(57)【要約】【課題】サニタリー性に優れ、ウエブの位置ずれを調整可能な充填包装機を提供する。【解決手段】繰出し装置から帯状のウエブＷを繰り出し、繰り出されたウエブＷを上方が開口した状態に２つ折りにする。充填ホイールのベース盤の周囲に複数設けられるサイドシール装置２０Ａ、２０ＢでウエブＷを挟持してウエブＷを所定間隔で幅方向にシールして袋部を形成する、袋部の上方に偏平な先端部３０Ａを有する充填シュートを昇降可能に設ける。充填シュートは、これを支持する支持部材３２Ｂを昇降させるシュート駆動機構により昇降され、充填シュートの先端部３０Ａを袋部内に挿入した状態で内容物を充填する。充填シュートは支持部材３２Ｂに対して垂直な揺動軸４０Ｂ周りに揺動可能とされる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔で認識部を有する帯状のウエブを繰出す繰出し手段と、
繰り出されたウエブを上方が開口した状態に２つ折りにする折り曲げ手段と、
回転体の周囲に複数設けられてウエブを挟持してウエブを所定間隔で幅方向にシールして袋部を形成するサイドシール手段と、
支持手段に取り付けられるとともに、下方に偏平部を有する充填シュートと、
前記支持手段を昇降させる昇降手段とを備え、
前記偏平部を前記袋部内に挿入しながら内容物を充填する充填包装機において、
前記充填シュートを前記支持手段に対して前記サイドシール手段によって把持されるウエブの搬送方向と交差する方向に揺動可能に取り付けるとともに、
前記認識部を検出する認識部検出手段と、
前記認識部検出手段からの信号を受けて前記繰出し手段を制御する制御手段とを設け、
前記充填シュートを下降させて前記偏平部を２つ折りにされたウエブの上方より挿入してから前記サイドシール手段によって袋部が形成されるまでの間に、前記繰出し手段によるウエブの繰出し量の変動に応じて前記偏平部の揺動角度を変更する
ことを特徴とする充填包装機。
【請求項２】
前記充填シュートを、前記支持手段に対して前記サイドシール手段によって把持されるウエブの搬送方向と交差する方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の充填包装機。
【請求項３】
前記充填シュートを、前記支持手段に対して前記サイドシール手段によって把持されるウエブの搬送方向と交差する方向に揺動させる駆動手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の充填包装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状のウエブを繰り出し、２つ折りにしてから所定間隔でサイドシールすることによって袋部を形成するとともに、各袋部内に上方から包装袋などの内容物を充填するロータリー型の充填包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリー型の充填包装機では、繰り出された帯状のウエブを上方が開口した状態に２つ折りにし、回転体の外周に沿って所定間隔で設けられたシール部に掛け回して走行させ、シール部でウエブを挟持してヒートシールすることでウエブに袋部を形成する。また、回転体の外周に沿って配置されたホッパが各袋部内に挿入され、ホッパを介して内容物が各袋内に充填される。
【０００３】
