１４と、縦シール機構１５と、横シール機構１７と、横方向駆動機構５５とから構成される。成形機構１３は、フィルム供給ユニット４から搬送されてくるシート状のフィルムＦを筒状に成形する。プルダウンベルト機構１４は、筒状に成形されたフィルムＦを下方に搬送する。縦シール機構１５は、筒状に成形されたフィルムＦの両端部の重なり部分を、搬送方向と平行な縦方向にシールして、筒状フィルムＦｃを形成する。横シール機構１７は、筒状フィルムＦｃを、搬送方向と直交する横方向にシールして、上端部および下端部が横シールされた袋Ｂを形成する。横方向駆動機構５５は、筒状フィルムＦｃの横シール時に、横シール機構１７を往復運動させる。

（２−１）成形機構
成形機構１３は、チューブ１３ａとフォーマ１３ｂとを有する。チューブ１３ａは、上端および下端が開口している、円筒形状の部材である。チューブ１３ａの上端の開口には、組合せ計量ユニット２から供給される被包装物Ｃが投入される。フォーマ１３ｂは、チューブ１３ａを取り囲むように配置されている。フィルム供給ユニット４のフィルムロールから繰り出されてきたフィルムＦは、チューブ１３ａとフォーマ１３ｂとの間の隙間を通過する際に、チューブ１３ａに巻き付いて筒状に成形される。チューブ１３ａおよびフォーマ１３ｂは、製造する袋Ｂの大きさに応じて取り替えることができる。

（２−２）プルダウンベルト機構
プルダウンベルト機構１４は、チューブ１３ａに巻き付いたフィルムＦを吸着しながら下方に搬送する。プルダウンベルト機構１４は、主として、駆動ローラ１４ａ、従動ローラ１４ｂおよび一対のベルト１４ｃを有する。一対のベルト１４ｃは、図２に示されるように、チューブ１３ａの左右両側においてチューブ１３ａを挟むように配置され、筒状に成形されたフィルムＦを吸着する機構を有する。プルダウンベルト機構１４は、駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって一対のベルト１４ｃが回転駆動することで、筒状に成形されたフィルムＦを下方に搬送する。

（２−３）縦シール機構
縦シール機構１５は、筒状に成形されたフィルムＦを縦方向（図２では、上下方向）にシールする。縦シール機構１５は、チューブ１３ａの正面側に配置される。縦シール機構１５は、駆動機構（図示せず）によって、チューブ１３ａに近づくように、あるいは、チューブ１３ａから遠ざかるように前後方向に移動する。

縦シール機構１５が駆動機構によってチューブ１３ａに近づくように駆動することで、チューブ１３ａに巻き付いたフィルムＦの縦方向の重なり部分は、縦シール機構１５とチューブ１３ａとの間に挟まれる。縦シール機構１５は、駆動機構によってフィルムＦの重なり部分を一定の圧力でチューブ１３ａに押し付けながら加熱して、フィルムＦの重なり部分を縦方向にシールして、筒状フィルムＦｃを形成する。縦シール機構１５は、フィルムＦの重なり部分を加熱するヒータ、および、フィルムＦの重なり部分と接触するヒータベルト等を有している。

（２−４）横シール機構
横シール機構１７は、筒状フィルムＦｃを横方向（図２では、左右方向）にシールする。横シール機構１７は、成形機構１３、プルダウンベルト機構１４および縦シール機構１５の下方に配置される。図３は、横シール機構１７の概略的な側面図である。図３において、紙面に垂直な方向は、左右方向である。横シール機構１７は、第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂを有する。図３の紙面内において、第１回転体５０ａは、筒状フィルムＦｃの左側に位置し、第２回転体５０ｂは、筒状フィルムＦｃの右側に位置している。

第１回転体５０ａは、第１ホーン５１ａおよび第２アンビル５２ａが取り付けられている。第２アンビル５２ａは、第１回転体５０ａの回転軸Ｃ１を中心に、第１ホーン５１ａから１８０度離れた位置に取り付けられている。第２回転体５０ｂは、第１アンビル５１ｂおよび第２ホーン５２ｂが取り付けられている。第２ホーン５２ｂは、第２回転体５０ｂの回転軸Ｃ２を中心に、第１アンビル５１ｂから１８０度離れた位置に取り付けられている。

