(57)【要約】【課題】  耐久性が高く長寿命化が図れ、高速対応も可能なトップシール装置を提供すること【解決手段】  包装フィルムを挟んで配置される上下一対のトップシーラ２１，２２と、トップシーラのシール面を対向させた状態を保持しながらトップシーラを昇降させる駆動機構と、上側トップシーラに昇降移動可能に配置したトップカッター３０を備える。トップシーラの先端の刃部を前記シール面から突出させる方向にそのトップカッターを付勢する駆動源として出力軸４６が軸方向に直線運動するモータ４０を用いる。トップカッターの上昇移動は、カッター用戻しバネ３５の弾性復元力を利用する。【選択図】        図４
2015205708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被包装物を内包する包装フィルムを、その包装フィルムの進行方向横方向にシールするとともにカットするトップシール装置であって、
前記包装フィルムを挟んで配置される一対のトップシーラと、
前記一対のトップシーラのシール面を対向させた状態を保持しながら前記一対のトップシーラを接近離反させる駆動機構と、
前記一対のトップシーラのうちの少なくとも一方に、そのトップシーラ内を前記接近離反する方向に移動可能に配置したトップカッターと、
を備え、
前記トップカッターの先端の刃部を前記シール面から突出させる方向にそのトップカッターを付勢する駆動源として出力軸が軸方向に直線運動するモータを用い、前記出力軸の移動に基づき前記付勢を行うようにしたことを特徴とするトップシール装置。
【請求項２】
前記シール面から突出した前記トップカッターを前記トップシーラ内に収納する方向の移動は、バネの弾性復元力を利用することを特徴とする請求項１に記載のトップシール装置。
【請求項３】
前記モータは、前記出力軸に取り付けた複数の永久磁石と、その永久磁石の外周囲に配置した電磁石とを備え、
前記複数の永久磁石の磁化方向は、前記出力軸の軸方向と平行とし、隣接する前記永久磁石の磁化方向を逆向きとし、
前記電磁石は、前記軸方向に配置した複数のコイル巻線を有し、隣接する前記コイル巻線は逆巻に形成することを特徴とする請求項１または２に記載のトップシール装置。
【請求項４】
隣接する前記永久磁石の対向する端面の間に磁性体を配置することを特徴とする請求項３に記載のトップシール装置。
【請求項５】
前記モータは、放熱構造を備えたことを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のトップシール装置。
【請求項６】
前記電磁石を内装するハウジングの内周面に、軸方向に延びる凹溝を複数形成することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のトップシール装置。
【請求項７】
前記ハウジングは、熱伝導性の良好な部材で構成することを特徴とする請求項６に記載のトップシール装置。
【請求項８】
前記電磁石は、コイルボビンに前記コイル巻線を装着して構成し、
前記コイルボビンは、非磁性で熱伝導性の良好な部材で構成することを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載のトップシール装置。
【請求項９】
前記モータに冷却用気体を供給する強制空冷機構を備えたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のトップシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装機に用いられるトップシール装置に関し、より具体的には、トップカッターを備えたトップシール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
