(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波シール装置を交換することなく、帯状シールのシール幅やシール強度といったシール特性について多様性のある帯状シールを実現することができる超音波シール装置を備えた包装機を提供する【解決手段】筒状包装材Ｆｔに対する横シール装置として適用されている超音波シール装置１に超音波シール動作をさせつつ、超音波シール装置１の超音波ホーン２とアンビル３を、移動装置によって横シールを交差する方向に移動させる。筒状包装材Ｆｔの送りは停止されているので、超音波シール装置１の移動によって筒状包装材Ｆｔとの相対的な移動が生じ、帯状シールのシール幅Ｓｗを変更することができる。移動途中に超音波シールの強さを変更することで、シールの強さをシール幅Ｓｗ方向に変更することができる。超音波シール装置１の超音波ホーン２とアンビル３のいずれか一方のみを移動装置によって移動させてもよい。【選択図】図２
2019026351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に帯状シール面を有する超音波ホーン、及び当該超音波ホーンに対向配置されており前記帯状シール面に対向する帯状受け面を有するアンビルを有しており、前記超音波ホーンと前記アンビルとの間に包装材を挟み込んだ圧力下で超音波を印加する超音波シール動作によって前記包装材に帯状の超音波シールを施す超音波シール装置、
前記超音波シール装置の前記超音波ホーンと前記アンビルのいずれか一方又は両方を、前記包装材に対して、前記帯状シール面及び前記帯状受け面の帯状に延びる方向に対して直交交差するシール幅の方向に相対的に移動させる移動装置、及び
前記超音波シール装置による前記超音波シール動作と前記移動装置による前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動とを制御する制御装置
を備えており、
前記制御装置は、前記超音波ホーンと前記アンビルとの対向関係を維持しつつ前記超音波シール装置に前記超音波シール動作をさせながら、前記移動装置を制御して前記超音波ホーン又は前記アンビルを前記包装材に対して前記シール幅の方向に相対的に移動させること、
から成る超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項２】
前記包装材は長手方向に連続する帯状包装材であり、
前記包装機は、前記帯状包装材が前記超音波シール装置を前記シール幅の方向に一致する方向に通過するように、前記帯状包装材又は当該帯状包装材から成形された筒状包装材をその長手方向に沿う方向に送る包装材送り装置を更に備えており、
前記制御装置は、前記包装材送り装置と前記超音波シール装置との間を送られている前記帯状包装材又は前記筒状包装材に対してその長手方向に張力が作用する態様となるように、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の送りと前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動との方向及び速度を制御すること、
から成る請求項１に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項３】
前記制御装置は、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の送りを停止させている状態で、前記超音波シール装置の前記超音波シール動作と、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの前記包装材送り装置から遠ざかる方向の移動とを制御しており、
前記包装機は、前記帯状包装材又は前記筒状包装材を間欠的に送るときの停止中に、前記超音波シール装置が前記超音波シール動作をする間欠動作型包装機として作動すること、
から成る請求項２に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項４】
前記制御装置は、包装すべき製品の包装の順次進行に伴う前記帯状包装材又は前記筒状包装材の主送りとしたときに、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の前記主送りの方向に対して順方向又は逆方向に送る間に、前記超音波シール装置の前記超音波シール動作と、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動とを制御すること、
から成る請求項２に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項５】
前記包装材送り装置は前記超音波シール装置よりも前記帯状包装材又は前記筒状包装材の前記主送りの上流側に配置されており、
前記制御装置は、前記超音波シール装置による前記超音波シール動作中に、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の送りを前記主送りの方向に対して逆方向とするとともに、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動を停止又は前記主送りの方向に対して順方向送りとする制御をすること、
から成る請求項４に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項６】
前記包装材送り装置は前記超音波シール装置よりも前記帯状包装材の前記主送りの上流側に配置されており、
前記制御装置は、前記超音波シール装置の前記超音波シール動作中に、前記包装材送り装置による前記帯状包装材の送りを前記主送りとするとともに、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動を前記帯状包装材の前記主送りよりも速い送りとする制御をしており、
前記包装機は、前記帯状包装材を連続的な前記主送りとして送るときに、前記超音波シール装置が前記超音波シール動作をする連続動作型包装機として作動すること、
から成る請求項４に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項７】
前記包装機は、前記帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマ、及び前記略筒状包装材の両側縁部分にシールを施して前記筒状包装材に形成する縦シール装置を備える製袋充填包装機であり、
前記包装材送り装置は、前記筒状包装材をその長手方向に送る送り装置であり、
前記超音波シール装置は、前記製袋充填包装機において、前記筒状包装材に横シールを施す横シール装置として適用されていること、
から成る請求項２〜６のいずれか一項に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項８】
前記超音波ホーンと前記アンビルとがともに前記移動装置によって移動される場合には前記超音波ホーン又は前記アンビルの前記先端面のいずれか一方に、また前記超音波ホーンと前記アンビルの一方のみが前記移動装置によって移動される場合には当該移動される前記超音波ホーン又は前記アンビルの前記先端面に、帯状に延びる方向に沿って一条又は複数条の凸条が形成されており、前記凸条の先端と、前記凸条が形成されない前記超音波ホーンの前記帯状シール面又は前記アンビルの前記帯状受け面とが、前記超音波シール動作時に前記対向関係を取ること、
から成る請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項９】
前記超音波ホーンの前記帯状シール面又は前記アンビルの前記帯状受け面には、前記シール幅の中央部に、帯状に延びる方向に沿って、前記帯状包装材又は前記筒状包装材を切断するカッタ機構のカッタ刃を収容し且つ当該カッタ刃が動作するのを許容する溝が形成されていること、
