(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セーラー部とチューブ部の稜線接合部の展開曲線が、該稜線接合部の接線の変化割合が一定となる曲線として形成したことを特徴とする包装機用フォーマ。
【請求項２】
上記展開曲線が２次曲線であることを特徴とする請求項１記載の包装機用フォーマ。
【請求項３】
セーラー部とチューブ部の稜線接合部の展開曲線を、袋のサイズと包材の材質及び厚さにより決まる係数を乗じた２次式とし、かつ該セーラー部とチューブ部の巾方向寸法を、袋の巾方向寸法と、縦シール部の形状、位置及び方向により決まる寸法との加算値として入力した切断手段により、上記セーラー部とチューブ部をブランク材より切り出すとともに、これら両者を曲成して稜線接合部同士を接合して一体化することを特徴とする包装機用フォーマの製造方法。
【請求項４】
円筒型チューブの半径をｒ、上記チューブの稜線の最高点から最低点までのチューブ軸心方向ζの高さをＨ、該チューブの接線方向の軸線をＹとしたとき、上記切断手段に入力すべき展開曲線としての２次式を、
【数１】
0003546968.tif 000030
としたことを特徴とする請求項３記載の包装機用フォーマの製造方法。
【請求項５】
長円型の両端円弧部の各半径をｒ、該各円弧部間の距離をＬ、上記チューブの稜線の最高点から最低点までのチューブ軸心方向Ｚの高さをＨ１  、該チューブの径方向の軸線をＹとしたとき、上記切断手段に入力すべき展開曲線としての２次式を、
【数２】
0003546968.tif 000031
としたことを特徴とする請求項３記載の包装機用フォーマの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、包装機に用いるフォーマとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
縦型ピロー包装機に代表される製袋包装機には、長尺の包材を筒状に曲成するためのフォーマが用いられる。
【０００３】
このフォーマは、図７に示したように、偏平な状態で送られてきた長尺の包材ｓをセーラー部６の曲面部分に沿わせつつチューブ部１を取囲ませるように曲成し、その上で、セーラー部６とチューブ部１が接合する稜線部９からチューブ部１の内面へと鋭角状に折込ませて、筒状に曲成するようにしたものである。
【０００４】
このため、セーラー部６の上面によって上向きに押し上げられた包材ｓは、稜線部９上で鋭角的に向きを変えて、ここから図示しないプルダウンベルトと内部に投入された被包装物とにより下向きの引張り力を受ける関係上、稜線部９の形状が正しくなかったり、あるいはこの部分に僅かな凹凸があって連続した曲線となっていなかったような場合には、この部分を通過する過程で包材ｓにシワが発生し、これがもとで、袋の面に縦の細い糸スジができて製品の外観を少なからず損ねてしまうといった不都合が生じる。
【０００５】
したがって、このようなフォーマは、通常、鋳造により成形した上、さらに稜線部９についてはマスター型を用いて精密にならい加工を施すようにしているが、これには熟練した作業者による長時間の作業が必要になって製作費がいたずらに嵩むほか、フォーマ毎にその形状がバラつきを有して互換性に乏しいものになるといった問題を有している。
【０００６】
しかもこの種のフォーマは、成形すべき袋のサイズ毎に揃える必要があり、また、縦シールの形状がフィンシールタイプであるかラップシールタイプであるか、縦シールの位置がスタンダードタイプであるかオフセットタイプであるか、縦シールの向きがスタンダードタイプであるかリバースタイプであるかによってオーバーラップさせる部分の巾や位置を変えなければならず、さらには、包材ｓの材質や厚みによって、セーラー部６の傾き角を変えなければならないなど、袋のサイズが同じでも仕様に応じて各種のフォーマーを揃える必要があって、これに要する費用も無視し得ないものになるといった問題を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、数値制御された工作機械を用いて、高精度に、しかも仕様に応じた各種のフォーマを安価にかつ自動的