(57)【要約】【課題】アンビルからなるシール体とホーンからなるシール体の一方が他方をシール体の対向方向に移動させて超音波振動と加圧により横シールを施す際に最適なエアばね圧で超音波シールを行なう。【解決手段】横シール手段１２を互いに近接・離間させつつ筒状フィルムＦと共に搬送方向に移動する動きをさせる連係手段２４と、アンビルとホーンからなるシール体の一方１６が他方１４をシール体の対向方向に移動させて超音波振動と加圧により横シールを施す際に、エアばね圧でシール体の他方１４を付勢するエアシリンダ３４と、横シールにおける適正シール圧に対応させて設定された設定圧になるよう調圧したエアをエアシリンダ３４に向けて供給する供給手段５０と、上流側のエア配管６０から下流側のエア配管６１方向のみエアの流出を許容するチェック弁７０と、エアシリンダ３４に供給されたエアを放出する圧抜き手段６６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビルからなるシール体とホーンからなるシール体を備え、両シール体で筒状フィルムを挟持して超音波振動と加圧力により横シールを施すシール手段と、
これらのシール体を対向させて支持する夫々の支持手段と、
駆動手段から伝達される駆動力により該支持手段を介して一対のシール体の対向方向へ該シール体を互いに近接・離間させつつ筒状フィルムと共に筒状フィルムの搬送方向に移動する動きとして変換する連係手段と、
前記支持手段に配設されており、一対のシール体が筒状フィルムを挟持し該シール体の一方によってシール体の他方を対向方向に移動させる際にその移動に抗する向きに該シール体の他方を付勢するエアシリンダと、
横シールにおける適正シール圧に対応させて設定された設定圧になるよう調圧したエアを下流に向けて供給する供給手段と、
該供給手段に接続された上流側のエア配管とエアシリンダに接続された下流側のエア配管とを接続し、該上流側のエア配管の内圧が下流側のエア配管の内圧より高いときのみ、下流側に向けたエアの流出を許容する一方向弁と、
エアシリンダ内に供給されてきたエア流量より少ない流量のエアをエアシリンダ外に放出する圧抜き手段と、
を備えてなる製袋充填機における横シール装置。
【請求項２】
前記供給手段によるエアの設定圧は表示部の画面の設定手段を操作することにより設定可能とされており、前記設定手段による設定圧の設定は複数の選択肢の中から操作スイッチにより選択できるようになっている請求項１に記載の製袋充填機における横シール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製袋充填機において超音波で横シールを行なう横シール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
製袋充填機において、筒状フィルムのその移送と共に移送方向へ移動しつつ対向的に近接・離間移動する一対のシール体により、筒状フィルムを両側から挟圧して該筒状フィルムの移送方向と交差する方向に沿って横シールを施す所謂、ボックスモーション方式のシール装置として、例えば、下記特許文献１のようなシール装置が知られている。
下記特許文献１のシール装置は、ヒータによって加熱された上下一対のシール体が概ね円の軌跡で移動する際に、両シール体の移動軌跡が重なるようになっており、この移動軌跡が重なる区間においては、両シール体が筒状フィルムを挟持してから、上側シール体によってコイルばねを変形させつつ横シールを施すようになっている。
即ち、特許文献1に示した横シール装置は、一対のシール体が筒状フィルムを挟持する挟持圧（シール圧）がコイルばねの変形量に対応して適正シール圧の許容範囲内で変動するようになっている。
また、他のシール方式を採用した横シール装置としては、下記特許文献２に示すように、超音波発振機により振動子を振動させて、その振動を増幅してホーンに伝達し、一対のシール体としてのホーンとアンビルが接触する箇所のフィルムを超音波振動と加圧力により溶融する超音波方式のシール装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−３０１３１５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５４８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１のように一対のシール体の挟持圧がコイルばねの変形量に対応して適正シール圧の許容範囲内で変動するように両シール体をボックスモーションの動きで移動させるための駆動源からシール体までのリンクやギヤなどからなるシール装置における作動機構を超音波シール装置に利用することを試みたが、熱シール方式のシール体でシールする場合より、超音波方式のシール体でシールする方が、シール圧の変動に起因してシール不良を招き易いことが判明した。