から成る請求項８に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記超音波シール装置の前記圧力の大きさと前記超音波の強さを制御可能であり、
前記制御装置は、前記移動装置と前記超音波シール装置とを制御して、前記超音波ホーン又は前記アンビルが前記シール幅の方向に移動する中で、前記超音波シール装置の前記圧力及び前記超音波の強さを変更すること、
から成る請求項１〜９のいずれか一項に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記シール幅の両幅端近傍でのシール強さを弱くし、前記シール幅の中央部でのシール強さを強くする制御を行うこと、
から成る請求項１０に記載の超音波シール装置を備えた包装機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波ホーンとこれに対向配置されたアンビルとを有しており、前記超音波ホーンと前記アンビルとの間に重ね合わせ状態で送り込まれる包装材に加圧状態で超音波を印加することにより、前記包装材に超音波シールを施す超音波シール装置を備えた包装機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、包装物を収容する包装材のシールとして、包装材の重なり部分にスポット状のシールをするスポットシール手段がある。スポットシール手段と包装材が相対的に移動をすることで、包装材に線状のシールを施すことができる。
【０００３】
スポットシール手段としては、高周波電気等の電気的な手段もあるが、包装材が熱可塑性樹脂である場合には、熱可塑性樹脂材に微細な超音波振動と圧力を加えることで熱可塑性樹脂材を瞬時に溶融して接合する超音波溶着によるシール手段がある。超音波溶着（シール）装置は、電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換し、当該振動と同時に圧力をかけることにより２つの熱可塑性樹脂材の接合面に強力な摩擦熱を発生させ、樹脂を溶融し結合させるものである。超音波シール装置は、シール時に超音波を発振する超音波ホーンと、熱可塑性樹脂材を挟み込んで超音波ホーンに対して圧力を以て強く押し当てられるアンビルを備えている。
【０００４】
帯状の包装材から筒状の包装材を経て袋を作製しながら当該袋に茶葉等の充填物を充填してティーバッグのような袋包装体を製造する製袋充填包装機であって、筒状の包装材を横断方向にシールする横シール手段として超音波シール装置を用いた製袋充填包装機が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている超音波シール装置は、スポット状の超音波ホーンと、これに包装材を挟んで対向配置されたスポット状のアンビルとを備えており、これら超音波ホーンとアンビルが偏平とされた筒状の包装材を横断方向に移動して線状の横シールを形成している。なお、この製袋充填包装機においては、帯状の包装材の縁部をシールして筒状の包装材を成形する縦シール手段としても、超音波シール装置が用いられている。
【０００５】
帯状の包装材を筒状に成形しながら横シールを施し、内部に包装すべき製品を収容した袋包装体を製造する製袋充填包装機であって、シール端面が横に細長いバー状の超音波シーラを用いて筒状の箔帯に横シールを施す包装機も、既に提案されている（特許文献２参照）。この包装機においては、横に細長いバー状のホーンとアンビルとを有する超音波溶接装置で筒状の箔帯に対する横シールを行っている。袋の底部を幅方向中間の位置において縦長の板状の成形片で折り込み、折り込んだ袋底部を更に超音波溶接装置の工具（ホーン）と対向保持体（アンビル）との間で挟み込んで溶接することで、折込み（ガセット）のある袋底部を形成している。帯状包装材である箔帯を成形肩部（フォーマ）によって詰込管（充填筒）の周囲に略筒状に成形された箔帯を詰込管の側方に配置された移送ベルトで引き送りする間に当該箔帯を封筒状に溶接する縦シールについても、箔帯の重なり合う縁を超音波溶接装置の工具（ホーン）で溶接している。
【０００６】
更に、筒状包装材の全幅を超える長さを有しており筒状包装材を間において対向配置された一対の金属製ブロックを備える超音波シール装置で筒状包装材に横シールを施す製袋充填包装機が提案されている（特許文献３参照）。この製袋充填包装機においては、一方のブロックは振動子を内蔵するホーンであり、他方のブロックはホーンからの振動を受けるアンビルであり、両ブロックは、駆動装置によって互いに離間する方向と互いに当接する方向に開閉動作される。超音波シールの後流側には所定の距離（袋長さ相当の距離）をおいて、一対のブロックを備える切断装置が配設されている。
【０００７】
これらの包装機、特に製袋充填包装機において、筒状包装材に横シールを施す超音波シール装置は、特定の袋包装体の設計に応じて決められる一定のシール幅（横方向に交差する包装材の送り方向で見たシール幅）や一定のシール強度を持つというように、一定且つ一様なシール性能を示せればよく、シールの多様性については元来、必要性はないものとして認識されている。製造すべき袋包装体が異なれば、それに応じて超音波シール装置の仕様も異なるものになるので、超音波シール装置の全体又はその主要部品が一般には交換される。したがって、製造すべき袋包装体に応じて超音波シール装置に関する交換作業が必要になり、その交換作業自体のみならず交換後にも微妙な調整や試行運転を要すること等に起因して、包装機の稼働効率が低下することが避けられない、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−７９５３６号公報
【特許文献２】特開昭５６−４５２９号公報
【特許文献３】特開２０１７−７１４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、筒状包装材に対する横シールのような帯状シールを包装材に施す帯シール手段として超音波シール装置を備えている包装機においては、当該帯状シールのシール幅やシール強度といったシール特性が設定変更される場合であっても、こうした変更に対して、包装機として超音波シール装置を交換することなく、同じ超音波シール装置を用いて対応可能とする点で、解決すべき課題がある。
【００１０】
この発明の目的は、帯状シールを包装材に施す帯シール手段として超音波シール装置を備えている包装機において、超音波シール装置を交換することなく、帯状シールのシール幅やシール強度といったシール特性について多様性のある帯状シールを実現することができる超音波シール装置を備えた包装機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による超音波シール装置を備えた包装機は、先端に帯状シール面を有する超音波ホーン、及び当該超音波ホーンに対向配置されており前記帯状シール面に対向する帯状受け面を有するアンビルを有しており、前記超音波ホーンと前記アンビルとの間に包装材を挟み込んだ圧力下で超音波を印加する超音波シール動作によって前記包装材に帯状の超音波シールを施す超音波シール装置、前記超音波シール装置の前記超音波ホーンと前記アンビルのいずれか一方又は両方を、前記包装材に対して、前記帯状シール面及び前記帯状受け面の帯状に延びる方向に対して直交交差するシール幅の方向に相対的に移動させる移動装置、及び前記超音波シール装置による前記超音波シール動作と前記移動装置による前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動とを制御する制御装置を備えており、前記制御装置は、前記超音波ホーンと前記アンビルとの対向関係を維持しつつ前記超音波シール装置に前記超音波シール動作をさせながら、前記移動装置を制御して前記超音波ホーン又は前記アンビルを前記包装材に対して前記シール幅の方向に相対的に移動させること、から成っている。