包装機の一形態であるピロー包装機は、以下のような構成を備えている。まず、原反フィルムに巻き取られた帯状フィルムを連続して製袋器に供給し、その製袋器を通過させる際に筒状に製袋された筒状フィルムを形成する。また、この製袋器の上流側には被包装物搬送供給装置を配置し、その被包装物搬送供給装置から所定間隔毎に搬送される被包装物が、製袋器内に供給される。これにより、被包装物が製袋器内を通過すると、筒状フィルム内に所定間隔毎に収納されることになり、その被包装物は筒状フィルムとともに搬送される。その搬送方向に沿って、センターシール装置並びにトップシール装置が配置されている。センターシール装置は、筒状フィルムのフィルム重合端をシールするものである。トップシール装置は、筒状フィルムの所定位置（前後の被包装物が存在していない部分）を進行方向横方向にシールするとともに、カットすることで、先端の被包装物が収納された筒状フィルムの部分を後続の筒状フィルムから分離し、包装体を製造するようになる。
【０００３】
係るピロー包装体のトップシール部を形成するトップシール装置は、上下一対のトップシーラを備え、そのトップシーラのシール面の中央部に凹溝が形成されている。そして、上側のシーラの凹溝内に、トップカッターが配置されている。このトップカッターは、トップシーラに対して相対的に上下移動可能となっている。これにより、一対のトップシーラにて筒状フィルムを挟み込むことでシールすることができ、更に、トップカッターが下降してその先端がシール面よりも下方に突出することにより筒状フィルムのシール部位をカットする。このトップカッターを昇降は、例えばエアシリンダの駆動を受けて行われる（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３６９７７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のトップカッターの駆動源にエアシリンダを用いた方式では、以下に示す課題がある。エアシリンダのシリンダロッドの往復動作に伴い、シリンダの内壁面に対してパッキンが接触した状態で移動する。よって、移動の都度パッキンに負荷がかかり、例えば、トップシールを毎分３００回程度の高速運転を行った場合、１ヶ月に１回の頻度でパッキンを交換する必要がある。また、さらなる高速運転を行おうとすると、エアシリンダでは対応できなくなるおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明のトップシール装置は、（１）被包装物を内包する包装フィルムを、その包装フィルムの進行方向横方向にシールするとともにカットするトップシール装置であって、前記包装フィルムを挟んで配置される一対のトップシーラと、前記一対のトップシーラのシール面を対向させた状態を保持しながら前記一対のトップシーラを接近離反させる駆動機構と、前記一対のトップシーラのうちの少なくとも一方に、そのトップシーラ内を前記接近離反する方向に移動可能に配置したトップカッターと、を備え、前記トップカッターの先端の刃部を前記シール面から突出させる方向にそのトップカッターを付勢する駆動源として出力軸が軸方向に直線運動するモータを用い、前記出力軸の移動に基づき前記付勢を行うようにした。
【０００７】
モータを用いることで、可動子となる出力軸が往復動作する際の接触抵抗が小さく、従来一般に用いられるエアシリンダのようにパッキンが不要となるため、耐久性が高く長寿命化が図れる。さらに、モータ駆動とすることで、高速対応も可能となる。
【０００８】
（２）前記シール面から突出した前記トップカッターを前記トップシーラ内に収納する方向の移動は、バネの弾性復元力を利用するようにするとよい。このようにすると、モータに対して通電のＯＮ／ＯＦＦの制御で良く、通電の方向を切り換える必要が無いので、制御が簡易となる。また、通電時間が短くなるため、例えば発熱を抑制できるので良い。
【０００９】
（３）前記モータは、前記出力軸に取り付けた複数の永久磁石と、その永久磁石の外周囲に配置した電磁石とを備え、前記複数の永久磁石の磁化方向は、前記出力軸の軸方向と平行とし、隣接する前記永久磁石の磁化方向を逆向きとし、前記電磁石は、前記軸方向に配置した複数のコイル巻線を有し、隣接する前記コイル巻線は逆巻に形成するようにするとよい。このようにすると、簡単な構成で大きな付勢力を生じることができるので好ましい。
【００１０】
（４）隣接する前記永久磁石の対向する端面の間に磁性体を配置するようにするとよい。磁性体は、実施形態ではワッシャーに対応する。磁性体が磁路を構成するので、磁気抵抗が小さく、永久磁石の端面から出力した磁束をスムーズに径方向外側に向けて出力することができるので良い。