例えば、ウエブに印刷が施されている場合、ウエブ上の印刷位置と回転体において袋部が形成される位置（サイドシール位置）を常に適正に維持する必要がある。しかし、ウエブが繰り出される際に発生する負荷や、ウエブの製造誤差等により、ウエブ上の印刷位置と回転体におけるサイドシール位置の間にはずれが発生する。このような問題に対して、長尺フィルムに一定間隔で検出マークを付け、検出マークをモニタすることで、フィルムと回転体の間のずれを検出し、同検出に基づき長尺フィルムの繰り出し速度をパウダーブレーキで制御するとともに、袋部内に挿入される充填シュート（ホッパ）の筒状下部に、充填時に袋部内に位置し、かつ袋部に加わる張力に応じて外側から内側に向けて変形可能な変形部を設けることで、フィルムの回転体に対する位置ずれを調整する構成が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８５５８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の構成は、充填シュート（ホッパ）の外面に変形部を取り付けているためその構造が複雑になるとともに、変形部の裏側は洗浄し難く、サニタリー性が悪化する。
【０００６】
本発明は、サニタリー性に優れ、ウエブの位置ずれを調整可能な充填包装機を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の発明である充填包装機は、所定間隔で認識部を有する帯状のウエブを繰出す繰出し手段と、繰り出されたウエブを上方が開口した状態に２つ折りにする折り曲げ手段と、回転体の周囲に複数設けられてウエブを挟持してウエブを所定間隔で幅方向にシールして袋部を形成するサイドシール手段と、支持手段に取り付けられるとともに、下方に偏平部を有する充填シュートと、前記支持手段を昇降させる昇降手段とを備え、前記偏平部を前記袋部内に挿入しながら内容物を充填する充填包装機において、前記充填シュートを前記支持手段に対して前記サイドシール手段によって把持されるウエブの搬送方向と交差する方向に揺動可能に取り付けるとともに、前記認識部を検出する認識部検出手段と、前記認識部検出手段からの信号を受けて前記繰出し手段を制御する制御手段とを設け、前記充填シュートを下降させて前記偏平部を２つ折りにされたウエブの上方より挿入してから前記サイドシール手段によって袋部が形成されるまでの間に、前記繰出し手段によるウエブの繰出し量の変動に応じて前記偏平部の揺動角度を変更することを特徴としている。
【０００８】
本発明の第２の発明である充填包装機は、第１の発明において、前記充填シュートを、前記支持手段に対して前記サイドシール手段によって把持されるウエブの搬送方向と交差する方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明の第３の発明である充填包装機は、前記充填シュートを、前記支持手段に対して前記サイドシール手段によって把持されるウエブの搬送方向と交差する方向に揺動させる駆動手段を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サニタリー性に優れ、ウエブの位置ずれを調整可能な充填包装機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態である充填包装機の斜視図である。
【図２】図１の充填包装機の平面図である。
【図３】ウエブに付されたマーク検出用のセンサおよび充填ホイールのエンコーダを用いた繰出しモータの制御ブロック図である。
【図４】充填ホイールの縦断面図である。
【図５】充填シュートと支持部材の周辺の構成を拡大して示す拡大側面図である。
【図６】袋部に挿入された充填シュートの先端部とウエブＷの位置関係を示す水平断面図である。
【図７】袋部に挿入された充填シュートの先端部とウエブＷの位置関係を示す水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である充填包装機の斜視図であり、図２は、図１の充填包装機の平面図である。
【００１３】