【００１２】
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、制御装置によって超音波シール装置に超音波シール動作をさせるとき、帯状シール面を有する超音波ホーンと帯状受け面を有するアンビルとの間に挟み込まれた包装材は、その挟込みの圧力下で超音波ホーンからの超音波が印加されることにより摩擦熱で溶着され、帯状にシールが施される。制御装置が移動装置を制御することによって、超音波シール装置に超音波シール動作をさせつつ、超音波シール装置を包装材に対して帯状シール面及び帯状受け面の帯状に延びる方向に対して直交交差する方向に相対的に移動させることで、包装材に施される帯状シールのシール幅を変更することができる。超音波ホーンとアンビルのいずれかのみを移動させるときは、移動しない方の部品の帯状シール面又は帯状受け面は幅広に構成されており、超音波ホーンとアンビルとの対向関係が維持される範囲で移動させることになる。また、超音波ホーンとアンビルの両方を移動させるときは、帯状シール面及び帯状受け面を幅広に構成する必要はなく、両方の移動量を同じにして対向関係を維持しつつ移動させることが好ましい。同じ超音波シール装置で、超音波シール装置の超音波ホーンとアンビルの形状を変更（具体的には超音波ホーンとアンビルの部品交換）することなく、狭いシール幅の帯状シールから広いシール幅までの任意のシール幅を持ち、また超音波強さを変更することでシール強さを変更可能な、超音波による帯状シールを実現することができる。
【００１３】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記包装材は長手方向に連続する帯状包装材であり、前記包装機は、前記帯状包装材が前記超音波シール装置を前記シール幅の方向に一致する方向に通過するように、前記帯状包装材又は当該帯状包装材から成形された筒状包装材をその長手方向に沿う方向に送る包装材送り装置を更に備えており、前記制御装置は、前記包装材送り装置と前記超音波シール装置との間を送られている前記帯状包装材又は前記筒状包装材に対してその長手方向に張力が作用する態様となるように、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の送りと前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動との方向及び速度を制御すること、ができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、長手方向に連続する帯状包装材又は当該帯状包装材から成形された筒状包装材（以下、「包装材」という。「発明の効果」までの記載において同じ）は、包装材送り装置によってその長手方向に沿う方向に送られ、包装材が超音波シール装置を通過する際には、超音波シール装置をシール幅の方向に一致する方向に通過する。制御装置は、包装材送り装置による包装材の送りと移動装置による超音波シール装置の超音波ホーン又はアンビルの移動との方向及び速度を制御することで、包装材送り装置と超音波シール装置との間を送られている包装材に対してその長手方向に張力を作用させつつ、超音波シール装置に超音波シール動作をさせるので、当該超音波シール動作の際に包装材にはシワが発生するのを防止することができる。
【００１４】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記制御装置は、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の送りを停止させている状態で、前記超音波シール装置の前記超音波シール動作と、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの前記包装材送り装置から遠ざかる方向の移動とを制御しており、前記包装機を、前記帯状包装材又は前記筒状包装材を間欠的に送るときの停止中に、前記超音波シール装置が前記超音波シール動作をする間欠動作型包装機として作動させることができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、制御装置は、包装材送り装置を制御して包装材の送りを停止させている状態で、超音波シール装置を制御して超音波シール動作をさせるとともに、移動装置を制御して超音波シール装置の超音波ホーン又はアンビルを包装材送り装置から遠ざかる方向に移動させるので、包装機は、包装材の間欠的な送りの停止中に、超音波シール装置が超音波シール動作をする間欠動作型包装機として作動することになり、しかも、超音波シールによるシール幅やシール強さを可変としつつ、包装材を緊張状態としその状態で包装材に超音波シールを施すことで包装材にはシワが発生するのを防止することができる。
【００１５】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記制御装置は、包装すべき製品の包装の順次進行に伴う前記帯状包装材又は前記筒状包装材の主送りとしたときに、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の前記主送りの方向に対して順方向又は逆方向に送る間に、前記超音波シール装置の前記超音波シール動作と、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動とを制御することができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、制御装置は、包装材送り装置を制御して、包装材を停止させるのではなく、包装の順次進行に伴う包装材の主送りの方向に対して同じ方向又は逆方向に包装材を送り、超音波シール装置を制御してその移動する包装材に対して超音波シール動作をさせるとともに、移動装置を制御して超音波シール装置の超音波ホーン又はアンビルを移動させる。包装材を送る方向と移動装置が移動する方向は、包装材送り装置と超音波シール装置との間の包装材を緊張状態として超音波シールの際にシワが発生するのを防止する方向の組合せに選定される。
【００１６】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記包装材送り装置は前記超音波シール装置よりも前記帯状包装材又は前記筒状包装材の前記主送りの上流側に配置されており、前記制御装置は、前記超音波シール装置による前記超音波シール動作中に、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の送りを前記主送りの方向に対して逆方向とするとともに、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動を停止又は前記主送りの方向に対して順方向送りとする制御をすることができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、包装材送り装置は包装材の主送りの上流側に配置され、超音波シール装置は当該主送りの下流側に配置される。制御装置は、超音波シール装置を制御して超音波シール動作をさせている中で、包装材送り装置を制御して包装材の送りを主送りの方向に対して逆方向とする、即ち、包装材の送りを戻す方向に送るとともに、移動装置を制御して超音波シール装置の超音波ホーン又はアンビルを停止させるか又は主送りの方向に対して順方向送りとするので、超音波シールによるシール幅やシール強さを可変としつつ、上流側の包装材送り装置と下流側の超音波シール装置との間の包装材を緊張状態としその状態で包装材に超音波シールを施すことで包装材にはシワが発生するのを防止することができる。