【００１１】
（５）前記モータは、放熱構造を備えるとよい。電磁石に通電することにより発熱するため、係る発熱を放熱することができるので良い。放熱構造は、形状や材質等により自然放熱するものと、強制的に冷却する構造・機構がある。自然放熱するための構造としては、例えば以下に示す（６）から（８）等がある。
（６）前記電磁石を内装するハウジングの内周面に、軸方向に延びる凹溝を複数形成するとよい。このようにすると、凹溝が、放熱の経路となるので良い。（７）前記ハウジングは、熱伝導性の良好な部材で構成するとよい。（８）前記電磁石は、コイルボビンに前記コイル巻線を装着して構成し、前記コイルボビンは、非磁性で熱伝導性の良好な部材で構成するとよい。（９）前記モータに冷却用気体を供給する強制空冷機構を備えるとよい。実施例体では、圧空を利用した空気が冷却用気体となるが、本発明は空気以外の気体を用いても良い。冷却用気体は、温度を特に低温にしたものに限らないし、低温にしたものでも良い。
【００１２】
本発明のトップシール装置は、各種の包装機に適用することができる。そして、適用する包装機の一例としては、例えば、連続して供給される帯状フィルムを筒状に製袋する製袋器と、前記製袋器の上流側に配置され、前記製袋器内に被包装物を搬送供給する被包装物搬送供給装置と、前記筒状に製袋された筒状フィルムの重合端にシールを施すセンターシール装置と、そのセンターシール装置の下流側に配置され、前記筒状フィルムの幅方向にシール・カットするトップシール装置と、そのトップシール装置でカットされて形成される包装体を搬送する搬送コンベア装置と、を備えたピロー包装機がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、耐久性が高く長寿命化が図れ、高速対応も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るトップシール装置が実装されるピロー包装機の好適な一例を示す図である。
【図２】本発明に係るトップシール装置の好適な一実施形態を示す正面図である。
【図３】そのトップシール装置の側面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図５】そのトップシール装置の斜視図である。
【図６】トップカッターとその駆動源となるモータを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図７】トップカッターの駆動源となるモータ等を示す斜視図である。
【図８】トップカッターの駆動源となるモータ等を示す断面図である。
【図９】トップカッターの駆動源となるモータ等を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明に係るトップシール装置が実装される包装機の一例であるピロー包装機の概略構成を示している。ピロー包装機は、包装機本体１と、その包装機本体１に対して帯状の包装フィルムを連続して供給するフィルム供給装置２と、包装機本体１の上流側に配置され、その包装機本体１に対して被包装物３を所定間隔毎に供給する被包装物搬送供給装置４とを備えている。
【００１６】
フィルム供給装置２は、帯状フィルム５をロール状に巻き取った原反ロール６に対し、図示省略する駆動モータ（サーボモータ等の速度制御可能なモータ）の出力を連係し、原反ロール６の回転速度を適宜制御しながら一定速度で包装機本体１に供給する。また、原反ロール６から包装機本体１に至る所定位置に各種のローラ７（図では、代表して１個のみ記載している）を配置し、原反ロール６から送り出された帯状フィルム５は、そのローラ７に掛け渡されることで、所定の経路を通って包装機本体１に導かれる。本発明では、必ずしも原反ロール６に駆動モータを連係する必要はなく、包装フィルムの搬送経路上にフィードローラを設け、引き出すようにしても良い。
【００１７】
被包装物搬送供給装置４は、前後に配置されたスプロケット９と、その複数のスプロケット９に掛け渡されたエンドレスチェーン１０と、そのエンドレスチェーン１０に所定ピッチ毎に取り付けられた複数の押送フィンガー１１とにより構成される。これにより、被包装物３の後面に押送フィンガー１１が突き当たると、押送フィンガー１１の移動に伴い、被包装物３も搬送路上を前進移動する。