図４は、第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂのホーン５１ａ，５２ｂおよびアンビル５１ｂ，５２ａの軌跡を表す図である。第１回転体５０ａは、駆動モータ（図示せず）によって回転軸Ｃ１を中心に回転する。第２回転体５０ｂは、駆動モータ（図示せず）によって回転軸Ｃ２を中心に回転する。図４において二点鎖線で示されるように、第１ホーン５１ａおよび第２アンビル５２ａは、回転軸Ｃ１を中心にしてＤ字状に旋回し、第１アンビル５１ｂおよび第２ホーン５２ｂは、回転軸Ｃ２を中心にしてＤ字状に旋回する。第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂの回転によって、筒状フィルムＦｃは、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂに挟み込まれ、第２ホーン５２ｂおよび第２アンビル５２ａによって挟み込まれる。

また、図３に示されるように、第１回転体５０ａは、第１水平移動板６１ａに支持され、第２回転体５０ｂは、第２水平移動板６１ｂに支持されている。第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂは、横方向駆動機構５５によって、互いに近接または離間するように前後方向に移動する。

また、図４に示されるように、横シール機構１７には、フィルム検知センサ５９が取り付けられている。フィルム検知センサ５９は、例えば、光電センサおよび超音波センサである。フィルム検知センサ５９は、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂ（または、第２ホーン５２ｂおよび第２アンビル５２ａ）によって筒状フィルムＦｃが挟み込まれる直前において、筒状フィルムＦｃの有無を検知する。フィルム検知センサ５９によって筒状フィルムＦｃが存在しないと検知された場合、第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとが互いに接触しないように、または、第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとが互いに接触しないように、第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂの回転動作が制御される。

（２−５）横方向駆動機構
横方向駆動機構５５は、図３に示されるように、主として、ボールねじ８０ａ、第１ナット８１、第２ナット８２、第３連結ロッド８５および第４連結ロッド８６を有する。横方向駆動機構５５は、第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂを、図３において両矢印で示される前後方向に移動させる機構である。

ボールねじ８０ａは、サーボモータ８０によって回転する。第１ナット８１および第２ナット８２は、ボールねじ８０ａに螺合する。第１ナット８１がボールねじ８０ａと螺合する部分と、第２ナット８２がボールねじ８０ａと螺合する部分とは、互いに逆ネジの関係になっている。一対の第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂの移動方向に沿って設けられている。第４連結ロッド８６は、第３連結ロッド８５と平行に設けられている。第３連結ロッド８５の先端は、第２水平移動板６１ｂの側端面に固定されている。第３連結ロッド８５は、第１水平移動板６１ａをスライド自在に貫通している。第４連結ロッド８６の先端は、第１水平移動板６１ａの側端面に固定されている。横方向駆動機構５５は、ボールねじ８０ａを回転させることによって、第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂを互いに近接させたり離間させたりすることができる。

なお、横方向駆動機構５５は、第１水平移動板６１ａから、図３の紙面に垂直な方向に沿って所定の距離だけ離れている位置に、もう１つの第１水平移動板６２ａを有している。横方向駆動機構５５は、第２水平移動板６１ｂから、図３の紙面に垂直な方向に沿って所定の距離だけ離れている位置に、もう１つの第２水平移動板６２ｂを有している。第１水平移動板６２ａおよび第２水平移動板６２ｂは、それぞれ、第１水平移動板６１ａおよび第２水平移動板６１ｂと同じ動作をする。

（３）横シール機構の構成
次に、横シール機構１７の詳細な構成について説明する。図５は、横シール機構１７の第１回転体５０ａおよび第２回転体５０ｂの斜視図である。図６は、第１回転体５０ａに取り付けられた第１ホーン５１ａおよびその周辺部材の斜視図である。