【００１７】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記包装材送り装置は前記超音波シール装置よりも前記帯状包装材又は前記筒状包装材の前記主送りの上流側に配置されており、前記制御装置は、前記超音波シール装置の前記超音波シール動作中に、前記包装材送り装置による前記帯状包装材又は前記筒状包装材の送りを前記主送りとするとともに、前記移動装置による前記超音波シール装置の前記超音波ホーン又は前記アンビルの移動を前記帯状包装材又は前記筒状包装材の前記主送りよりも速い送りとする制御をしており、前記包装機は、前記帯状包装材又は前記筒状包装材を連続的な前記主送りとして送るときに、前記超音波シール装置が前記超音波シール動作をする連続動作型包装機として作動することができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、包装材送り装置は包装材の主送りの上流側に配置され、超音波シール装置は当該主送りの下流側に配置される。制御装置は、超音波シール装置を制御して超音波シール動作をさせている中で、包装材送り装置を制御して包装材の送りを主送りとするとともに、移動装置を制御して超音波シール装置の超音波ホーン又はアンビルを主送りよりも速い送りとするので、包装機は、包装材を連続的な主送りとして送るときに超音波シール装置が超音波シール動作をする連続動作型包装機として高速作動することになり、超音波シールによるシール幅やシール強さを可変としつつ、上流側の包装材送り装置と下流側の超音波シール装置との間の包装材を緊張状態としその状態で包装材に超音波シールを施すことで包装材にはシワが発生するのを防止することができる。
【００１８】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記包装機は、前記帯状包装材を略筒状包装材に曲成するフォーマ、及び前記略筒状包装材の両側縁部分にシールを施して前記筒状包装材に形成する縦シール装置を備える製袋充填包装機であり、前記包装材送り装置は、前記筒状包装材をその長手方向に送る送り装置であり、前記超音波シール装置は、前記製袋充填包装機において、前記筒状包装材に横シールを施す横シール装置として適用されている、とすることができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、包装機が製袋充填包装機であるので、帯状包装材を筒状包装材に形成しながら、包装すべき製品を筒状包装材内に充填して、筒状包装材から作製される袋内に収容し、横シール装置として適用されている超音波シール装置によって筒状包装材を横方向に超音波シールすることで、製品を高速な包装速度で袋包装することができる。
【００１９】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記超音波ホーンと前記アンビルとがともに前記移動装置によって移動される場合には前記超音波ホーン又は前記アンビルの前記先端面のいずれか一方に、また前記超音波ホーンと前記アンビルの一方のみが前記移動装置によって移動される場合には当該移動される前記超音波ホーン又は前記アンビルの前記先端面に、帯状に延びる方向に沿って一条又は複数条の凸条が形成されており、前記凸条の先端と、前記凸条が形成されない前記超音波ホーンの前記帯状シール面又は前記アンビルの前記帯状受け面とが、前記超音波シール動作時に前記対向関係を取るとすることができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、超音波ホーンとアンビルとがともに移動装置によって移動される場合には、どちらか一方の帯状の先端面に当該帯状に延びる方向に沿って一条又は複数条の凸条を形成することができる。超音波ホーンとアンビルの一方のみが移動装置によって移動される場合には当該移動される超音波ホーン又はアンビルの帯状に先端面に当該帯状に延びる方向に沿って一条又は複数条の凸条を形成することができる。凸条の先端と、凸条が形成されない超音波ホーンの帯状シール面又はアンビルの帯状受け面（凸条の先端よりもシール幅方向に広い）とは、超音波シール動作時に移動装置によって超音波ホーン又はアンビルがシール幅方向に広く移動しても、互いの対向関係を維持することができる。
【００２０】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記超音波ホーンの前記帯状シール面又は前記アンビルの前記帯状受け面には、前記シール幅の中央部に、帯状に延びる方向に沿って、前記帯状包装材又は前記筒状包装材を切断するカッタ機構のカッタ刃を収容し且つ当該カッタ刃が動作するのを許容する溝を形成することができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、超音波シール装置に包装材を切断するカッタ機構を組み込み、超音波ホーンの帯状シール面又はアンビルの帯状受け面にカッタ機構のカッタ刃を収容し且つ当該カッタ刃が動作するのを許容する溝を形成しているので、超音波シール装置が超音波シール動作をするときに、カッタ機構を作動させて包装材を横方向に切断することができる。
【００２１】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記制御装置は、前記超音波シール装置の前記圧力の大きさと前記超音波の強さを制御可能であり、前記制御装置は、前記移動装置と前記超音波シール装置とを制御して、前記超音波ホーン又は前記アンビルが前記シール幅の方向に移動する中で、前記超音波シール装置の前記圧力及び前記超音波の強さを変更することができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、制御装置が移動装置を制御して超音波ホーン又はアンビルをシール幅の方向に移動させる中で、超音波シール装置を制御して圧力及び超音波の強さを変更する制御をすることで、包装材に施される超音波シールにおいて、シール幅方向の位置に応じてシール強さを変化させるというシール多様性を持たせることができる。
【００２２】
この超音波シール装置を備えた包装機において、前記制御装置は、前記シール幅の両幅端近傍でのシール強さを弱くし、前記シール幅の中央部でのシール強さを強くする制御を行うことができる。
この超音波シール装置を備えた包装機によれば、シール幅の両幅端近傍でのシール強さが弱いので、超音波シールを施す際に包装材が切れることがない。また、シール幅の中央部でのシール強さが強くされるので、包装の密閉効果を高く保つことができる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明による超音波シール装置を備えた包装機によれば、制御装置によって超音波シール装置に超音波シール動作をさせるとき、帯状シール面を有する超音波ホーンと帯状受け面を有するアンビルとの間に挟み込まれた包装材は、その挟込みの圧力下で超音波ホーンからの超音波が印加されることで摩擦熱によって溶着され、帯状にシールが施される。制御装置が移動装置を制御することによって、超音波シール装置に超音波シール動作をさせつつ、超音波シール装置を包装材に対して帯状シール面及び帯状受け面の帯状に延びる方向に対して直交交差する方向に相対的に移動させることで、包装材に施される帯状シールのシール幅を変更することができる。一般に超音波シールによって幅の広いシールを得るには、シール面積が大きくなるので超音波の最大エネルギーの値を大幅に上げる必要があるが、本超音波シール装置は包装材に対して相対移動するので、シール中に包装材に接触している幅は狭いもので充分となり、狭いシール面積を超音波シールしているのと同じ条件になる。その結果、シールに必要な最大エネルギー値を抑えることができ、超音波シール装置に過大な能力を要求する必要がなくなるので、全体として包装機の製造コストや運転コストを低減することができる。更に、同じ超音波シール装置で、超音波シール装置の超音波ホーンとアンビルの形状を変更（具体的には超音波ホーンとアンビルの部品交換）することなく、狭いシール幅から広いシール幅までの任意のシール幅を持ち、また超音波強さを変更することでシール強さが変更可能であり、シール特性について多様性のある帯状シールを実現することができる超音波シール装置を備えた包装機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明による包装機に備わる超音波シール装置の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、図１に示す超音波シール装置の要部を拡大して示す部分図である。