【００１８】
包装機本体１は、供給される帯状フィルム５を筒状フィルム１４に製袋する製袋器１５と、その製袋器１５の下流側に配置され、筒状フィルム１４のフィルム重合端を進行方向に沿って熱シールするセンターシール装置１７と、そのセンターシール装置１７の下流側に配置され、被包装物３を内包する筒状フィルム１４を搬送するベルトコンベア１６と、ベルトコンベア１６の上方所定位置に配置された上側抑えベルト１８と、ベルトコンベア１６の下流側に配置されたトップシール装置２０と、トップシール装置２０の下流側に配置された搬送コンベア装置１９を備えている。
【００１９】
製袋器１５は、フィルム供給装置２から連続して供給される帯状フィルム５を通過させることで、帯状フィルム５の両側端縁部５ａ同士を接触（重合）させるとともに、筒状となった筒状フィルム１４に製袋するものである。また、被包装物搬送供給装置４から包装機本体１に対して順次供給される被包装物３は、製袋器１５内に挿入される。これにより、製袋器１５に供給された被包装物３は、筒状フィルム１４内に所定間隔ごとに配置されることになる。
【００２０】
センターシール装置１７は、重合された帯状フィルム５の両側端縁部５ａをシールする。このセンターシール装置１７は、帯状フィルム５の両側端縁部５ａを両側から挟み込みながら加熱することで熱シールする。
【００２１】
上側抑えベルト１８は、トップシール装置２０の上流側の直近に配置されており、筒状フィルム１４内の被包装物３が上方に持ち上がるのを抑制し、水平状態を保持しながら搬送できるようにしている。
【００２２】
トップシール装置２０は、筒状フィルム１４に対し、進行方向と直交する方向、つまり、横断する方向にシールすると共にカットするものである。本実施形態のトップシール装置２０は、いわゆるボックスモーションタイプのもので、上下に配置された一対の上側トップシーラ２１と下側トップシーラ２２が、互いのシール面２１ａ，２２ａを対向させた状態を維持しながら所定の軌跡で公転移動させるための駆動機構を備える。この駆動機構により動作する両トップシーラ２１，２２は、所定距離だけ離れた基準位置から互いに接近移動して筒状フィルム１４を上下から挟み込むことで、そのシール面２１ａ，２２ａに接触したフィルム部位を所定の圧力で加圧すると共に加熱する。そして、両トップシーラ２１，２２は、上記のように互いに接近して筒状フィルム１４を挟持した状態を維持したまま互いに筒状フィルム１４の移動方向に沿って前進移動する。このときの移動速度は、筒状フィルム１４の移動速度と等しくしている。両トップシーラ２１，２２は、所定距離だけ移動すると互いに離反移動すると共に、筒状フィルム１４の移動方向と逆方向に移動して基準位置に至る。
【００２３】
両トップシーラ２１，２２は、それぞれ上側シーラ取付台２３，下側シーラ取付台２４に取り付けられる。すなわち、下側トップシーラ２２は、下側シーラ取付台２４の上面に固定され、下側シーラ取付台２４と一体になって移動する。上側トップシーラ２１は、上側シーラ取付台２３の下面に対して移動台２５を介して昇降移動可能に取り付けられる。そして、移動台２５の上面には、複数のガイドロッド２６を起立形成し、それらのガイドロッド２６を上側シーラ取付台２３に設けた上下に貫通する貫通孔内に挿入する。ガイドロッド２６が貫通孔内を軸方向に沿って往復移動することで、ガイドロッド２６ひいては移動台２５，上側トップシーラ２１も昇降移動する。さらに、ガイドロッド２６の先端（上端）は、適宜の機構・構造により、上側シーラ取付台２３に対して一定距離以上下降移動しないように取り付けられる。これにより、移動台２５，上側トップシーラ２１は、上側シーラ取付台２３から離脱して落下するのが抑制される。さらにまた、所定のガイドロッド２６には、コイルスプリング２７が装着され、そのコイルスプリング２７の弾性復元力により、移動台２５ひいては上側トップシーラ２１が下方に付勢される。これにより、外部からの力により上側トップシーラ２１が上方へ付勢された場合、上側トップシーラ２１は、コイルスプリング２７を圧縮変形しながら上昇移動する。当該上方への付勢力が解消した場合、上側トップシーラ２１等の自重に加え、コイルスプリング２７の弾性復元力により、上側トップシーラ２１がスムーズに下降移動する。