に製造することのできる新たな包装機用フォーマとその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明はこのような課題を達成するための包装機用フォーマとして、セーラー部とチューブ部の稜線接合部の展開曲線が、該稜線接合部の接線の変化割合が一定となる曲線として形成したものであり、またその成形方法として、セーラー部とチューブ部の稜線接合部の展開曲線を、袋のサイズと包材の材質及び厚さにより決まる係数を乗じた２次式として、かつこのセーラー部とチューブ部の巾方向寸法を、袋の巾方向寸法と、縦シール部の形状、位置及び方向により決まる寸法との加算値として入力した切断手段により、セーラー部とチューブ部をブランク材より切り出すとともに、これら両者を曲成して稜線接合部同士を接合して一体化するようにしたものである。
【０００９】
【実施例】
そこで以下に図示した実施例について説明する。
はじめに、フォーマーの基本的形状を示した図２と、チューブ部１とセーラー部６の各成形条件について示した図３をもとに、セーラー部６上に送り込まれてきた包材にシワ等を生じさせることなくこれを、チューブ部１の内周面に沿わせて円筒状に曲成させるための条件、つまりこれら両者が相接合する稜線Ｑに滑らかな連続性を持たせるとともに、連続した微係数をも持たせるような成形条件について説明する。
チューブ部１について
チューブ部１の半径ｒは、成形すべき袋のサイズにより決められ、袋（図５）の巾をＢとすると、
【数３】
0003546968.tif 000002
として表わされる。
【００１０】
また、稜線Ｑの最上部Ｏから最下部Ａまでのチューブ部１の軸線ζ方向の距離Ｈは、包材の材質やその厚さによって決められ、
ＯＰのη軸に対する傾きをθとすると、
ξ＝ＯＡ−ＰＡ・ｃｏｓθ
＝２ｒ（１−ｃｏｓ２  θ）
＝ｒ（１−ｃｏｓ２θ）    ‥‥（１）
η＝ＰＡ・ｓｉｎθ
＝２ｒ・ｓｉｎθ・ｃｏｓθ
＝ｒ・ｓｉｎ２θ          ‥‥（２）
また、ζ＝ｆ（θ）          ‥‥（３）
としてζをθの関数として表わす。
【００１１】
つぎに、稜線上の点Ｐの接線の変化割合いを一定にする設計条件として、まず、ベクトルに分解し、ζ−ξ平面投影上の傾きをα、ζ−η平面投影上の傾きをβとすると、
【数４】
0003546968.tif 000003
【数５】
0003546968.tif 000004
となる。
【００１２】
一方、Ｐ点での接線のξ−η平面に対する傾きをγとすると、設計条件から、
【数６】
0003546968.tif 000005
となり、これを定数ａとして積分すると、
ｔａｎγ＝ａθ                                  ‥‥（６）
但し、θ＝０でｔａｎγ＝０とする。
また、立体角の定義から、
【数７】
0003546968.tif 000006
から、
【数８】
0003546968.tif 000007
これに（４）（５）式を代入すると、
【数９】
0003546968.tif 000008
これを、ｆ（ｏ）＝０として積分すると、
ｆ（θ）＝ａγθ２                        ‥‥（１０）
ここで、
【数１０】
0003546968.tif 000009
であるから、
【数１１】
0003546968.tif 000010
となり、
【数１２】
0003546968.tif 000011
となる。これを（１０）式に代入すると、
【数１３】
0003546968.tif 000012
そして、Ａ−Ａ部で切り開いて展開し、座標変換して表わすと、
【数１４】
0003546968.tif 000013
となり、放物線で加工すれば稜線の傾きの変化割合を一定にすることができる。
【００１３】
ところで以上は、ξ−η平面の形状を円として説明したもので、計算は複雑になるが、この考えを長円形や楕円形にも適用することができる。
ここでξ−ζ平面に投影した稜線の形状は、（１３）式を（１）式に代入することによって得られ、
【数１５】
0003546968.tif 000014
ξをζで微分すると
【数１６】
0003546968.tif 000015
ここで、２θ→０とすると、