【図３】図３は、本発明による包装機に備わる制御装置の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、包装材の送りと超音波シール装置の移動を説明する図である。
【図５】図５は、シール幅方向にシール強度に変化を持たせた場合のシール特性の概略を説明する図である。
【図６】図６は、移動装置の一例を示す図である。
【図７】図７は、本発明である超音波シール装置を備えた包装機の一例として示す縦型製袋充填包装機の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明による超音波シール装置を備えた包装機の実施例を説明する。図１は、包装機に備わる超音波シール装置の一例を示す図であって、図２はその超音波シール装置の要部を拡大して示す部分図である。横シール装置として超音波シール装置が適用される包装機それ自体は、図７に一例として示す縦型製袋充填包装機のような包装機であってよい。
【００２６】
図７は縦型製袋充填包装機の一例を示す斜視図である。図７に示す製袋充填包装機５０においては、包装物である製品（この例の場合、多数の小物品からなるが、これに限られない）Ｐを投下するため、充填筒５１が縦に配置されている。製品Ｐは、上方から充填筒５１の内部を通じて筒状包装材Ｆｔ内に投下される。充填筒５１の上部において、製袋充填包装機のフォーマであって、充填筒５１が内部を貫通するように設けられている製筒フォーマ５２は、通過する帯状包装材Ｆｗの両側縁部分ｆｅ，ｆｅを引き寄せることで、帯状包装材Ｆｗを充填筒５１の外周面を取り囲むように略筒状に曲成する。略筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗは、製筒フォーマ５２と充填筒５１との間の隙間から充填筒５１に沿って下方へ送り出される。
【００２７】
筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗは、充填筒５１に沿って送られるときに縦シール装置である縦ヒートシーラ５３によって筒状包装材Ｆｔに成形される。縦ヒートシーラ５３は、製筒フォーマ５２の下方で且つ充填筒５１の側方に充填筒５１に沿ってバー状に平行に延びるように配置されていて且つ互いに接離可能な縦ヒートシールバー５４ａ，５４ｂを備えている。縦ヒートシールバー５４ａ，５４ｂは、内部にヒータを有するバーヒータ構造に構成されている。縦ヒートシールバー５４ａ，５４ｂは、略筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗの互いに重なる長手方向の側縁部分ｆｅ，ｆｅを挟み付けたときに両縁部を熱溶着して縦シール部分Ｓｃを形成する。帯状包装材Ｆｗは、縦シール装置によって筒状包装材Ｆｔに成形され、充填筒５１の先端から送り出される。
【００２８】
充填筒５１の側方において、充填筒５１の周方向に縦ヒートシーラ５３とは直角方向に隔置した位置、即ち、充填筒５１の直径方向に相反対した位置に、筒状包装材Ｆｔを紙送りするため、同じ構造が対称配置されて成る包装材送り装置５５，５５が設けられている。両包装材送り装置５５，５５は、それぞれが筒状包装材Ｆｔを充填筒５１の外面との間に挟み込み且つ充填筒５１の外面に向って適宜の手段で且つ適度な圧力で押しつけており、通常の包装の進行とともに互いに同期して駆動されるとき、筒状包装材Ｆｔを充填筒５１に沿って下方へ紙送りする。
【００２９】
各包装材送り装置５５は、図示しないサーボモータによって駆動される駆動側プーリ５７と、駆動側プーリ５７と対に設けられた従動側プーリ５８と、駆動側プーリ５７及び従動側プーリ５８とに巻き掛けられたタイミングベルト５９とを有する公知の構造のものであってよい。サーボモータは、任意のタイミングで作動可能であり、応答性が良好で且つ精度良く送り量を制御可能なパルスモータである。タイミングベルト５９は、内側に駆動側プーリ５７及び従動側プーリ５８と噛み合う噛み合い歯を有しており、外側は筒状包装材Ｆｔに対して大きな摩擦力を生じる材料で形成された層を備えていて、ベルトに沿って多数の吸引孔が形成された吸引ベルトとすることができる。
【００３０】
帯状包装材Ｆｗを巻き取った包装材ロールＦｒから繰り出された帯状包装材は、幾つかの案内ローラ６０の周りを誘導されて製筒フォーマ５２に送られる。供給途上に上下方向に移動可能なダンサーローラ６１が配置されており、ダンサーローラ６１は、帯状包装材Ｆｗに生じる弛みを吸収すると共に自身の重みによって帯状包装材Ｆｗに適度の張力を与えつつ帯状包装材Ｆｗを蓄える貯留部となっている。包装材送り装置５５，５５は、その作動により、帯状包装材Ｆｗを引っ張って、包装材ロールＦｒから繰り出して製筒フォーマ５２を通過させる。なお、帯状包装材Ｆｗの送り制御を行なうため、帯状包装材Ｆｗに一定間隔を置いて印刷されているレジマーク等の基準マークを検出するマークセンサ６２ａ等の各種センサが、製筒フォーマ５２の上流側において帯状包装材Ｆｗの供給途中に配置されている。また、帯状包装材Ｆｗに印字をするプリンタ６２ｂを、帯状包装材Ｆｗの供給途中に配置することができる。
【００３１】
充填筒５１の先端に繰り出された筒状包装材Ｆｔには、通常、先行する包装サイクルにおいて横シールが施されているので、筒状包装材Ｆｔには先行して作製された袋Ｂの頭部及び後続の袋Ｂの底部となるべき横シール部分Ｓｅ，Ｓｅが既に形成されている。この状態で一包装体の長さ、即ち、充填量に応じて予め定められた送り量だけ、包装材送り装置５５，５５によって筒状包装材Ｆｔが順方向（この例では下方向）に送られる。筒状包装材Ｆｔのこの送りに合わせて、充填筒５１を通じて製品Ｐが充填され、製品Ｐは底部に横シール部分Ｓｅが形成されている筒状包装材Ｆｔ内に収容される。
【００３２】
充填筒５１の下端よりも下方の位置に、横シール装置６３が設けられている。横シール装置６３は、対向して配置された一対の横シールブロック６４ａ，６４ｂから成る。図示されている横シールブロック６４ａ，６４ｂは内部にヒータを備えていて互いに同期して接近又は離間するように往復動可能なシールブロックであり、したがって横シール装置６３はヒートシール装置である。シールブロック６４ａ，６４ｂが筒状包装材Ｆｔを挟みつけると、筒状包装材Ｆｔは互いに溶着されて横シール部分Ｓｅが形成され、製品Ｐが内部に収容された袋包装体Ｂｐが製造される。横シールとタンミングを合わせて、筒状に曲成された帯状包装材Ｆｗに対して縦ヒートシールが施され、次の包装サイクルの準備が行なわれる。横ヒートシーラ６３にはカッタ機構を組み込むことができ、横シールとタイミングを合わせてカッタ機構のカッタによって袋包装体Ｂｐが筒状包装材Ｆｔから切断される。本発明による包装機に備わる超音波シール装置は、横シール装置６３に代えて適用することができる。なお、包装機は、図示されたような縦型製袋充填包装機に限ることはなく、横型製袋充填包装機でもよいし、個々に繰り出される袋の開口をシールする袋包装機であってもよい。