（３−１）第１回転体および第２回転体の構成
第１回転体５０ａは、回転軸Ｃ１を中心に回転する旋回軸９４，９５と、旋回軸９４に相対回転可能に支持されているレバー９１ｄ，９２ｄと、旋回軸９５に相対回転可能に支持されているレバー９１ｅ，９２ｅとを有する。旋回軸９４は、第１水平移動板６１ａに軸支され、旋回軸９５は、第１水平移動板６２ａに軸支されている。

第１ホーン５１ａは、その一端がレバー９１ｄの先端によって支持され、その他端がレバー９１ｅの先端によって支持されている。第１ホーン５１ａは、レバー９１ｄ，９１ｅが回転軸Ｃ１を中心に回転する時に、共に回転する。

第２アンビル５２ａは、その一端がレバー９２ｄの先端によって支持され、その他端がレバー９２ｅの先端によって支持されている。第２アンビル５２ａは、レバー９２ｄ，９２ｅが回転軸Ｃ１を中心に回転する時に、共に回転する。

第２回転体５０ｂは、回転軸Ｃ２を中心に回転する旋回軸９６，９７と、旋回軸９６に相対回転可能に支持されているレバー９１ｆ，９２ｆと、旋回軸９７に相対回転可能に支持されているレバー９１ｇ，９２ｇとを有する。旋回軸９６は、第２水平移動板６１ｂに軸支され、旋回軸９７は、第２水平移動板６２ｂに軸支されている。

第１アンビル５１ｂは、その一端がレバー９１ｆの先端によって支持され、その他端がレバー９１ｇの先端によって支持されている。第１アンビル５１ｂは、レバー９１ｆ，９１ｇが回転軸Ｃ２を中心に回転する時に、共に回転する。

第２ホーン５２ｂは、その一端がレバー９２ｆの先端によって支持され、その他端がレバー９２ｇの先端によって支持されている。第２ホーン５２ｂは、レバー９２ｆ，９２ｇが回転軸Ｃ２を中心に回転する時に、共に回転する。

第１ホーン５１ａは、筒状フィルムＦｃの幅方向（左右方向）の寸法より長く延びている。第１ホーン５１ａは、シール方向（左右方向）に沿って並んでいる３つの振動素子５１１と連結されている。第１ホーン５１ａは、３つの振動素子５１１によって超音波振動する。第１ホーン５１ａと第１アンビル５１ｂとに挟み込まれた筒状フィルムＦｃの一部は、第１ホーン５１ａの超音波振動によって、シール方向に超音波シールされる。

第２ホーン５２ｂは、筒状フィルムＦｃの幅方向の寸法より長く延びている。第２ホーン５２ｂは、シール方向に沿って並んでいる３つの振動素子５２１と連結されている。第２ホーン５２ｂは、３つの振動素子５２１によって超音波振動する。第２ホーン５２ｂと第２アンビル５２ａとに挟み込まれた筒状フィルムＦｃの一部は、第２ホーン５２ｂの超音波振動によって、シール方向に超音波シールされる。

なお、振動素子５１１および振動素子５２１の数は、３つに限定されるものではなく、第１ホーン５１ａおよび第２ホーン５２ｂの幅方向の寸法に応じて、適宜に変更可能である。

（３−２）第１ホーンおよび第２ホーンの構成
以下、便宜上、図６に示されるユニットをホーンユニット５１と呼ぶ。ホーンユニット５１は、主として、第１ホーン５１ａと、３つの振動素子５１１と、４つの円柱状の共振体５１３とから構成される。第１ホーン５１ａは、第１アンビル５１ｂと共に筒状フィルムＦｃを挟むホーン本体である。第１ホーン５１ａは、後述するように、ホーン支持体７１によって支持されている。図７は、ホーンユニット５１の平面図である。図８は、図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図である。図９は、図７の線分ＩＸ−ＩＸにおける断面図である。なお、以下の説明は、第２ホーン５２ｂを有するホーンユニットにも適用可能である。