本実施形態の充填包装機１０は、長尺帯状のウエブ（帯状フィルム）Ｗを上方が開口した状態に２つ折りにして繰り出すウエブ繰出し装置（折り曲げ手段、繰出し手段）１２と、繰り出されたウエブＷが掛け回され、走行方向に沿って所定間隔でサイドシールを施し袋部Ｂを形成するとともに、充填物を袋部Ｂの上部開口部から投入する充填ホイール１４とを備える。充填ホイール１４から繰り出されたウエブＷは、案内ローラ１６を介して袋部Ｂの上部開口部をシールするトップシール装置１８を介してカッタ１９に送ら出され、ウエブＷは各サイドシール部Ｓ１で切断され、個別の袋部Ｂに分離される。なお、トップシール装置１８は、ウエブＷのトップシール部Ｓ２に予熱を与えるトップシール予熱部１８Ａと予熱が与えられたトップシール部Ｓ２を熱圧着ローラ１８Ｂによりシールする。
【００１４】
ウエブ繰出し装置１２において、ウエブＷは原反ロール１２Ａから繰出しモータ１２Ｂにより回転駆動される繰出しローラ１２Ｃにより繰り出され、例えば複数の案内ローラ１２Ｄを介して水平にされるとともに、長手方向に沿って上向きに二つ折りにされて充填ホイール１４へと供給される。充填ホイール１４は垂直軸周りに回転され、充填ホイール１４には、回転体の外周に沿って一定の間隔で多数のサイドシール装置（サイドシール手段）２０が設けられる。上方が開口した状態に２つ折りにされたウエブＷは、一定速度で回転される充填ホイール１４の周囲に配置されたサイドシール装置２０に掛け回され、下流側において案内ローラ１６を介して充填ホイール１４から離接されてトップシール装置１８へと送り出される。充填ホイール１４の回転は図示しない回転モータにより駆動される。
【００１５】
図３のブロック図に示されるように、ウエブＷには、長手方向に沿って所定の間隔で認識部としての位置検出用のマークＭが付され、ウエブ繰出し装置１２には、搬送されるウエブＷのマークＭの通過を検出するセンサ２２が設けられる。センサ２２は、繰出しローラ１２Ｃから最下流の案内ローラ１２Ｄに到るまでのウエブＷの搬送経路に沿った所定の位置に配置される。また、充填ホイール１４には、その回転速度を検出するための例えばエンコーダ２４が設けられる。センサ２２で検出されるマーク検出信号およびエンコーダ２４から信号は、制御装置２６に入力され、制御装置２６は、センサ２２からのマーク検出信号とエンコーダ２４からの信号に基づき、後述する位置ズレ調整処理における繰出しモータ１２Ｂの駆動を制御する。
【００１６】
次に図１、図２および図４の充填ホイール１４の縦断面図を参照して、本実施形態の充填ホイール１４の構成についてより詳細に説明する。
【００１７】
充填ホイール１４の回転体は、円盤状のベース盤１４０を備え、ベアリング１４１を介して固定軸１４２周りに回転自在に取り付けられる。ベース盤１４０は、図示しない駆動機構により、所定の速度で回転される。ベース盤１４０の周囲には、その外周に沿って二つ折りにされた内袋ウエブＷが掛けられる複数のサイドシール装置２０が一定の間隔で外周に沿って配置される。
【００１８】
サイドシール装置２０は、ベース盤１４０から上向きに直立する固定シールバー２０Ａと、固定シールバー２０Ａの外側に位置し、その基端部はベース盤１４０の外周縁に軸支される揺動シールバー２０Ｂとを備える。揺動シールバー２０Ｂは、その先端を径方向外側に向けた横臥状態と、上向きに直立して固定シールバー２０Ａに押し当てられる起立状態との間で揺動可能である。揺動シールバー２０Ｂの基端部を中心とする回動は、揺動シールバー２０Ｂを回動するための回動レバー２６の先端に設けられたカムフォロワ２８Ａとカム溝２８Ｂとの係合により制御される。
【００１９】
ウエブＷは、固定シールバー２０Ａに押し当てられた状態で走行され、揺動シールバー２０Ｂが起立して、ウエブＷを挟んで固定シールバー２０Ａに押し当てられると、二つ折りにより重ねられたウエブＷは、固定シールバー２０Ａと揺動シールバー２０Ｂの間に挟まれて溶着され、サイドシールが施される。図４では、左側に横臥状態の揺動シールバー２０Ｂが示され、右側には起立状態の揺動シールバー２０Ｂが示される。