このため、特許文献２のようにコイルばねをエアばねに変え、また、圧力検知情報に基づき２つの電磁弁を切替えてエア供給圧を一定にする電空レギュレータで、シール区間のエアばね圧の変動を抑制することを試みたが、シール区間において一対のシール体の移動方向が離れ方向に変わった際に、過度的にばね圧が大きく低下し、シール圧不足を招くことが判明した。
このシール圧不足を招く要因は、シール体の移動方向が離れ傾向に変わる直前までエアばね圧が上昇傾向であることから、電空レギュレータにおける排気用電磁弁によってエアを排気しエア供給圧を下げていることから、昇圧への切替対応に遅れが生じることによるものであると考えられる。
【０００５】
而して、本発明は、アンビルからなるシール体とホーンからなるシール体の一方が他方をシール体の対向方向に移動させて超音波振動と加圧により横シールを施す際に最適なエアばね圧で超音波シールを行なうことが可能な横シール装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は次の手段をとる。
請求項１の発明に係る製袋充填機における横シール装置は、アンビルからなるシール体（１６）とホーンからなるシール体（１４）を備え、両シール体（１４，１６）で筒状フィルム（Ｆ）を挟持して超音波振動と加圧力により横シールを施すシール手段（１２）と、これらのシール体（１４，１６）を対向させて支持する夫々の支持手段（２０，２２）と、駆動手段（２３）から伝達される駆動力により該支持手段（２０，２２）を介して一対のシール体（１４，１６）の対向方向へ該シール体（１４，１６）を互いに近接・離間させつつ筒状フィルム（Ｆ）と共に筒状フィルム（Ｆ）の搬送方向に移動する動きとして変換する連係手段（２４）と、前記支持手段（２０，２２）に配設されており、一対のシール体（１４，１６）が筒状フィルム（Ｆ）を挟持し該シール体の一方（１６）によってシール体の他方（１４）を対向方向に移動させる際にその移動に抗する向きに該シール体の他方（１４）を付勢するエアシリンダ（３４）と、横シールにおける適正シール圧に対応させて設定された設定圧になるよう調圧したエアを下流に向けて供給する供給手段（５０）と、該供給手段（５０）に接続された上流側のエア配管（６０）とエアシリンダ（３４）に接続された下流側のエア配管（６１）とを接続し、該上流側のエア配管（６０）の内圧が下流側のエア配管（６１）の内圧より高いときのみ、下流側に向けたエアの流出を許容する一方向弁（７０）と、エアシリンダ（３４）内に供給されてきたエア流量より少ない流量のエアをエアシリンダ外に放出する圧抜き手段（６６）と、を備えてなる。
【０００７】
上記請求項１の発明によれば、アンビルからなるシール体（１６）とホーンからなるシール体（１４）が筒状フィルム（Ｆ）を挟持し、シール体の一方（１６）が他方（１４）を対向方向に移動させつつ筒状フィルム（Ｆ）の搬送方向に移動して横シールを施す際に、一対のシール体の一方（１６）が他方（１４）を対向方向に移動させるため、シール体の他方（１４）がその移動により支持手段（２０）に配設されたエアシリンダ（３４）の内圧を増大させようとした後、両シール体（１４，１６）が離間しようとする動きに変わることから内圧を減少させようとすることになる。
即ち、一対のシール体の一方（１６）によって他方（１４）が対向方向に移動することによってエアシリンダ（３４）の内圧が設定圧より高くなる傾向に陥る際、一方向弁（７０）より下流側のエア配管（６１）の内圧が上流側のエア配管（６０）の内圧より高くなっても、一方向弁（７０）によりエアの逆流が阻止されるため、設定圧になるよう調圧されたエアを受入れた上流側のエア配管（６０）の内圧を不要に調圧することなく安定維持することができる。また、圧抜き手段（６６）によってエアシリンダ（３４）内に供給されてきたエア流量より少ない流量のエアをエアシリンダ（３４）外に放出することから、エアシリンダ内圧が過度に増大することを抑制することができ、適正シール圧の範囲の上限値を越えることがないエアばね圧にすることができる。
また、他方のシール体１４の対向方向への移動によりエアシリンダの内圧が設定圧より高くなる傾向に陥った後に、両シール体（１４，１６）が離間しようとする動きに変わりエアシリンダ内圧を減少させようとする際は、設定圧になるよう調圧されたエアを受入れた上流側エア配管（６０）の内圧より下流側エア配管（６１）の内圧が低くなるため、設定圧になるように調圧されたエアが一方向弁（７０）を介して応答送れなく下流側エア配管（６１）及びエアシリンダ（３４）内に供給される。