３つの振動素子５１１は、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとの間において、シール方向に沿って等間隔に配置されるように、第１ホーン５１ａと連結されている。４つの共振体５１３は、第１ホーン５１ａと第２アンビル５２ａとの間において、シール方向に沿って等間隔に配置されるように、第１ホーン５１ａと連結されている。それぞれの振動素子５１１は、その両側を２つの共振体５１３によって挟まれている。すなわち、図７に示されるように、振動素子５１１および共振体５１３は、シール方向に沿って交互に配置されている。

図８は、共振体５１３の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図である。共振体５１３の長軸方向の中央には、超音波振動の節が位置している。ホーンユニット５１は、この節の近傍を保持しつつ第１回転体５０ａを固定することによって、第１ホーン５１ａを安定して駆動することができる。超音波振動の節の位置において、共振体５１３の外周から径方向に沿って、フランジ５１３ａが突出している。ホーンユニット５１は、フランジ５１３ａを介して第１回転体５０ａを固定する。フランジ５１３ａの外周面は、保持部５１５によって、上下方向の両側から挟まれている。フランジ５１３ａの一方の側面は、保持部５１５と接触し、かつ、他方の側面は、保持板５１９と接触している。すなわち、保持部５１５および保持板５１９は、フランジ５１３ａを挟むように固定している。保持部５１５は、後述する第１支持部材７３に固定されている。

図９は、振動素子５１１の長軸に沿ったホーンユニット５１の断面図である。振動素子５１１は、第１ホーン５１ａと連結され、第１ホーン５１ａに超音波振動を伝達する円柱状の伝達体５１１ｂを有する。振動素子５１１の伝達体５１１ｂの長軸方向の中央において、振動素子５１１の外周から径方向に沿って、フランジ５１１ａが突出している。ホーンユニット５１は、フランジ５１１ａを介して第１回転体５０ａを固定する。フランジ５１１ａの外周面は、保持部５２５によって、上下方向の両側から挟まれている。フランジ５１１ａの一方の側面は、保持部５２５と接触し、かつ、他方の側面は、保持板５２９と接触している。すなわち、保持部５２５および保持板５２９は、フランジ５１３ａを挟むように固定している。

（３−３）ホーン支持体の構成
次に、ホーンユニット５１の第１ホーン５１ａを支持するホーン支持体７１について説明する。図１０は、ホーンユニット５１に取り付けられたホーン支持体７１の概略的な平面図である。図１０において、ホーン支持体７１は、ハッチングされた領域で示されている。以下の説明は、第２ホーン５２ｂにも適用可能である。

ホーン支持体７１は、ホーンユニット５１の第１ホーン５１ａに連結されている。ホーン支持体７１は、加圧部７２によって力が加えられる。加圧部７２は、例えば、エアシリンダ等の駆動機構である。図１０において、加圧部７２がホーン支持体７１に加える力は、白抜きの矢印で示されている。第１ホーン５１ａは、ホーン支持体７１を介して加圧部７２から力を受けて、第１アンビル５１ｂに向かって押される。第１ホーン５１ａは、振動素子５１１によって超音波振動する。これにより、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂによって挟まれている筒状フィルムＦｃに、第１ホーン５１ａから超音波振動が伝達されて、筒状フィルムＦｃが横シールされる。

ホーン支持体７１は、図１０に示されるように、主として、第１支持部材７３と、第２支持部材７４と、連結部材７５とから構成される。

第１支持部材７３は、ホーンユニット５１に連結されている。具体的には、ホーンユニット５１の４つの共振体５１３は、それぞれ、第１支持部材７３に取り付けられて固定されている。すなわち、ホーンユニット５１の第１ホーン５１ａは、４つの共振体５１３を介して、第１支持部材７３と連結されている。しかし、第２支持部材７４および連結部材７５は、ホーンユニット５１と直接連結されていない。

第２支持部材７４は、加圧部７２によって力が加えられる。図１０に示されるように、加圧部７２は、第２支持部材７４の両端部を第１アンビル５１ｂに向かって押す。すなわち、加圧部７２は、第１ホーン５１ａを第１アンビル５１ｂに向かって移動させて、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂによって筒状フィルムＦｃを挟み込むための力をホーン支持体７１に与える。