【００３３】
図１に示すように、超音波シール装置１は、図７に示す縦型製袋充填包装機５０の横シール装置６３に代えて適用されるものであり、縦送りされる筒状包装材Ｆｔを前後方向に挟み込み可能な超音波ホーン２とその受けとしてのアンビル３とを備えている。超音波ホーン２は、一般的に、電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換するセラミック製の圧電素子を備えたコンバータ２ａと、超音波振動を増幅するブースタ２ｂと、機械的振動の共鳴体としてのホーン２ｃとを備えている。アンビル３は、超音波ホーン２のホーン２ｃとの間で挟込み圧力が掛けられた状態で筒状包装材Ｆｔを間に挟んで、ホーン２ｃから発射された超音波を受け、筒状包装材Ｆｔに振動エネルギーを与えて、摩擦熱によりシールを施す。
【００３４】
超音波シール装置１が横シール装置として作動する際、超音波シールが施される筒状包装材Ｆｔの部分は、シール部分にシワが発生しないように、弛みのない引っ張り状態で超音波シールするのが好ましい。充填筒の下端には、通常、筒状包装材を内部から横方向外側に向って突っ張る一対のばね棒が設けられているので、超音波シール装置１が筒状包装材Ｆｔを挟み込むとき筒状包装材Ｆｔは偏平になっており、横断方向に弛みが生じることはない。超音波シール装置１が筒状包装材Ｆｔを挟み込むとき、筒状包装材Ｆｔの送り方向にも弛みが生じることがないように、包装材送り方向にも引っ張り状態とするのが好ましい。包装物である製品Ｐで充分な荷重が得られる場合には、そうした荷重によって、超音波シール装置１の位置における筒条包装材Ｆｔには包装材送り方向にも引っ張り状態とすることができる。製品で充分な荷重が得られない場合には、超音波シール装置１をその上流側に配設されている包装材送り装置と協働させるか、或いは超音波シール装置１の下流側に配設されていて、筒状包装材Ｆｔを全幅に渡って挟み込む、例えば、カッタ機構を内部に組み込んだ切断装置と協働させることで、包装材を引っ張り状態とすることができる。
【００３５】
超音波シール装置を備えた包装機には、制御装置が備わっている。図３に、本発明による包装機（図７に示す製袋充填包装機５０において横シール装置として超音波シール装置１を適用したものとする）に備わる制御装置の一例がブロック図として示されている。制御装置３０は、製袋充填包装機５０において、帯状包装材Ｆｗから次々に作製される袋Ｂ内に充填物である製品Ｐを順次充填し包装するために、製袋充填包装機５０を構成する各装置、即ち、縦シール装置５３、包装材送り装置５５，５５及び横シール装置６３を順次、タイミングを取って作動させる。そのため、制御装置３０は、帯状包装材Ｆｗ上のレジマーク等の基準マークを検出するマークセンサ６２ａからの検出信号の入力に応じて、縦シール装置５３、包装材送り装置５５，５５及び横シール装置６３（超音波シール装置１）を所定のタイミングを取りながら作動させている。
【００３６】
超音波シール装置１を備える包装機においては、超音波シールのシール幅Ｓｗやシール強さＳｓを変更する等の制御をするため、筒状包装材Ｆｔへの超音波シール位置を正確に割り出す精密な包装材送り制御と、超音波シールのシール強さの制御（超音波ホーンとアンビルとの接触圧力、超音波強さ及び接触時間の制御）を行っている。シール幅Ｓｗやシール強さＳｓは、ユーザの包装仕様に応じて入力設定装置３１からの入力設定（既にメモリ３２に登録されている幾つかの包装仕様から選択（更にその変更）することを含む）によって、最終的に製造されるべき袋包装体Ｂｐにおける超音波シール仕様として設定され、制御装置３０に入力される。
【００３７】
制御装置３０は、センサ６２ａの検出出力や入力設定装置３１からの入力設定を受けて、タイミングや動作諸量を演算する演算部３３、並びに演算部３３の演算結果を受けて縦シール装置５３の動作の制御を司る縦シール制御部３４、包装材送り装置５５，５５の動作の制御を司る包装材送り制御部３５、及び超音波シール装置１による超音波シール動作の制御を司る超音波シール制御部３６を備えている。超音波シール制御部３６は、更に、超音波シール幅の制御を司る超音波シール幅制御部３７、及び超音波シール装置１による超音波シール強さの制御を司る超音波シール強さ制御部３８を備えている。
【００３８】
超音波シール仕様のうち、シール幅Ｓｗは、入力設定装置３１での入力設定を受けて、制御装置３０の超音波シール幅制御部３７において、筒状包装材Ｆｔに対する超音波シール開始位置Ｐｓｓと超音波シール終了位置Ｐｓｅとを定めることで決定される。即ち、筒状包装材Ｆｔにおいて超音波シール開始位置Ｐｓｓと超音波シール終了位置Ｐｓｅとの位置間隔がシール幅となる。超音波シール開始位置Ｐｓｓと超音波シール終了位置Ｐｓｅとについては、詳細には、帯状包装材Ｆｗ上のレジマーク等の基準マークを検出するマークセンサ６２ａの検出時刻、入力設定装置３１で設定又は保存されているマークセンサ６２ａからの超音波シール装置１の設置位置までの包装材経路長さと袋包装体Ｂｐの袋長さ、単位時間当たりの袋包装体の製造個数（包装速度）、及び設定されたシール幅Ｓｗ等を参照して、マークセンサ６２ａによる基準マーク検出時からの包装材送り装置５５，５５による包装材送り量（筒状包装材の送り量）に基づいて、超音波シール装置１の筒状包装材Ｆｔに対する超音波シールの開始と終了の作動タイミングが算出される。算出された作動タイミングで超音波シール装置１が作動することで、筒状包装材Ｆｔの所定領域（超音波シール開始位置Ｐｓｓから超音波シール終了位置Ｐｓｅまで）に設定シール幅Ｓｗで超音波シールが施される。
【００３９】
設定された超音波シール仕様のうち、シール強さＳｓは、筒状包装材Ｆｔに対する超音波シール位置（超音波シール開始位置Ｐｓｓと超音波シール終了位置Ｐｓｅとの間における位置又は幅）と、そのときの超音波ホーン２とアンビル３間の接触圧力及び超音波ホーン２から出力される超音波強さ（更に必要であれば接触時間）とを定めることで制御される。筒状包装材Ｆｔに対するシール強さＳｓに応じた超音波シール位置は、シール幅Ｓｗの制御の場合に準じて制御される。超音波シール装置１が筒状包装材Ｆｔの所定の位置に到来したことに応じてシール強さを変更することで、シール幅Ｓｗ内におけるシール強さＳｓを設定シール仕様に合わせたものにすることができる。
【００４０】
以下、超音波シール装置が作動中に包装材の送りがない場合において、超音波シール装置の構成要素で移動可能とされたものを特定して、本発明による超音波シール装置を備えた包装機の実施例を説明する。図２は、図１に示す超音波シール装置の要部の拡大図であるが、超音波ホーン２とアンビル３の両方が移動する場合を示している。超音波シール装置１のホーン２ｃの先端部４は、挟み込まれて偏平となった筒状包装材Ｆｔの全幅を超える横長さを持っており、筒状包装材Ｆｔの送り方向（紙面縦下方向）の中央、即ち、上下方向の中間位置にはカッタ刃が入り込む溝６が形成されている。超音波シール装置１のアンビル３も、その先端の受け部５はホーン２ｃの先端部４と同じ横長さを持っており、上下方向の中間位置にはホーン２ｃの溝６に対応する溝７が形成されている。溝７内には、カッタ刃８を収容されている。超音波シール装置１がシール動作をして、超音波ホーン２がアンビル３に向って移動し筒状包装材Ｆｔを挟み込むとき、アンビル３の溝７内に収容されていたカッタ刃８が、シールされた筒状包装材Ｆｔを横切って、超音波ホーン２のホーン２ｃの溝６内に入り込み、筒状包装材Ｆｔを切断する。
【００４１】