【００２４】
上側シーラ取付台２３並びに下側シーラ取付台２４の両側面には、カムフォロア２８が外方に向けて突出するように配置される。このカムフォロア２８は、図示省略する筒状フィルム１４の周囲を囲むような略ロ字状を基本構成とした機枠の内側面に取り付けられたカム板に設けられた溝カムに符合し、その溝カムの形状に従って上述した公転移動をする。なお、係るカム機構を用いて両トップシーラ２１，２２を公転移動させる構成は、従来公知のものであるので、その詳細な説明を省略する。また、このようにカムを用いるのではなく、両トップシーラ２１，２２を上下移動させるための駆動モータと、前後進移動させるための駆動モータというように複数の駆動モータを設け、それら各駆動モータを適宜のタイミングで動作させることで両トップシーラ２１，２２を公転移動させるようにしてもよい。
【００２５】
また、上記のカム板の溝カムの形状を適宜に設定することで、一定期間、上下の両トップシーラ２１，２２は、そのシール面２１ａ，２２ａが接触した状態を維持したまま筒状フィルム１４と共に前進移動するが、このシール面２１ａ，２２ａが接触したときに、下側トップシーラ２２が上側トップシーラ２１を上方に付勢し、コイルスプリング２７を圧縮変形させるように設定されている。これにより、コイルスプリング２７の弾性復元力等の力を受けて、両トップシーラ２１，２２は、所定の圧力で筒状フィルム１４を挟み込み、熱シールすることになる。
【００２６】
上側トップシーラ２１のシール面２１ａ，２２ａの中央部には、それぞれ上下に延びる貫通孔を設けている。そして、上側トップシーラ２１に設けた貫通孔２１ｂ内には、トップカッター３０を上下移動可能に配置する。このトップカッター３０は、下端に鋸歯状の刃部３０ａが形成される。このトップカッター３０は、上側シーラ取付台２３の上面に取り付けられた駆動源からの力を受けて昇降移動する。そして、トップカッター３０が最下降位置にくると、刃部３０ａがシール面２１ａよりも下方に突出する。
【００２７】
両トップシーラ２１，２２にてシールするフィルム部位は、前後の被包装物３の間の所定位置である。そして、両トップシーラ２１，２２で挟み込んだフィルム部位の前後方向中間部位が、上側トップシーラ２１のシール面２１ａから下方に突出したトップカッター３０の刃部３０ａがフィルム部位を横方向にカットする。これにともない、筒状フィルム１４の先頭部分は、後続から分離され、包装体１２が製造される。
【００２８】
一方、下側トップシーラ２２に設けた貫通孔２２ｂは、上側トップシーラ２１の貫通孔２１ｂに対向する位置に設けられる。これにより、下方に突出した刃部３０ａは、下側トップシーラ２２の貫通孔２２ｂ内に進入し、両トップシーラ２１，２２間で挟まれた筒状フィルム１４は、その刃部３０ａに沿って横方向に切断される。
【００２９】
さらにトップカッター３０の駆動機構等について説明する。図４に示すように、上側トップシーラ２１に形成した貫通孔２１ｂに対向して、移動台２５並びに上側シーラ取付台２３にそれぞれ貫通孔２５ａ，２３ｂを設けている。これら各貫通孔２１ｂ，２５ａ，２３ｂは、同一平面上に位置され、これら各貫通孔２１ｂ，２５ａ，２３ｂ内にトップカッター３０が昇降可能に挿入される。
【００３０】
トップカッター３０は、その上端においてカッターホルダー３２に連結される。カッターホルダー３２の下面には、トップカッター３０と平行に下方に伸びる第一ガイドピン３３と第二ガイドピン３４を備える。この第一ガイドピン３３と第二ガイドピン３４が、上側シーラ取付台２３に設けたガイド孔２３ｃ内に挿入される。これにより、第一ガイドピン３３，第二ガイドピン３４がガイド孔２３ｃ内を昇降することで、トップカッター３０は、安定して昇降移動可能となる。さらに、カッターホルダー３２の外側に配置された第二ガイドピン３４には、その外周囲に同心でカッター用戻しバネ３５が装着される。カッター用戻しバネ３５の上端はカッターホルダー３２に接触し、カッター用戻しバネ３５の下端は上側シーラ取付台２３に接触する。
【００３１】