連結部材７５は、第１支持部材７３の中央部である第１中央部７３ａと、第２支持部材７４の中央部である第２中央部７４ａとを連結する。第１中央部７３ａは、第１支持部材７３の幅方向の中央部である。ここで、幅方向は、左右方向、または、図１０に示される第１ホーン５１ａの長手方向である。同様に、第２中央部７４ａは、第２支持部材７４の幅方向の中央部である。第１中央部７３ａは、第１支持部材７３の一対の端部固定部７３ｂの間に位置している。一対の端部固定部７３ｂは、図１０に示されるように、ホーンユニット５１の４つの共振体５１３の内、幅方向において両端に位置している２つの共振体５１３がそれぞれ固定される部分である。第１中央部７３ａは、連結部材７５が連結される部分であるので、連結部材７５の幅方向の寸法は、一対の端部固定部７３ｂにそれぞれ固定される２つの共振体５１３の間の間隔よりも小さい。

（３−４）電力供給機構の構成
次に、横シール機構１７の電力供給機構について説明する。図５に示されるように、第１回転体５０ａの回転軸Ｃ１の延長上には、第１スリップリング１０１が設けられ、第２回転体５０ｂの回転軸Ｃ２の延長上には、第２スリップリング１０２が設けられている。第１スリップリング１０１および第２スリップリング１０２は、回転する導体と、固定されて回転しない導体との間を、連続的かつ電気的に接続する導電回転リングである。第１スリップリング１０１は、第１回転体５０ａと共に回転する振動素子５１１に電力を供給し、第２スリップリング１０２は、第２回転体５０ｂと共に回転する振動素子５２１に電力を供給する。

第１回転体５０ａには、３つのトランス１１１が搭載されている。各トランス１１１は、１つの第１スリップリング１０１と、各振動素子５１１との間を介在する。３つのトランス１１１の一次側の巻き線が直列に接続されて構成された二極に、二極タイプの第１スリップリング１０１を介して電力が供給される。３つのトランス１１１の二次側の巻き線は、各振動素子５１１と対応し、それぞれ独立した駆動電圧が供給される。

３つのトランス１１１は、板状のトランスホルダ１２１に保持されている。トランスホルダ１２１の対向する一対の長辺のそれぞれの中央から、回転軸Ｃ１と平行に、アーム１３１が延びている。２つのアーム１３１の端部は、板状のスリップリングホルダ１４１を両端から挟むように固定している。スリップリングホルダ１４１には、回転軸Ｃ１と同心の孔が設けられている。スリップリングホルダ１４１は、この孔によって、第１スリップリング１０１を保持している。これにより、第１スリップリング１０１を介して、回転しない電源側から、回転する３つのトランス１１１側に電力が供給される。

図１１は、第１回転体５０ａの第１スリップリング１０１、３つのトランス１１１および３つの振動素子５１１の電気的接続状態の模式図である。３つのトランス１１１の一次側の巻き線が直列に接続されているので、電力が供給される対象は二極となっている。そのため、１つの二極型の第１スリップリング１０１を用いて、回転する３つのトランス１１１に電力を供給することができる。

また、第１回転体５０ａの側と同様に、第２回転体５０ｂの側には、第２スリップリング１０２、３つのトランス１１２、トランスホルダ１２２、アーム１３２およびスリップリングホルダ１４２が設けられている。これらの部材の動作は、第１回転体５０ａの側の対応する各部材の動作と同じである。

（４）製袋包装機の動作
最初に、製袋包装機１が被包装物Ｃを袋Ｂに充填する動作について説明する。フィルム供給ユニット４から成形機構１３に供給されたフィルムＦは、チューブ１３ａに巻き付けられて筒状に成形され、プルダウンベルト機構１４によって下方に搬送される。チューブ１３ａに巻き付けられたフィルムＦは、上下方向に延びている両端部が重ね合わせられている。筒状に成形されたフィルムＦの重なり部分は、縦シール機構１５によって縦方向にシールされ、筒状フィルムＦｃが形成される。