【００２０】
サイドシール装置２０の上方にあって、２つのサイドシール装置２０の間には、それぞれ充填シュート３０が配置される。各充填シュート３０は、充填シュート３０を昇降および垂直軸周りに回動させるシュート駆動機構（昇降手段）３２によって支持される。シュート駆動機構３２は、ベース盤１４０の周に沿って充填シュート３０毎に設けられる。シュート駆動機構３２は、ベース盤１４０に対して昇降自在かつ回転自在に保持される鉛直方向に延在するロッド３２Ａを備え、ロッド３２Ａの上端には、支持部材（支持手段）３２Ｂが一体的に設けられる。充填シュート３０は、支持部材３２Ｂの先端において垂直軸周りに軸支される。
【００２１】
ロッド３２Ａの下端には、ロッド３２Ａに対して回転自在な回転部材３３を介して昇降カムフォロワ３４Ａが設けられる。昇降カムフォロワ３４Ａは、充填ホイール１４の全周に沿って設けられた昇降カム３４Ｂと係合してロッド３２Ａを昇降する。また、ロッド３２Ａには、レバー保持部３５がスプライン係合し、レバー保持部３５には、ロッド３２Ａを回動するためのレバー３６Ａが取り付けられる。レバー３６Ａの先端には揺動カムフォロワ３６Ｂが設けられ、充填ホイール１４の全周に沿って設けられる揺動カム３６Ｃに係合する。
【００２２】
充填ホイール１４、すなわちベース盤１４０が固定軸１４２周りに回転されると各ロッド３２Ａは、充填ホイール１４の外周に沿って一体的に移動され、昇降カム３４Ｂに係合する昇降カムフォロワ３４Ａおよび揺動カム３６Ｃに係合する揺動カムフォロワ３６Ｂがカム面に沿って移動される。これにより、ロッド３２Ａは、昇降カム３４Ｂ、揺動カム３６Ｃの形状に従って昇降・回転される。すなわち、支持部材３２Ｂの先端に取り付けられた充填シュート３０は、ロッド３２Ａとともに昇降されるとともに所定の区間でロッド３２Ａを中心に揺動されることでウエブＷの間に挿入され、ウエブＷの間から取り出される。図４では、左側に充填シュート３０が上昇された状態（退避位置）が示され、右側には充填シュート３０が下降された状態（挿入位置）が示される。上昇され退避位置にある充填シュート３０は、サイドシール間に張設されたウエブＷよりも上方に位置し、下降され挿入位置にある充填シュート３０の先端部３０Ａは、ウエブＷに形成された袋部Ｂ内に挿入される。
【００２３】
図５は、充填シュート３０と支持部材３２Ｂの周辺の構成を拡大して示す拡大側面図である。充填シュート３０の側面には、充填シュート３０を保持するブロック４０Ａが取り付けられ、ブロック４０Ａは垂直な揺動軸４０Ｂを介して支持部材３２Ｂの先端に軸支される。揺動軸４０Ｂの周囲にはトーションスプリング（付勢手段）４０Ｃが巻回され、その一端はブロック４０Ａに係止され、他端は支持部材３２Ｂに係止される。トーションスプリング４０Ｃは、充填シュート３０を揺動軸４０Ｂ周りに回転付勢し、この回転付勢力による充填シュート３０の回転は、支持部材３２Ｂに設けられたストッパ４０Ｄにブロック４０Ａが係止されることで所定の範囲に規制される。本実施形態では、充填シュート３０は上面視において時計回りに付勢されるが、反時計回りに回転付勢してもよい。
【００２４】
充填シュート３０の上方には、袋部Ｂ内に充填する充填物が貯留されたタンク３８が配置され、タンク３８の下面にはタンク内の充填物を各充填シュート３０へと案内する充填ノズル３８Ａが各々設けられる。サイドシール装置２０による袋部Ｂの形成（両側シール部Ｓ１の溶着）は、図２におけるシール区間Ａ１において行われ、これに続く充填区間Ａ２において袋部Ｂへの充填作業が行われる。
【００２５】