これにより、トップカッター３０用の駆動源がカッターホルダー３２を下方に付勢した場合、カッターホルダー３２とともにトップカッター３０も下降移動する。その際、カッター用戻しバネ３５が圧縮され、弾性変形する。そして、カッターホルダー３２への下方への付勢力が解除されると、カッター用戻しバネ３５の弾性復元力によりカッターホルダー３２を上方に付勢し、カッターホルダー３２ひいてはトップカッター３０が上昇移動する。
【００３２】
トップカッター３０用の駆動源は、出力軸４６が軸方向に直線運動するモータ４０を用いた。モータ４０は、電磁アクチュエータと称しても良い。このモータ４０の具体的な構成は、以下の通りである。
【００３３】
ハウジング４１は、両端が開口した角筒状をベースとする本体４２の両端開口部を上蓋４３と底蓋４４でそれぞれ閉塞して構成する。ハウジング４１は、非磁性体で構成する。本実施形態では、軽量で比較的強度のあるアルミを用いた。本体４２の外周面は、直方体を基本として四隅をそれぞれ面取りした形状とし、本体４２の内周面は仮想円筒状の内周壁面に対し、軸方向に延びる凹溝４２ａを複数形成した形状となる。凹溝４２ａは、円周方向に適宜配置される。これにより、円周方向に隣接する凹溝４２ａと凹溝４２ａの間に、軸方向に延びる凸部４２ｂが形成される。この凸部４２ｂの先端が、上記の仮想円筒の内周壁面に位置する。
【００３４】
一方、上蓋４３と底蓋４４の中心位置には、それぞれ貫通孔４３ａ，４４ａが形成される。そして、各貫通孔４３ａ，４４ａ内には、ベアリング４５が装着される。ベアリング４５は、筒状の本体の一端に外側に広がるフランジ部を備えて構成される。ベアリング４５は、摩擦抵抗の小さい材料から構成し、本実施形態では樹脂を用いて製造する。
【００３５】
モータ４０の出力軸４６は、その両端をそれぞれベアリング４５に軸方向に移動可能に軸受け支持させる。ベアリング４５は樹脂で構成しているため、出力軸４６が軸方向に移動する際に生じるベアリング４５と出力軸４６間の摩擦抵抗は小さく、出力軸４６は軸方向に沿ってスムーズに往復移動する。また、出力軸４６の両端は、それぞれ貫通孔４３ａ，４４ａを貫通して外部に突出する。
【００３６】
また、ハウジング４１は、ベース板４７の上面に固定される。つまり、ハウジング４１の底蓋４４をベース板４７の上に設置する。ベース板４７には、底蓋４４の貫通孔４４ａに対向する位置に貫通孔４７ａが形成されており、底蓋４４側の出力軸４６の先端は、ベース板４７の貫通孔４７ａ内にも進入配置する。
【００３７】
そして、ベース板４７は、連結部材５５を介して上側シーラ取付台２３に固定される。図５等に示すように、連結部材５５は、ベース板４７の両端に接続する。このように、ベース板４７を両持ち支持することで、しっかりと固定することができ、上側トップシーラを高速に昇降移動させてもモータ４０を安定して保持することができる。このようにモータ４０を上側シーラ取付台２３に固定した状態で、モータ４０の出力軸４６の先端を、カッターホルダー３２に連係する。これにより、出力軸４６は、起立する。よって、出力軸４６の軸方向に沿った往復動作は、上下方向の移動となり、出力軸４６とカッターホルダー３２ひいてトップカッター３０は、一体になって昇降移動する。
【００３８】
一方、出力軸４６の外周囲には、永久磁石４８を装着し、出力軸４６と永久磁石４８は一体となって移動する。永久磁石４８は、円筒状で、軸方向に磁化され、軸方向の一方の端面がＳ極で他方の端面がＮ極となるものを用いる。本実施形態では、磁力の強いネオジムマグネットを用いた。さらに、軸方向に３個の永久磁石４８を配置し、隣接する対向面の極が同極になるようにした。これにより、各永久磁石４８の端面から外部に出た磁束は、隣接する対向する端面からでた磁束と反発し、永久磁石４８の外側に向けて出力する。つまり、係る磁束は、永久磁石４８の端面と平行な面で放射状に外に広がるように出力する。
【００３９】
さらに、本実施形態では、隣接する永久磁石４８の端面間並びに軸方向の両端する永久磁石４８の外側の端面にワッシャー４９を配置する。このワッシャー４９により、隣接する永久磁石４８の距離が規定される。さらに、ワッシャー４９は、磁性体を用いる。磁性体は、例えば鉄や軟鋼とする。これにより、ワッシャー４９が磁路を構成し、永久磁石４８の端面から出力された磁束は、磁気抵抗の小さいワッシャー４９内を進み、ワッシャー４９の周縁の側面から外部に出力する。永久磁石４８から出力する磁束は、ワッシャー４９の外周側面から出力軸４６の軸方向と直交する平面内で外側に向かって進む。