このため、エアシリンダ内圧が過度に低下することを仰制することができ、適正シール圧の範囲の下限値を越えることがないエアばね圧にすることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明の製袋充填機における横シール装置は、請求項１における前記供給手段（５０）によるエアの設定圧は表示部の画面の設定手段（６８）を操作することにより設定可能とされており、該設定手段（６８）による設定圧の設定は複数の選択肢の中から操作スイッチにより選択できるようになっている。
【０００９】
上記請求項２の発明によれば、供給手段（５０）は設定手段（６８）が備える複数種類の設定圧の選択肢の中から選択して所定の設定圧を選定し、横シールするに適した設定圧に設定することができる。そして、その設定操作は表示部の画面の操作スイッチを操作することにより容易に設定することができる。
【発明の効果】
【００１０】
したがって、アンビルからなるシール体とホーンからなるシール体の一方が他方をシール体の対向方向に移動させて超音波振動と加圧により横シールを施す際に、両シール体が対向方向に移動する向きが変わっても、その変化に対応してエアシリンダ内圧を設定圧になるよう調整することができることから、適正なシール圧で横シールを施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る製袋充填機における横シール装置の略体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態に係る製袋充填機は、原反ロール（不図示）から引き出された帯状フィルムを製袋手段(不図示)で筒状に成形して、その筒状フィルムＦの搬送方向（前後方向）に沿って筒状フィルムＦに縦シール手段（不図示）で縦シールを施すと共に、供給コンベア（不図示）から搬送されてきた物品を所定間隔毎に内包した筒状フィルムＦを横シール装置における上下一対のシール体１４，１６により挟持することによって、筒状フィルムＦの搬送方向に対し交差する左右方向（幅方向）に横シールを施すと共に搬送路１１に進退し得るよう下シール体１６に埋設されたカッタ１８で筒状フィルムＦを切断して包装品を得る横形製袋充填機である。
【００１３】
本実施形態の横シール装置の主体部１０においては、上シール体１４を支持する上側支持手段としての上側支持体２０と、下シール体１６を支持する下側支持手段としての下側支持体２２とを備え、上シール体１４と下シール体１６とは筒状フィルムＦの搬送路１１を挟んで対向する位置関係として配置されている。上側支持体２０と下側支持体２２とは、連係手段２４に接続されている。連係手段２４は、サーボモータなどの駆動手段２３から伝達された駆動力によって、上下の支持手段を夫々相反する上下方向へ移動させて、上下のシール体１４，１６を相対する上下方向へ近接離間させる動きに変換すると共に、上下のシール体１４，１６を噛合させつつ、搬送方向における下流側に移動させた後、両シール体１４，１６を離間させる動きに変換する。連係手段２４の主要部は、例えば、リンク機構、カム機構、プーリ機構やギヤ機構などからなる周知の駆動力伝達機構で構成される。
本実施形態の連係手段２４によって移動する上下のシール体１４，１６の一連の動きを幅方向から見ると、下シール体１６は、円の軌跡を描くように移動し、上シール体１４は概ね円の軌跡を描きながら移動するが、上下シール体１４，１６が噛合する区間においては、上シール体１４は後述するエアばねによって付勢されつつ下シール体１６の移動軌跡に沿って移動するように構成されている。これらの動きについては、ばねの種類は違うが、特許文献１と同様の動きとなる。
即ち、横シール装置は、上下のシール体１４，１６が筒状フィルムＦと共に筒状フィルムＦの搬送方向の下流側に移動しながら、筒状フィルムＦに接近して噛合すると、円運動する下シール体１６の移動軌跡に沿った移動軌跡で上シール体１４が下シール体１６との間で筒状フィルムＦを挟持しつつ搬送方向下流側に移動した後、両シール体が離間することで筒状フィルムＦに横シールを施す動きを繰り返す所謂、ボックスモーション運動をするようになっている。
【００１４】
横シール手段１２はホーンとして構成された上シール体１４と、アンビルとして構成された下シール体１６を備えた超音波方式のシール手段として構成されている。このシール手段の動作原理は、図示しないが電極間に圧電セラミックスが挿入されてなる超音波振動子に電圧をかけることで圧電セラミックスが振動してその振動が３つのブースタ２６に伝達されて、ブースタ２６によって適切な値に調節された振幅をホーンに伝達すると先端のホーンが超音波振動することから、筒状フィルムＦを超音波振動と加圧力によりホーンとアンビルの間で溶融して接合するものである。なお、３つのブースタ２６はホーンが適切な共振状態を得るために中央付近に寄せて配設されている。