【数１７】
0003546968.tif 000016
から、
【数１８】
0003546968.tif 000017
となる。
【００１４】
セーラー部６について
図４に示したように、セーラー部６の中心軸ξから点０を通ってζ軸方向に包材が移動する場合、中心からずれるにしたがってセーラー部６の面を通過する距離が長くなる。
セーラー部６の面と稜線Ｑのなす角δは、その傾斜角をρとすると、
【数１９】
0003546968.tif 000018
実験的にはδを１１０°、つまり
【数２０】
0003546968.tif 000019
程度とするとよい結果が得られる。
【数２１】
0003546968.tif 000020
を（１４）に代入すると、
【数２２】
0003546968.tif 000021
したがって、稜線Ｑの最上部Ｏまでのセーラー部６の高さＨは、
【数２３】
0003546968.tif 000022
となる。
【００１５】
いま、代表的なセーラー部６の角度ρをπ／４とすると、
Ｈ＝０．２３３π２  ｒ
となって、標準化されたフォーマを設計することができる。
【００１６】
以上、総合して説明すると、
稜線Ｑのξ−ζ面への投影曲線は、（１）式より
【数２４】
0003546968.tif 000023
となり、０点での傾きは
【数２５】
0003546968.tif 000024
Ａ点での傾きはζ軸に平行で、またη−ζ面では、η軸に対して
【数２６】
0003546968.tif 000025
となる。
【００１７】
また稜線Ｑの傾きは、
【数２７】
0003546968.tif 000026
となって、θに関する一次式で表わされ、その変化は一定で包材にシワを発生させない。
【００１８】
展開曲線Ｒについては、
【数２８】
0003546968.tif 000027
と、Ｙに関する２次曲線となるため、包材の材質、厚みあるいは成形すべき袋のサイズに応じて係数Ｈ、ｒを決定すれば、ＮＣ加工機への連続したデータとして入力することができる。
【００１９】
一方、図２（ａ）に示したように、チューブ部１は筒状に曲成された上、その両側端に若干重ね合わせたオーバーラップ部分２が形成されるか、あるいは、図２（ｂ）に示したように、対向する左右一対の縦シールヒータによって合掌張りができるような偏平な部分３として形成され、当然のことながらこれらの部分２、３はシールの仕様により異なる。
【００２０】
他方、袋の縦シール部は図５に示したように、形状的には同図の▲１▼ーａ、▲１▼ーｂに示したようなフィンシールタイプとラップシールタイプがあり、フィンシールタイプは合掌張りとも呼ばれていて、包材の両側縁の内面同士を接着して一方に折畳む形式のものであり、ラップシールタイプは封筒張りとも呼ばれていて、包材の一方の側縁の内面を他方の側縁の表面に接着する形式のもので、これらは、接合部ｅの巾と位置を異にしている。
【００２１】
また、位置的な分類としては、同図の▲２▼ーａ、▲２▼ーｂに見られるようなスタンダードタイプとオフセットタイプがあって、スタンダードタイプが接合部ｅを袋の巾方向中央に位置させるものであるのに対し、オフセットタイプは、一方に側に折畳んだ際にその内側縁ｆか外端縁ｇのいずれかを袋の巾方向中央に位置させるもので、いずれのタイプを採るかによって、チューブ部１に送り込む包材の巾方向位置を変える必要がある。
【００２２】
またさらに、方向的な分類として同図の▲３▼ーａ、▲３▼ーｂに示したスタンダードタイプとリバースタイプは、合掌張りしたあとの折畳み方向の違いによるもので、このものも折畳みの向きにより側縁の位置が異なり、送り込みの際の包材の巾方向位置を変える必要がある。
【００２３】
したがって、成形すべきセーラー部６及びチューブ部１には、袋の形状や接合部の位置あるいは折畳み方向を指定することにより、これらの両側あるいは一側に設ける張出し部の巾等が決定される。
【００２４】
ところで図１は、数値制御型の炭酸ガスレーザ切断機を用い、かつ本発明方法をもとにして、ブランク材からセーラー部６とチューブ部１を切出す状態を示したものである。
【００２５】
すなわち、数値制御されたこの切断機には、セーラー２及びチューブ３の各接合部をなす上記展開曲線Ｒを連続的な曲線で切断するための２次式、つまり