超音波ホーン２のホーン２ｃの先端部４には、溝６を境に上下二つの横方向に細長く延びていて且つ互いに同様の形態をした平坦な帯状シール面９，１０が形成されている。また、アンビル３の先端の受け部５には、帯状シール面９，１０にそれぞれ対向して配置されており、溝７を境にして上下二条となって横方向に平行に延びていて且つ互いに大きさを含む断面形状が同じな凸条１１，１２が設けられている。凸条１１，１２は、断面半円形に形成されており、断面円弧状の端面が帯状受け面１３，１４となっている。帯状受け面１３，１４を断面円弧状とすることにより、アンビル３が筒状包装材Ｆｔに対して相対的にすべりをする際の摩擦抵抗を減らすことができる。超音波ホーン２とアンビル３が互いに接近するとき、帯状シール面９，１０はそれぞれ突条１１，１２の帯状受け面１３，１４に接近し、筒状包装材Ｆｔを圧力で以て挟み込み、超音波ホーン２の超音波発振によって筒状包装材Ｆｔに超音波シールを行う。アンビル３は、突条１１，１２の断面円弧状の先端で帯状シール面９，１０と対向するので、間に挟み込んだ筒状包装材Ｆｔに対して超音波を集中させることができる。図２に示す例では、アンビル３に凸条１１，１２を形成したが、アンビル３の受け部５を平坦な受け面に形成し、超音波ホーン２のホーン２ｃの先端部４に、断面円弧状の帯状シール面を持つ二条の凸条を形成してもよい。
【００４２】
図２において、超音波シール装置１が超音波シール開始時に占める位置（超音波シール開始位置Ｐｓｓ。本例では、溝６，７の中央位置で超音波シール装置１の位置とする）にあるときの超音波ホーン２とアンビル３が想像線で描かれている。超音波シールを開始してから、超音波ホーン２とアンビル３は互いの位置関係を変えることなく、筒状包装材Ｆｔに超音波シールを施しながら、実線で描かれている超音波シール終了位置Ｐｓｅまで移動する。このときの超音波シールの形成の様子が図４（ａ）に示されている。図４（ａ）に示すように、超音波シールの間、筒状包装材Ｆｔの主送り（包装袋の製造に伴う通常の送り速度；Ｖｆｍ＝０）も副送り（超音波シールに伴う特別の送り速度；Ｖｆｓ＝０）も停止されている。したがって、包装材送り速度Ｖｆ＝０となり、超音波シール装置１のみが移動装置によって移動され、そのときの超音波シール装置１が筒状包装材Ｆｔを挟み込んでシールをしながら移動する方向は、移動速度（代表的な移動速度）Ｖｕで示すように、製品の包装を実行する際の筒状包装材Ｆｔの主送り方向である下方方向である。超音波シール開始位置Ｐｓｓから超音波シール終了位置Ｐｓｅまでの距離が超音波シール幅Ｓｗとなる。このような超音波シール動作は、包装機が間欠包装動作をする包装機である場合に対応している。
【００４３】
筒状包装材Ｆｔは充填筒５１の周囲において包装材送り装置５５，５５によって圧力を掛けられた状態で挟まれており、包装材送り装置５５，５５が動作停止している状態では、筒状包装材Ｆｔは包装材送り装置５５，５５によって充填筒５１に対して移動しないように押さえられた状態にある。シール中の超音波シール装置１は、停止している筒状包装材Ｆｔに対してすべりながら相対的に移動可能である。超音波シール装置１が筒状包装材Ｆｔを挟み込んで下方へ移動するとき、包装材送り装置５５，５５は筒状包装材Ｆｔの引きずり下ろしに対して抵抗し且つ阻止するブレーキとなっている。移動する超音波シール装置１は、停止している筒状包装材Ｆｔに対して摩擦力によって下方に引っ張り力を付与し続けることで筒状包装材Ｆｔを緊張状態に置いて超音波シールを施すので、筒状包装材Ｆｔにシワを生じさせることがない。
【００４４】
筒状包装材Ｆｔの送りがない場合、即ち、筒状包装材Ｆｔが停止している状態で、超音波シール装置を移動させつつ超音波シール動作をさせるとき、超音波シール装置のうちアンビルのみを移動させることもできる。このときの超音波シールの形成の様子が図４（ｂ）に示されている。図４（ｂ）に示すように、超音波シール装置２１ｂの固定であって移動しない超音波ホーン２２ｂの平坦な先端面２４ｂの幅が、シール幅Ｓｗよりも広く形成されている。アンビル２３ｂの移動方向は、移動速度Ｖｕａで示すように下方向である。アンビル２３ｂの凸条２５ｂが超音波ホーン２２ｂの先端面２４ｂに対して筒状包装材Ｆｔを間に挟んで押圧されながら上の位置（超音波シール開始位置Ｐｓｓ）から下の位置（超音波シール終了位置Ｐｓｅ）まで移動することで、筒状包装材Ｆｔにはシール幅Ｓｗで超音波シールが施される。
【００４５】
筒状包装材Ｆｔの送りがない場合、即ち、筒状包装材Ｆｔが停止している状態で、超音波シール装置を移動させつつ超音波シール動作をさせるとき、超音波シール装置のうち超音波ホーンのみを移動させることもできる。このときの超音波シールの形成の様子が図４（ｃ）に示されている。図４（ｃ）に示すように、超音波シール装置２１ｃの固定であって移動しないアンビル２３ｃの平坦な先端面２４ｃの幅が、シール幅Ｓｗよりも広く形成されている。超音波ホーン２２ｃの移動方向は、移動速度Ｖｕｈで示すように下方向である。超音波ホーン２２ｃの凸条２５ｃがアンビル２３ｃの幅の広い先端面２４ｃに対して筒状包装材Ｆｔを間に挟んで押圧されながら上の位置（超音波シール開始位置Ｐｓｓ）から下の位置（超音波シール終了位置Ｐｓｅ）まで移動することで、筒状包装材Ｆｔにはシール幅Ｓｗで超音波シールが施される。包装材送り装置５５，５５と超音波シール装置２１ｃとの間にある筒状包装材Ｆｔは緊張状態となり、超音波シールが施される間、筒状包装材Ｆｔにはシワが生じるのを防止することができる。
【００４６】
更に、超音波シール装置が作動中に包装材の送りがある場合において、超音波シールを開始してから、超音波ホーン２とアンビル３は互いの位置関係を変えることなく、紙送りされている筒状包装材Ｆｔに超音波シールを施しながら超音波シール終了位置Ｐｓｅまで移動する。このときの超音波シールの形成の様子が図４（ｄ）に示されている。図４（ｄ）に示すように、筒状包装材Ｆｔの主送り（包装袋の製造に伴う下方向の所定の送り速度Ｖｆｍ）が行われているとともに、移動装置によって超音波シール装置１が超音波シール動作を行いながら下方向の所定の移動速度Ｖｕで送られる。移動速度Ｖｕは筒状包装材Ｆｔの送り速度Ｖｆｍよりも速い速度に設定されている。超音波シール装置１は、筒状包装材Ｆｔを挟み込んでシールをしながら移動装置によって筒状包装材Ｆｔの送り速度Ｖｆｍよりも速く下方向に移動するので、包装材送り装置５５，５５と超音波シール装置１との間にある筒状包装材Ｆｔは緊張状態となり、超音波シールが施される間、筒状包装材Ｆｔにはシワが生じるのを防止することができる。超音波シール開始位置Ｐｓｓから超音波シール終了位置Ｐｓｅまでの距離が超音波シール幅Ｓｗとなる。このような超音波シール動作は、包装機が連続包装動作をする包装機である場合に対応している。
【００４７】
超音波シール装置が移動装置によって移動されることなく超音波シール動作中であるときに、筒状包装材の送りを逆送りすることによっても、所定のシール幅を有する超音波シールを施すことができる。このときの超音波シールの形成の様子が図４（ｅ）に示されている。図４（ｅ）に示すように、超音波シール装置１は、超音波ホーン２とアンビル３が互いの位置関係を変えることなく且つ移動装置による送りは停止している（Ｖｕ＝０）。包装材送り装置５５，５５を主送りとは逆方向に移動させながら、超音波ホーン２とアンビル３との間に筒状包装材Ｆｔを間に挟みつつ超音波シール装置１に超音波シール動作をさせ、筒状包装材Ｆｔの上の位置（超音波シール開始位置Ｐｓｓ）から下の位置（超音波シール終了位置Ｐｓｅ）まで超音波シール装置１を通過させることで、筒状包装材Ｆｔにはシール幅Ｓｗで超音波シールが施される。超音波シール動作中、超音波シール装置１は筒状包装材Ｆｔの送りに対してブレーキとしての作用をするので、包装材送り装置５５，５５と超音波シール装置１との間にある筒状包装材Ｆｔは緊張状態となり、超音波シールが施される間、筒状包装材Ｆｔにはシワが生じるのを防止することができる。
【００４８】