すなわち、充填シュート３０は、２つ折りにされたウエブＷが最初のサイドシール装置２０に掛け回され、ウエブＷが固定シールバー２０Ａと揺動シールバー２０Ｂの間に挟まれる当接位置Ｐ１（図２参照）の手前において挿入位置まで下降される。すなわち、２つ折りされつつある未だ開いた状態のウエブＷの上部開口部からその間に挿入される。なお、ウエブＷの間に充填シュート３０を挿入するこの区間において、充填シュート３０は、充填ホイール１４の接線方向に沿って搬送されるウエブＷに沿うように、ロッド３２Ａの回転により径方向外側へと押し出される。
【００２６】
２つ折りにされたウエブＷの間に挿入された充填シュート先端部３０Ａの後縁側がサイドシール装置２０により挟持されるとシール区間Ａ１が開始され、同区間において各充填シュート先端部３０Ａの前後挟むウエブＷの両側のシール部Ｓ１がサイドシール装置２０により加熱され溶着される。充填区間Ａ２ではタンク３８内から充填物が充填ノズル３８Ａへと供給され、充填物は充填シュート３０内を落下して袋部Ｂに投入される。充填作業は充填区画Ａ２において完了し、充填区画Ａ２を過ぎると充填シュート３０は退避位置まで上昇され、ウエブＷがサイドシール装置２０から離接する離接位置Ｐ２（図２参照）に達するまでの間に袋部Ｂから抜き取られ、元のウエブＷよりも高い位置へと戻される。
【００２７】
次に図６、図７を参照して、本実施形態の位置ズレ調整処理および充填シュート３０の動きについて説明する。なお、図６、図７は、袋部Ｂに挿入された充填シュート３０の先端部３０ＡとウエブＷの位置関係を示す水平断面図である。
【００２８】
図６、図７に示されるように、充填シュート先端部３０Ａは偏平な水平断面形状を有する筒状部材として構成され、本実施形態では長円形とされる。充填シュート３０が退避位置にあり、充填シュート先端部３０ＡがウエブＷと接触していないとき、充填シュート３０はトーションスプリング４０Ｃの回転付勢力により時計回りに付勢され、ブロック４０Ａがストッパ４０Ｄに係止するまで傾けられる。このとき充填シュート先端部３０Ａは、長円形の長軸方向Ｘの充填ホイール１４の接線方向（サイドシール装置によって把持されるウエブの搬送方向）Ｔに対する傾斜角度（水平面内においてＴと交差する方向の角度）αが最大角度θとなるまで傾けられる。なお、図６、図７では、充填ホイール１４の半径方向が直線Ｒとして示される。
【００２９】
図６には、充填シュートの先端部３０Ａがトーションスプリング４０Ｃの回転付勢力（トルク）Ｑｓにより揺動軸４０Ｂ周りに揺動され、ブロック４０Ａがストッパ４０Ｄに係止された状態、すなわち接線方向Ｔに対してにα＝θ傾けられた状態が示される。充填シュートの先端部３０Ａは、この状態で、すなわち接線方向Ｔに対して角度θ傾けられた状態で２つ折りにされたウエブＷの間に上方から挿入され、充填ホイール１４の回転とともにウエブＷの張力Ｆによりトーションスプリング４０Ｃに抗する回転力（図６において反時計回りの力）Ｑｔが掛かる。これにより、充填シュート先端部３０Ａは、回転力Ｑｔと回転付勢力Ｑｓが釣り合うように、傾斜角度αが小さくなる方向（反時計回り）に回転される。
【００３０】
センサ２２によるウエブＷのマークＭの検出のタイミングとエンコーダ２４によって検出される充填ホイール１４の回転のタイミングが合致する場合には、基準速度で回転する充填ホイール１４に対して基準速度でウエブＷがウエブ繰出し装置１２から基準の送り量（長さ）のウエブＷが繰り出される。上方からウエブＷの間に傾斜角度θで挿入された充填シュート先端部３０Ａは、サイドシール装置２０によって袋部Ｂが形成されるまでの間に、ウエブＷからの外力により反時計方向に傾斜角度αが基準角度θ０（０＜θ０＜θ）になるまで回転され、ウエブＷの張力Ｆは基準張力Ｆ０に維持される（Ｆ≒Ｆ０）。
【００３１】