【数２９】
0003546968.tif 000028
が入力され、また、袋のサイズや包材の材質、厚さに応じてチューブ部１の径ｒや展開曲線Ｒの軸Ｚ方向高さＨが係数として入力される。
【００２６】
そして、セーラー部６の裾部８とチューブ部１の筒部４には、成形すべき袋のサイズに応じて袋の巾Ｂの２倍の巾２Ｂの寸法が入力された上、これらの一側もしくは両側に、成形すべき袋の形状あるいは接着部の位置や方向に応じて設定される巾の張出し部Ｗの寸法が加算されて入力される。
【００２７】
このようにして所要のデータが入力されたレーザ切断機は、セーラー部６についてはその裾部８の一隅Ｍより、またチューブ部１については筒部４の一隅Ｎより、それぞれ矢印で示した方向に一筆書きでブランク材より切断し、他方、切断されたチューブ部１は円筒状に曲成された上、その上部の展開曲線Ｒ部分に若干の段差を設けるようにしてセーラー部６の展開曲線Ｒ部分を当接させて両者を溶接により一体化し、フォーマとして完成させる。
【００２８】
ところで、図６は、大型の袋を成形するためチューブを長円形となしたフォーマについての成形条件の一例を示したもので、中間の式は省略するが、
長円型の両端円弧部の各半径をｒ、該各円弧部間の距離をＬ、上記チューブの稜線の最高点から最低点までのチューブ軸心方向Ｚの高さをＨ１  、該チューブの径方向の軸線をＹとしたとき、上記切断手段に入力すべき展開曲線としての２次式は、
【数３０】
0003546968.tif 000029
となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、セーラー部とチューブ部の稜線接合部の展開曲線を、稜線接合部の接線の変化割合が一定となる２次曲線となしたので、セーラー部に送り込まれてきた包材を稜線上で滑らせながら、滑らかにチューブ部の内周面に沿わせてこれにシワ等を生じさせることなく筒状に曲成することができる。
【００３０】
しかも、袋のサイズと包材の材質等により決まる係数を乗じた２次式をもとにセーラー部とチューブ部の相接合する展開曲線部分を切断してゆくようにしたので、自動加工機に連続したデータの入力を可能にするとともに、セーラー部とチューブが接合する稜線の変化を一定となして、包材へのシワの発生を皆無にすることができる。
【００３１】
またさらに、袋のサイズに縦シール部の形状により決定される寸法を加算し、これをセーラー部とチューブの巾方向寸法データとして入力するようにしたので、上記した２次式データの入力とあいまって、互換性のある所要サイズのフォーマを何等の熟練を有することなく容易にかつ迅速に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は各ブランク材上で自動切断するセーラーとチューブを示した図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はいずれもフォーマーの基本形を示した図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）はチューブの稜線について示したξ−η図、ξ−ζ図、η−ζ図である。
【図４】（ａ）（ｂ）はチューブとセーラーの接合部について示したξ−η図、ξ−ζ図である。
【図５】袋の縦シール部について示したもので、▲１▼−ａ、▲１▼ｂはその形状、▲２▼−ａ、▲２▼−ｂはその位置、▲３▼−ａ、▲３▼−ｂはその向きをそれぞれ示したものである。
【図６】長円形フォーマの稜線の成形条件について示したξ−η図、ξ−ζ図、η−ζ図である。
【図７】包装機に用いられるフォーマの全容を示した斜視図である。
【符号の説明】
１  チューブ
６  セーラー
Ｒ  展開曲線
【図１】
0003546968.tif 000032
【図２】
0003546968.tif 000033
【図３】
0003546968.tif 000034
【図４】
0003546968.tif 000035
【図５】
0003546968.tif 000036
【図６】
0003546968.tif 000037
【図７】
0003546968.tif 000038