上シール体１４は、この支持部材３０の両端部に取付けられたスライドロッド３２を介して各エアシリンダ３４により支持され、結果、支持部材３０に支持されている。図１ではエアシリンダ３４は模式的に図示されている。エアシリンダ３４は上側支持体２０の上側に設置された単筒式のシリンダ３６と、シリンダ３６内に摺動可能に嵌合するピストン３８を有し、このピストン３８に前述のスライドロッド３２がピストンロッドとして連結されている。なお、各スライドロッド３２は上側支持体２０両端部に穿設された孔を通過し、上側支持体２０に対し上下方向に移動可能に配設されている。
シリンダ３６内でのピストン３８により区画された室３９とはピストン３８を介して逆側となるシリンダ３６内は、常時大気圧になるよう開放されている。そして、上下のシール体１４，１６が互いに離間している際は、ピストン３８がシリンダ３６内から外へ移動しないようストッパ４２により、その移動が規制されて、ストッパ４２を介して上シール体１４が上側支持体２０に支持される。
【００１５】
本実施形態の横シール装置は、供給手段としての電空レギュレータ５０と、一方向弁としてのチェック弁７０を有しており、工場内などに装備されたエア供給源Ｐから受入れた高圧のエアを電空レギュレータ５０が減圧すると共に予め設定手段６８により横シールにおける適正シール圧に対応させて設定された設定圧になるように調圧し、その調圧したエアをその下流側に配設されたチェック弁７０を介して各シリンダ３６内に供給する。
なお、それぞれのシリンダ３６には、エアシリンダ内に供給されてきたエア流量より少ない流量のエアをエアシリンダ外に放出し得るよう、シリンダ内圧が大気圧より高い際に常にエアが微少に流出し得る隙間が圧抜き手段６６として形成されている。
圧抜き手段６６は、上下一対のシール体１４，１６が噛合して最もシリンダ３６の内圧が高くなった際に上流側からシリンダ３６へのエア供給を停止すると、隙間６６からエアが流出して５秒程度でシリンダ３６の内圧が大気圧に下がるように構成されている。
【００１６】
電空レギュレータ５０は、エア供給源Ｐから供給されてくるエアの受入れ可否の切替を行なう給気用電磁弁５４と、その受入れたエアを大気に放出するか否かの切替を行う排気用電磁弁５６と、給気用電磁弁５４の排出ポートと排気用電磁弁５６の供給ポートとを接続すると共にチェック弁７０の上流側に接続されたエア配管６０の内圧を検出する圧力センサ６２（圧力検出手段）と、制御部５２を備えている。
なお、両電磁弁５４，５６は２方向電磁弁であり、電磁弁５４は通電時に配管が接続され、電磁弁５６は通電時に大気にエアを放出するようになっている。また、チェック弁７０は一方向弁として上流側のエア配管６０の内圧がエア配管６１の内圧より高いときのみ、エアをシリンダ３６に向けて供給し、上流側へはエアが流出しないようになっている。
エア配管６０内圧を設定圧にするよう電空レギュレータ５０に通電指令を行う制御部５２は本実施形態の製袋充填機におけるフィルム送りや製品供給や横シール装置などの駆動制御などを行う制御部に属しており、また、エア配管６１又はシリンダ３６の破損などに起因する圧力異常の有無を圧力センサ６４により得られた情報で監視している。
【００１７】
制御部５２への各設定は不図示の表示部の画面に触れて操作することにより可能であり、画面には包装品種などに対応してシリンダ３６の内圧を横シールする際に最適なエアばね圧にするために、電空レギュレータ５０が調整すべき最適なエア配管６０内圧を複数の選択肢の中から設定圧として設定し得るように選択肢に対応した操作スイッチが表示され、その目標圧の選択操作がなされると制御部５２に設定圧に関する情報が設定される。
そして、設定された設定圧に関する情報と圧力センサ６２から得られたエア配管６０の内圧に関する情報との差を制御部５２によって監視（フィードバック）しつつエア配管６０内圧を設定圧にするよう電空レギュレータ５０における給気用電磁弁５４と排気用電磁弁５６に向けてエア配管６０内を減圧又は増圧又は維持するための切替え指令が行なわれることで、エア配管６０の内圧が設定圧に維持される。
【００１８】
チェック弁７０が配設されていることから、エア配管６０の内圧に対しシリンダ３６又はエア配管６１の内圧が低下したときのみ、エア配管６０からエアが流出することになる。
このエア流出に伴いエア配管６０の内圧は設定圧より低下することになるが、瞬時に電空レギュレータ５０における主に給気用電磁弁５４を開状態してエア配管６０内にその上流から高圧エアを流入するため、エア配管６０の内圧は設定圧に戻される。
即ち、少なくともチェック弁７０より下流にエアが流出し続ける間は、低下したエア配管６０の内圧を設定圧に戻す制御が続けられる。
【００１９】
次に、上記実施形態の作用について説明する。