一方、センサ２２によるマークＭの検出のタイミングがエンコーダ２４によって検出される充填ホイール１４の回転のタイミングが正常の状態よりも速くなったときには、前述したように制御装置２６（図３参照）によって繰出しモータ１２Ｂが減速され、ウエブＷの繰り出し量（長さ）が低減される。基準の送り量（長さ）よりもウエブＷの繰り出し量が小さいと、ウエブ繰出し装置１２と当接位置Ｐ１の間のウエブＷの長さが短くなる。そのため、上方からウエブＷの間に傾斜角度θで挿入された充填シュート先端部３０Ａは、サイドシール装置２０によって袋部Ｂが形成されるまでの間に、ウエブＷからの外力によりサイドシール装置２０間に架け渡されるウエブＷの長さが短くなるように反時計方向に傾斜角度α＝θＡ（０＜θＡ＜θ０）まで回転される。これにより基準の送り量よりも短い長さで繰り出されたウエブＷの不足分は、充填シュート先端部３０Ａの回転により吸収されマークＭの位置が適正な位置に調整され、ウエブＷの張力Ｆは基準張力Ｆ０に維持される（Ｆ≒Ｆ０）。
【００３２】
また、センサ２２によるマークＭの検出のタイミングがエンコーダ２４によって検出される充填ホイール１４の回転のタイミングが、正常な状態よりも遅くなたときには、制御装置２６（図３参照）は繰出しモータ１２Ｂを増速してウエブＷの繰り出し量（長さ）を増大する。基準の送り量（長さ）よりもウエブＷの繰り出し量が大きいと、ウエブ繰出し装置１２と当接位置Ｐ１の間のウエブＷの長さが長くなる。そのため、上方からウエブＷの間に傾斜角度θで挿入された充填シュート先端部３０Ａは、サイドシール装置２０によって袋部Ｂが形成されるまでの間に、ウエブＷからの外力によりサイドシール装置２０間に架け渡されるウエブＷの長さが長くなるように反時計方向に傾斜角度α＝θＢ（θ０＜θＢ＜θ）まで回転される。これにより基準の送り量よりも長い長さで繰り出されたウエブＷの余剰分は、充填シュート先端部３０Ａの回転により吸収されマークＭの位置が適正な位置に調整され、ウエブＷの張力Ｆは基準張力Ｆ０に維持される（Ｆ≒Ｆ０）。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、充填シュートの外面に変形部を取り付けることなくウエブの位置ずれを調整できるため、洗浄性が高くサニタリー性に優れた填包装機を提供することができる。
【００３４】
本実施形態において充填シュート先端部の断面形状は長円であったが、楕円や長方形、三角形など支持アームに対して充填シュートを揺動させることで、隣り合うサイドシール装置間に架け渡されるウエブの長さを変更できる形状であれば長円に限定されるものではない。
【００３５】
本実施形態では、トーションスプリングを使用して充填シュートに回転付勢力を与え、ウエブの繰り出し量（長さ）の違いを、回転付勢力による充填シュート先端部の傾斜角度の調整により吸収し、ウエブと充填ホイールとの間のズレ量を補正したが、ウエブと充填ホイールとの間のズレ量を検出し、充填シュートをサーボモータなどの駆動手段を用いて検出されたズレ量分回転させることでズレ量を補正する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０  充填包装機
１２  ウエブ繰出し装置
１４  充填ホイール
２０  サイドシール装置（サイドシール手段）
２２  センサ
２４  エンコーダ
２６  制御装置
３０  充填シュート
３０Ａ  充填シュート先端部
３２  シュート駆動機構（昇降手段）
３２Ｂ  支持部材（支持手段）
３８  タンク
３８Ａ  充填ノズル
４０Ｃ  トーションスプリング（付勢手段）
４０Ｂ  揺動軸
１４０  ベース盤（回転体）
Ａ１  シール区間
Ａ２  充填区間
Ｂ  袋部
Ｍ  マーク（認識部）
Ｒ  半径方向
Ｓ１  サイドシール部
Ｔ  接線方向
Ｗ  ウエブ
Ｘ  長軸方向
α  傾斜角度
θ  最大角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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