縦シールされた筒状フィルムＦｃは、チューブ１３ａから抜けて、横シール機構１７まで搬送される。筒状フィルムＦｃの搬送と同時に、組合せ計量ユニット２で計量された被包装物Ｃがチューブ１３ａの上側の開口に投下される。被包装物Ｃは、チューブ１３ａ内を落下して、チューブ１３ａの下側の開口から排出される。このとき、チューブ１３ａの下方では、筒状フィルムＦｃは、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂによって既に横シールされた部分を有している。この横シールされた部分より上方の筒状フィルムＦｃは、下端部のみがシールされている袋Ｂを構成している。被包装物Ｃは、この袋Ｂの中に投入される。次に、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂが、袋Ｂの上端部に相当する部分を横シールして、被包装物Ｃが封入された袋Ｂを形成する。このとき、袋Ｂは、後続する筒状フィルムＦｃと連結されている。被包装物Ｃが封入された袋Ｂは、後続する筒状フィルムＦｃから、切断機構によって切り離される。

切断機構は、図６に示されるように、第１アンビル５１ｂおよび第２アンビル５２ａの先端部に設けられたカッター７８と、第１ホーン５１ａおよび第２ホーン５２ｂに設けられたスライド溝７９とから構成される。カッター７８は、筒状フィルムＦｃを横シールするタイミングに合わせて、エアシリンダ等の駆動機構によってスライド溝７９に向かって前進する。そして、横シールされた部分の上下方向の中央部にカッター７８が押し当てられて、横シールされた部分が切断される。

以上のようにして、被包装物Ｃが封入された袋Ｂが、連続的に製造される。製造された袋Ｂは、その後、ベルトコンベア（図示せず）によって導かれ、厚みチェッカーおよび重さチェッカー等の後工程の装置に移送される。

本実施形態では、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂは、旋回しながら互いに近付いて筒状フィルムＦｃを挟み込む。そして、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂは、筒状フィルムＦｃを挟んだまま旋回方向に沿って直線的に移動し、その間に筒状フィルムＦｃを横シールする。その後、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂは、互いに離間する方向に旋回する。具体的には、図４に示されるように、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂは、筒状フィルムＦｃを挟み始める時点で旋回運動から直線運動に移行し、筒状フィルムＦｃから離れ始める時点で直線運動から旋回運動に移行する、いわゆるＤモーションを行う。以上の動作は、第２ホーン５２ｂおよび第２アンビル５２ａにも適用可能である。

また、本実施形態では、第１ホーン５１ａは、軸受によって、その一端がレバー９１ｄの先端に、その他端がレバー９１ｅの先端に振れ自在に支持されている。第２アンビル５２ａは、軸受によって、その一端がレバー９２ｄの先端に、その他端がレバー９２ｅの先端に振れ自在に支持されている。第１アンビル５１ｂは、軸受によって、その一端がレバー９１ｆの先端に、その他端がレバー９１ｇの先端に振れ自在に支持されている。第２ホーン５２ｂは、軸受によって、その一端がレバー９２ｆの先端に、その他端がレバー９２ｇの先端に振れ自在に支持されている。これにより、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂのシール面を平面で構成し、かつ、第２ホーン５２ｂおよび第２アンビル５２ａのシール面を平面で構成することができる。

（５）製袋包装機の特徴
本実施形態に係る製袋包装機１では、ホーン支持体７１は、第１ホーン５１ａから延びる４つの共振体５１３に連結されている第１支持部材７３と、筒状フィルムＦｃの横シール時に加圧部７２によって力が加えられる第２支持部材７４とを有している。第１支持部材７３は、第２支持部材７４と、連結部材７５を介して連結されている。

筒状フィルムＦｃの横シール時において、加圧部７２は、第１ホーン５１ａを第１アンビル５１ｂに向かって押す。このとき、第２支持部材７４の両端部は、加圧部７２から直接力を受ける。一方、第１支持部材７３は、加圧部７２から直接力を受けない。そのため、筒状フィルムＦｃの横シール時において加圧部７２がホーン支持体７１を加圧しても、第１支持部材７３は撓みにくい。