図２に示す実施例では、シール強度について特段の変化をつけず幅方向に一様なシール強度であるとして説明したが、図５（ａ）に示すように、シール幅Ｓｗの中でのシール強度Ｓｓについて、幅中心部のシール強度を高くし、幅の両サイド限界近くでのシール強度を抑えるというように、幅方向にシール強度Ｓｓに変化を持たせることができる。幅中心部の強いシールによって袋内の密閉を保つことができ、両サイドの弱いシールによって、包装材の切れを少なくすることができる。また、図５（ｂ）に示すように、シール幅Ｓｗの中でのシール強度Ｓｓについて、幅方向に複数条の強いシールを施すこともできる（シール強度Ｓｓが二つのピークを持つものとして示す）。幅方向のシール強弱の位置は超音波シール装置１の筒状包装材Ｆｔに対する移動量によって定めることができ、シール強度Ｓｓは超音波シール装置１の加圧力と超音波強さ（振幅や周波数）によって定めることができる。
【００４９】
超音波シール装置１を移動させる移動装置は、例えば、図６に示されているような、横シール装置を駆動させる機構を用いることができる。移動装置は、昇降ガイドロッド４８，４８に支持されたステー４９上に載置されている昇降サーボモータ４１の駆動によってモータ軸４１ａがハ及びニの方向に回動するときに、昇降クランク機構４０のクランク動作によって、左右の開閉ブロック４０ａ，４０ｂが昇降ガイドロッド４８，４８に沿って昇降する構成となっている。横シール装置として適用されている超音波シール装置１の超音波ホーン２は、左右の開閉ブロック４０ａ，４０ｂを貫通する連結ロッド４５，４５の一方端に取り付けられているホーン側ブロック４３に対して流体アクチュエータ４２を介して連結されており、超音波シール装置１のアンビルは、連結ロッド４５，４５の他方端に取り付けられているアンビル側ブロック４４に支持されている。昇降サーボモータ４１の出力を昇降クランク機構４０のクランク動作に変換し、昇降クランク機構４０の動作によって左右の開閉ブロック４０ａ，４０ｂを昇降させることによって、超音波シール装置１を所定の方向に所定の量だけ移動させることができる。この例は、超音波ホーン２もアンビル３も昇降させる例であるが、超音波ホーン２のみ、或いはアンビル３のみを昇降させるように構成することにも適用できることは明らかである。なお、移動装置の移動量を精密に制御する必要がある場合には、昇降クランク機構４０の代わりに偏心軸を用いて回転を直線動作に変換する偏心変換機構を用いてもよい。また、超音波ホーン２とアンビル３とを互いに押し付ける押圧装置は、超音波シールの強さが押圧力にも依存しているので、圧力制御が容易な流体アクチュエータ４２を用いるのが好ましい。
【００５０】
以上、本発明による超音波シール装置を備えた包装機の実施例を説明したが、各実施例において、本願発明の技術的思想を変更しない範囲で種々の変更を施すことができる。例えば、超音波シール装置の超音波ホーンとアンビルの先端面に凸条が形成される場合、凸条の断面形状は円弧形状以外でも構わない。また、図４（ｂ）や図４（ｃ）に示したものでは、カッタ装置を特に組み込んでいないが、カッタは、図２に示すように超音波シール装置に組み込んでもよく、また、超音波シール装置の下流側にカッタ装置を単独で設けてもよい。更に、包装機は、縦型の製袋充填包装機を例に取って説明したが、超音波シール装置が包装すべき製品が投入又は送り込まれた筒状包装材を横方向に押し潰してシールをする横シール装置として適用されていればよく、横型の製袋充填包装機、或いはその他の袋やシートを超音波シールして製品を包装する包装機であっても適用可能であることは明らかである。
【００５１】
超音波シール動作の際に、包装材の送りを停止、主送りによる送り、或いは逆送りの例を説明したが、包装材を主送りさせている或いはさせていないにかかわらず、包装材には超音波シール装置の送りと協働する特別の送り（副送り）をさせても構わない。また、包装材の送りは、超音波シール装置よりも上流側にある充填筒５１と協働する包装材送り装置５５，５５としたが、これに代えて、超音波シール装置よりも下流側にあって、袋包装体を例えば形成されたばかりの横シール位置で挟み込んで引き下げる包装材送り装置であってもよい。超音波シール装置と包装材送り装置との間にある包装材を緊張状態に置きつつ、超音波シール装置が包装材と相対的に移動しながら当該包装材に超音波シールを施すことで、包装材にシワの発生を防止しつつ任意のシール幅や任意のシール強さで超音波シールを施すことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  超音波シール装置                  ２  超音波ホーン
２ａ  コンバータ                      ２ｂ  ブースタ
２ｃ  ホーン                          ３  アンビル
４  先端部                            ５  受け部
６  溝                                ７  溝
８  カッタ刃                          ９，１０  帯状シール面
１１，１２  凸条                      １３，１４  帯状受け面
２１ｂ，２１ｃ  超音波シール装置      ２２ｂ，２２ｃ  超音波ホーン
２３ｂ，２３ｃ  アンビル              ２４ｂ，２４ｃ  先端面
２５ｂ，２５ｃ  凸条
３０  制御装置                        ３１  入力設定装置
３２  メモリ                          ３３  演算部
３４  縦シール制御部                  ３５  包装材送り制御部
３６  超音波シール制御部              ３７  超音波シール幅制御部
３８  超音波シール強さ制御部
４０  昇降クランク機構                ４０ａ，４０ｂ  開閉ブロック
４１  昇降サーボモータ                ４１ａ  モータ軸
４２  流体アクチュエータ              ４３  ホーン側ブロック
４４  アンビル側ブロック              ４５，４５  連結ロッド
４８，４８  昇降ガイドロッド          ４９  ステー
５０  製袋充填包装機                  ５１  充填筒
５２  製筒フォーマ                    ５３  縦ヒートシーラ（縦シール装置）
５４ａ，５４ｂ  縦ヒートシールバー    ５５，５５  包装材送り装置
５７  駆動側プーリ        ５８  従動側プーリ      ５９  タイミングベルト
６０  案内ローラ                      ６１  ダンサーローラ
６２ａ  マークセンサ                  ６２ｂ  プリンタ
６３  横シール装置                    ６４ａ，６４ｂ  横シールブロック
Ｐ  製品                              Ｆｒ  包装材ロール
Ｆｗ  帯状包装材                      ｆｅ，ｆｅ  側縁部分
Ｆｔ  筒状包装材
Ｓｃ  縦シール部分                    Ｓｅ  横シール部分
Ｂ  袋                                Ｂｐ  袋包装体
Ｓｗ  シール幅                        Ｓｓ  シール強さ
Ｐｓｓ  超音波シール開始位置          Ｐｓｅ  超音波シール終了位置
Ｖｕ，Ｖｕａ，Ｖｕｈ  移動速度        Ｖｆｍ，Ｖｆｓ  包装材の送り速度
【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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