【００４０】
一方、ハウジング４１の本体４２の内周面には、電磁石５０を配置する。この電磁石５０は、コイルボビン５１にコイル巻線５２を装着し、そのコイル巻線５２を図外の電源に連係して通電することで磁界を発生させるものである。コイル巻線５２への通電する電源の定格は、例えば、２４Ｖ４０Ａとした。
【００４１】
コイルボビン５１は、非磁性材料で構成し、本実施形態ではアルミを用いた。コイルボビン５１は、円筒状の巻線部５１ａの外周面に外側に突出するフランジ部５１ｂを有する。フランジ部５１ｂは、軸方向に適宜間隔で３個設ける。巻線部５１ａの内部空間に、出力軸４６，永久磁石４８を挿入配置する。永久磁石４８の外径は、巻線部５１ａの内径より若干小さくし、永久磁石４８と巻線部５１ａとは非接触にする。よって、出力軸４６が往復移動する際、コイルボビン５１側からの接触抵抗がなく、スムーズな移動が確保される。
【００４２】
また、隣接するフランジ部５１ｂの間の空間が、各コイル巻線５２を配置する領域となる。よって、コイル巻線５２を配置する領域は、軸方向に２個形成される。そして軸方向に２個配置するコイル巻線５２は、巻方向を逆巻にした。これにより、２つのコイル巻線５２に通電すると、軸方向と平行で逆向きの磁界が発生する。よって、通電方向を適宜に設定することで、コイル巻線５２により発生する磁束と、永久磁石４８から発生する磁束が反発したり引き合ったりして、永久磁石４８が安定した位置に移動する。これにより、電磁石５０側が固定子となり、永久磁石４８，出力軸４６側が可動子となるモータ４０が構成される。
【００４３】
本実施形態では、図８等に示すように、出力軸４６の上蓋４３側の先端が、上蓋４３よりも比較的大きく突出し、隣接する永久磁石４８の境界位置と、隣接するコイル巻線５２の境界位置が少し変位した位置が待機状態となる。この待機状態の時、カッターホルダー３２は上昇位置に位置し、トップカッター３０は上側トップシーラ２１の内部に収納された状態となる。また、この状態は、コイル巻線５２への通電を行わず、カッター用戻しバネ３５の弾性復元力によりカッターホルダー３２を上昇させることにより維持する。
【００４４】
一方、この状態からコイル巻線５２に所定の向きで通電を行うと、可動子である永久磁石４８，出力軸４６には、下方への付勢力が働き、下降移動し、それにつれてトップカッター３０も下降移動し、筒状フィルム１４をカットする。そして、コイル巻線５２への通電を停止すると、電磁石５０による磁界がなくなるため、モータ４０による出力軸４６の下方への付勢力が消失する。よって、カッター用戻しバネ３５の弾性復元力によりトップカッター３０は元の待機状態の位置に復帰する。
【００４５】
このように、本実施形態では、トップカッター３０を下降移動する駆動源としてモータ４０を用い、トップカッター３０の上昇移動はカッター用戻しバネ３５の弾性復元力を利用する。よって、コイル巻線５２の通電は、一方向のＯＮ／ＯＦＦを制御するだけでよく、制御が容易になる。また、上昇のための通電が不要であるため総通電時間も短くなり省エネにも適する。
【００４６】
ところで、コイル巻線５２への通電は、比較的短時間で行われるものの、出力軸４６を例えば毎分２００回から４００回と比較的速く往復移動させることも相俟って、コイル巻線５２へ流す電流値も大きくなり、発熱が大きくなるという新たな問題が生じる。そこで、本実施形態では、放熱構造を設けた。まず、上述したように、ハウジング４１の本体４２の内周面に凹溝４２ａを形成することで、コイル巻線５２から発生する熱を逃がす通路を確保した。さらに、上記の凹溝４２ａを設けることで、多数の凸部４２ｂが形成されるが、係る凸部４２ｂが放熱フィンの機能を発揮する。そして、ハウジング４１やコイルボビン５１は、アルミで形成されており、熱伝導が良好でハウジング４１内の空間も効率よく外部に放熱することができる
【００４７】
さらに本実施形態では、ハウジング４１の内部空間で電磁石５０の軸方向両端面と、上蓋４３，底蓋４４との間には、カラー５６を配置し、電磁石５０の軸方向の位置を規制する。このカラー５６も、例えばアルミなどの熱伝導性の良好な材料で形成し、表面に凹凸を設け、ヒートシンクのような機能・効果を発揮させる。