アンビルからなる下シール体１６とホーンからなる上シール体１４は連係手段２４によるいわゆるボックスモーション運動に伴い筒状フィルムＦを挟持し、下シール体１６が上シール体１４を対向方向に移動させつつ筒状フィルムＦの搬送方向に移動して横シールを施す。この際に、下シール体１６が上シール体１４を対向方向（図で見て上方向）に移動させるため、上シール体１４がその移動により上側支持体２０に配設されたエアシリンダ３４の内圧を増大させようとした後、両シール体１４，１６が離間しようとする動きに変わることから内圧を減少させようとすることになる。
即ち、下シール体１６によって上シール体１４が対向方向（図で見て上方向）に移動することによってエアシリンダ３４の内圧が設定圧より高くなる傾向に陥る。この際、チェック弁７０より下流側のエア配管６１の内圧が上流側のエア配管６０の内圧より高くなっても、チェック弁７０によりエアの逆流が阻止されるため、設定圧になるよう調圧されたエアを受入れた上流側のエア配管６０の内圧を不要に調圧することなく安定維持することができる。
また、圧抜き手段６６によってエアシリンダ３４内に供給されてきたエア流量より少ない流量のエアをエアシリンダ３４外に放出することから、エアシリンダの内圧が過度に増大することを抑制することができ、適正シール圧の範囲の上限値を越えることがないエアばね圧にすることができる。
また、上シール体１４の対向方向への移動によりエアシリンダの内圧が設定圧より高くなる傾向に陥った後に、両シール体１４，１６が離間しようとする動きに変わりエアシリンダ内圧を減少させようとする際は、設定圧になるよう調圧されたエアを受入れた上流側エア配管６０の内圧より下流側エア配管６１の内圧が低くなるため、設定圧になるように調圧されたエアがチェック弁７０を介して応答送れなく下流側のエア配管６１及びエアシリンダ３４内に供給される。この結果、エアシリンダの内圧が過度に低下することを仰制することができ、適正シール圧の範囲の下限値を越えることがないエアばね圧にすることができる。
【００２０】
上述した本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
アンビルからなる下シール体１６がホーンからなる上シール体１４を対向方向に移動させて超音波振動と加圧により横シールを施すことができる。そして、この際に、上シール体１４が対向方向に移動する向きが変わっても、その変化に対応してエアシリンダ３４の内圧を設定圧になるよう調整することができることから、適正なシール圧で横シールを施すことができる。
また、上記実施形態における一対のシール体１４，１６が筒状フィルムＦを挟持している時間は、１包装サイクル（シーラが１周する間）にシーラは５０／３６０度の移動範囲の期間でフィルムＦを挟持し、且つ、これを1分間に２０〜１５０袋包装する範囲で定まる時間である。これにより、一対のシール体１４，１６が筒状フィルムＦを挟持すると、上述したようにエアシリンダ３４の内圧が瞬時に高くなるが、チェック弁７０が配設されていることから、その圧力変動はチェック弁７０より上流側のエア配管６０には伝達されない。このため、エアシリンダ３４の内圧が瞬時に高くなっても、チェック弁７０より上流側のエア配管６０の内圧は低下することなく、設定圧に近い値で安定している。このため、上流側のエア配管６０の圧力情報を設定圧にするようにフィードバック制御を行なう電空レギュレータ５０が不要な減圧、増圧などの調圧制御を行なうことがない。
また、上記実施の形態では、表示部の画面の設定手段６８を通じて操作スイッチを選択操作することにより設定圧を複数種類の中から選択して設定することができるので、包装品種などの切替に応じて容易にエアばね圧を設定変更することができる。なお、設定圧を複数種類の中から選択する意味には、設定手段に設定したい圧力に対応した数値情報を入力して設定変更することなども含まれる。
【００２１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その他、種々の実施の形態を採用することができる。
・本発明は、縦型製袋充填機の横シール装置にも適用することができる。
・供給手段として、摘みを回すとばねの縮み量が変わり、ばね圧の変化に対応してエア供給圧の大きさを設定変更することが可能な圧力調整弁を用いて、エア供給圧を包装品種などに応じた設定圧としてシリンダに向けてエアを供給しても良い。この場合には、摘みに設定圧のレベルが判るようなメータなどで表示することが好ましい。
【符号の説明】
【００２２】
１２  横シール手段（シール手段）、  １４  上シール体、  １６  下シール体、
２０  上側支持体（支持手段）、  ２２  下側支持体（支持手段）、
２３  駆動手段、  ２４連係手段、  ３４  エアシリンダ、
５０  電空レギュレータ（供給手段）、  ６０  エア配管（上流側）、
６１  エア配管（下流側）、  ６６  圧抜き手段、  ６８  設定手段、
７０  チェック弁（一方向弁）
【図１】
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