次に、その理由を具体的に説明する。加圧部７２から直接力を受けている第２支持部材７４は、連結部材７５を介して第１支持部材７３に力を伝えることができる。連結部材７５は、第１支持部材７３の第１中央部７３ａと、第２支持部材７４の第２中央部７４ａとを連結している。そのため、第１支持部材７３の両端部、すなわち、一対の端部固定部７３ｂの近傍は、第２支持部材７４から直接力を受けず、第１支持部材７３の第１中央部７３ａのみが、連結部材７５を介して第２支持部材７４から直接力を受ける。これにより、筒状フィルムＦｃの横シール時において、第１支持部材７３の両端部が直接力を受けることがないので、第１支持部材７３は撓みにくい。また、第２支持部材７４が加圧によって撓んでいる場合においても、第１支持部材７３は、連結部材７５のみを介して第２支持部材７４から力を受けるので、第１支持部材７３は撓みにくい。そして、筒状フィルムＦｃの横シール時において第１支持部材７３は撓みにくいので、第１支持部材７３から４つの共振体５１３を介して力が加えられる第１ホーン５１ａも撓みにくい。

従って、本実施形態に係る製袋包装機１は、筒状フィルムＦｃの横シール時において、第１ホーン５１ａの両端部が第１アンビル５１ｂと接触することを回避することができる。これにより、製袋包装機１は、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂの破損を防止することができ、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂの寿命を向上させることができる。

図１２は、比較例としての、ホーンユニット５１に取り付けられた従来のホーン支持体１７１の概略的な平面図である。図１２において、ホーン支持体１７１以外の構成要素は、図１０と同じである。図１２において、ホーン支持体１７１は、ハッチングされた領域で示されている。ホーン支持体１７１は、主として、本体１７１ａと、４つの支持部１７１ｂとから構成される。ホーンユニット５１の４つの共振体５１３は、それぞれ、４つの支持部１７１ｂに固定されている。すなわち、ホーン支持体１７１は、４つの支持部１７１ｂ、および、４つの共振体５１３を介して、第１ホーン５１ａと連結されている。

図１２に示される比較例では、筒状フィルムＦｃの横シール時において、ホーン支持体１７１の本体１７１ａの両端部は、加圧部７２から直接力を受ける。本体１７１ａの両端部が力を受けることで、第１ホーン５１ａは、第１アンビル５１ｂに向かって押される。しかし、ホーン支持体１７１の本体１７１ａは、その長手方向の両端部において、長手方向に直交する方向の力を受けるので、撓みやすい。図１２では、本体１７１ａは、第１ホーン５１ａに向かって凹となるように撓みやすい。そのため、４つの支持部１７１ｂ、および、４つの共振体５１３を介してホーン支持体１７１の本体１７１ａと連結されている第１ホーン５１ａも、筒状フィルムＦｃの横シール時において、本体１７１ａと同様に撓みやすい。従って、図１２に示されるホーン支持体１７１を用いる場合、筒状フィルムＦｃの横シール時において、第１ホーン５１ａの撓みによって、第１ホーン５１ａの両端部が第１アンビル５１ｂと接触して、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂが破損するおそれがある。

（６）変形例
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（６−１）変形例Ａ
本実施形態では、第１支持部材７３の第１中央部７３ａは、左右方向の両端の共振体５１３が固定される一対の端部固定部７３ｂの間に位置している。しかし、第１支持部材７３の第１中央部７３ａは、第１ホーン５１ａおよび第１アンビル５１ｂに挟まれている筒状フィルムＦｃの両端の間に位置してもよい。

図１３は、本変形例における、ホーンユニット５１に取り付けられたホーン支持体７１の概略的な平面図である。図１３において、ホーン支持体７１の連結部材７５以外の構成要素は、図１０と同じである。図１３において、ホーン支持体７１は、ハッチングされた領域で示されている。本変形例では、ホーン支持体７１の連結部材７５の左右方向の幅Ｗ１は、筒状フィルムＦｃの左右方向の幅Ｗ２よりも小さい。