【００４８】
上述した構成は、自然放熱を利用したものであるが、本実施形態では、強制空冷機構も設けている。具体的には、ハウジング４１の本体４２の対向する側面に孔部４２ｃを形成する。この孔部４２ｃは、空冷用空気の導入口とは排気口をそれぞれ構成する。具体的には、この孔部４２ｃに、図示省略する供給管と排気管をそれぞれ接続する。供給管から強制的に空気をハウジング４１内に導入し、導入された空気によりハウジング４１の内部空間の温度を低下させるとともに、暖まった空気を排気管より外部に排出する。これにより、上述した自然放熱効果と相まって、モータ４０の温度上昇を抑制し、安定した動作が行える。
【００４９】
供給管に与える空気は、例えば、工場等に設置された圧空設備から出力される圧空を利用するとよい。この場合、冷却効果を高めるためには、導入する空気の圧力を高くするよりも流速を速くするほうが良い。そこで、圧空と周囲の空気を混合し、増速させた空気を供給管から導入するようにすると良い。
【００５０】
また、例えばコイル巻線５２等に熱電対を取付け、温度をモニタし、モニタした温度に基づいて強制空冷機構を制御するようにすると良い。例えば、運転開始当初や、モニタした温度か基準値以下の低い場合、空気の供給を停止して強制空冷を行わず、自然放熱により温度上昇を抑えるようにし、温度が基準値を超えた場合に空気の供給を開始し、強制空冷を行うようにしても良い。また、制御は係る強制空冷のオン／オフではなく、温度に応じて空気の供給量を調整するようにしてもよい。
【００５１】
さらに、本実施形態ではトップシーラの下降移動にのみモータを駆動させるため、稼働時間全体に対する通電時間の割合が少なくなる。このように通電時間が短くなり非通電時間が確保されることによっても温度上昇の抑制効果が発揮する。
【００５２】
また、本実施形態では、ハウジング４１等の各種の部材をアルミにより構成したため、軽量化を図りつつ強度を発揮する。軽量化を図ることで、上側シーラ取付台２３上に設置しても安定して保持することができる。また、上述した実施形態では、ベース板４７を両持ち支持したが、片持ち支持としてもよい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、モータ４０の出力は、上側トップシーラの下降移動に利用し、上昇時はバネを利用したが、電磁石５０への通電方向を切り換え可能とすることで、上昇時もモータの出力を利用するようにしても良い。また、例えば、モータを横置きにして、出力軸の軸方向がトップカッターの突出方向と直交するようにし、出力軸の先端に設けた傾斜カムで、トップカッターと連係されているカムローラーを押し下げることにより、トップカッターを付勢することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１  包装機本体
２  フィルム供給装置
３  被包装物
４  被包装物搬送供給装置
５  帯状フィルム
１２  包装体
１４  筒状フィルム
１５  製袋器
１７  センターシール装置
２０  トップシール装置
２１  上側トップシーラ
２２  下側トップシーラ
２３  上側シーラ取付台
２４  下側シーラ取付台
３０  トップカッター
３０ａ  刃部
３２  カッターホルダー
３５  カッター用戻しバネ
４０  モータ
４１  ハウジング
４２  本体
４２ａ  凹溝
４２ｂ  凸部
４２ｃ  孔部
４３  上蓋
４３ａ  貫通孔
４４  底蓋
４４ａ  貫通孔
４６  出力軸
４８  永久磁石
４９  ワッシャー
５０  電磁石
５１  コイルボビン
５１ａ  巻線部
５１ｂ  フランジ部
５２  コイル巻線
【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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【図８】
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【図９】
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