本変形例では、本実施形態と同様に、第２支持部材７４の両端部は、加圧部７２から直接力を受けるが、第１支持部材７３は、加圧部７２から直接力を受けない。そのため、筒状フィルムＦｃの横シール時において加圧部７２がホーン支持体７１を加圧しても、第１支持部材７３は撓みにくい。

（６−２）変形例Ｂ
本実施形態では、第１支持部材７３の第１中央部７３ａは、左右方向の両端の共振体５１３が固定される一対の端部固定部７３ｂの間に位置している。しかし、第１支持部材７３の第１中央部７３ａは、左右方向の中央に位置する一対の共振体５１３が固定される、一対の中央固定部７３ｃの間に位置してもよい。

図１４は、本変形例における、ホーンユニット５１に取り付けられたホーン支持体７１の概略的な平面図である。図１４において、ホーン支持体７１の連結部材７５以外の構成要素は、図１０と同じである。図１４において、ホーン支持体７１は、ハッチングされた領域で示されている。本変形例では、第１支持部材７３の第１中央部７３ａは、第１支持部材７３の一対の中央固定部７３ｃの間の部分である。一対の中央固定部７３ｃは、ホーンユニット５１の４つの共振体５１３の内、左右方向の両端の共振体５１３を除く２つの共振体５１３がそれぞれ固定される部分である。第１中央部７３ａは、連結部材７５が連結される部分である。そのため、図１４に示されるように、連結部材７５の左右方向の幅Ｗ１は、一対の中央固定部７３ｃに固定される２つの共振体５１３の間の間隔Ｗ３よりも小さい。

本変形例では、本実施形態と同様に、第２支持部材７４の両端部は、加圧部７２から直接力を受けるが、第１支持部材７３は、加圧部７２から直接力を受けない。そのため、筒状フィルムＦｃの横シール時において加圧部７２がホーン支持体７１を加圧しても、第１支持部材７３は撓みにくい。

１ 製袋包装機
１３ 成形機構
１４ プルダウンベルト機構
１５ 縦シール機構
１７ 横シール機構（超音波シール機構）
５１ａ 第１ホーン（ホーン本体）
５１ｂ 第１アンビル
５５ 横方向駆動機構
７１ ホーン支持体
７２ 加圧部
７３ 第１支持部材
７３ａ 第１中央部
７３ｂ 端部固定部（固定部）
７４ 第２支持部材
７４ａ 第２中央部
７５ 連結部材
５１３ 共振体（支持部）
Ｂ 袋
Ｃ 被包装物
Ｆ フィルム（包材）
Ｆｃ 筒状フィルム（チューブ状の包材）

国際公開第２００７／０１２９１７号

Claims (2)

1. チューブ状の包材に被包装物を充填して密封する製袋包装機であって、
   ホーンおよびアンビルで前記包材を挟み、前記包材に超音波振動を与えて前記包材を幅方向にシールする超音波シール機構と、
   前記ホーンを支持するホーン支持体と、
   前記ホーン支持体を加圧して、前記ホーンを前記アンビルに向かって押す加圧部と、
   を備え、
   前記ホーンは、
   前記アンビルと共に前記包材を挟むホーン本体と、
   前記ホーン本体から延び、前記幅方向に配列される複数の支持部と、
   を有し、
   前記ホーン支持体は、
   前記複数の支持部が固定される第１支持部材と、
   前記加圧部によって両端部が加圧される第２支持部材と、
   前記第１支持部材の中央部である第１中央部と、前記第２支持部材の中央部である第２中央部とを連結する連結部材と、
   を有し、
   前記連結部材は、前記幅方向の両端の前記支持部が固定される一対の固定部の間に位置する、
   製袋包装機。
2. 前記連結部材は、前記ホーンおよび前記アンビルに挟まれている前記包材よりも小さい幅を有する、
   請求項１に記載の製袋包装機。

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