(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装機に用いられ、筒状に形成されたフィルムの両側端縁部を重合した部位をシールするセンターシール装置であって、
前記両側端縁部を挟み込んで超音波振動と加圧力により超音波シールするための超音波ホーンとアンビルを備え、
前記超音波ホーンと前記アンビルが、相対的に接近離反するようにし、その接近離反をデュアル行程シリンダで行うように構成し、
前記デュアル行程シリンダは、一段目のストロークでシリンダロッドの先端が第一位置まで移動し、二段目のストロークで前記シリンダロッドの先端は前記第一位置よりもさらに突出するように移動するものであり、
前記シリンダロッドの先端が前記第一位置まで移動した状態では、前記超音波ホーンと前記アンビルは非接触の状態であり、前記シリンダロッドの二段目のストロークの移動により前記アンビルと前記超音波ホーンは接触して加圧するようにし、
前記一段目のストロークを行うために供給するエア圧よりも前記二段目のストロークを行うために供給するエア圧を小さくしたことを特徴とするセンターシール装置。
【請求項２】
前記デュアル行程シリンダの出力により前記アンビルを移動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のセンターシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センターシール装置に関するもので、超音波シーラを用いたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１等に開示されるように、ピロー包装機のセンターシール装置として、超音波シーラを利用したものがある。この特許文献１に開示された装置は、対向配置した超音波ホーンとアンビルの間に、筒状に製袋されたフィルムの両側端を重ねあせたフィルムの重合部を通すことで超音波シールを行う。さらに、超音波ホーンは、空気作動式スライドに連係され、空気作動式スライドにより当該超音波ホーンはアンビルに対して接近・離反するように構成される。これにより、超音波ホーンとアンビルが離反した場合、両者の間に形成される隙間に、フィルムの重合部を挿入・セットする。そして、超音波ホーンとアンビルが接触した場合、超音波ホーンはアンビルに対して所定の圧力で押し付け、超音波ホーンの適正な作動圧力を維持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５３０６０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のセンターシール装置では、超音波ホーンのアンビルへの押し付けと離間とを共通のアクチュエータで行っているため、緻密なシール圧の調整ができないという課題がある。すなわち、接近／離反を迅速かつある程度のストロークで行おうとすると、動作時に大きなエア圧が必要となり、超音波ホーンを必要以上の圧力でアンビルに押しつけてしまうおそれがある。そのため、適切なシールを行えないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明のセンターシール装置は、（１）包装機に用いられ、筒状に形成されたフィルムの両側端縁部を重合した部位をシールするセンターシール装置であって、前記両側端縁部を挟み込んで超音波振動と加圧力により超音波シールするための超音波ホーンとアンビルを備え、前記超音波ホーンと前記アンビルが、相対的に接近離反するようにし、その接近離反をデュアル行程シリンダで行うように構成し、前記
デュアル行程シリンダは、一段目のストロークでシリンダロッドの先端が第一位置まで移動し、二段目のストロークで前記シリンダロッドの先端は前記第一位置よりもさらに突出するように移動するものであり、前記シリンダロッドの先端が前記第一位置まで移動した状態では、前記超音波ホーンと前記アンビルは非接触の状態であり、前記シリンダロッドの二段目のストロークの移動により前記アンビルと前記超音波ホーンは接触して加圧するようにし、前記一段目のストロークを行うために供給するエア圧よりも前記二段目のストロークを行うために供給するエア圧を小さくするようにした。
【０００６】
本発明によれば、一段目のストロークで超音波ホーン，アンビルの開閉の制御を行い、二段目のストロークで加圧を行う。よって、二段目のストロークでは、開閉動作は考慮しなくて良いため、超音波シールをするのに適切な圧力に設定することができ、緻密なシール圧の制御が可能になる。
【０００７】
デュアル行程シリンダにより、開閉に十分な移動距離を確保しつつ、加圧力を適宜の大きさに設定できるため、装置がコンパクトになり、既存の装置への乗せ変えが手軽に行えるようになる。
（２）前記デュアル行程シリンダの出力により前記アンビルを移動させるようにするとよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、緻密なシール圧の制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るセンターシール装置を実装するピロー包装機の一例を示す平面図である。
【図２】本発明に係るセンター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】その平面図である。
【図４】本発明に係るセンターシール装置の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施形態について図面に基づき、詳細に説明する。なお、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１１】
図１は、本発明に係るセンターシール装置を実装したピロー包装機の一例を示している。  このピロー包装機は、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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、重合された帯状フィルム５の両側端縁部５ａをシールするセンターシール装置１６と、そのセンターシール装置１６の下流側に配置された筒状フィルム１４を搬送するベルトコンベア１７と、ベルトコンベア１７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出コンベア１８と、ベルトコンベア１７の上方であってトップシール装置２０の直前に配置された抑えベルト１９を備えている。
【００１５】
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。本実施形態の製袋器１５は、下側が開放されており、帯状フィルム５の両側端縁部５ａが下側に位置するように設定されている。
【００１６】
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。また、このように筒状フィルム１４内に被包装物３が内包されることから、ベルトコンベア１７は、その被包装物３を内包した筒状フィルム１４を搬送することになる。
【００１７】
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。そのシール・カット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。これにより、トップシール装置２０を通過することで、筒状フィルム１４の先頭部分は、後続から分離され、包装体２５が製造される。
【００１８】
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トップシーラ２１，２２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。
【００１９】
図２，図３は、本実施形態のセンターシール装置１６の一実施形態を示している。本実施形態では、ロータリー式の超音波シーラを用いている。センターシール装置１６は、帯状フィルム５の搬送方向と交差する横方向に並べて配置する超音波ホーンユニット３１とアンビルユニット３２を備える。
【００２０】
超音波ホーンユニット３１は、円板状の超音波ホーン３５と、その超音波ホーン３５の下方に配置され当該超音波ホーン３５を超音波振動させるための超音波を発生するコンバータや増幅するブースタ等の駆動源３６を備える。駆動源３６は、その上下位置において軸受け部３８により軸受け支持され、機枠３９に連係される。この軸受け支持により、駆動源３６は、上下方向の軸を中心に回転し、それと一体に超音波ホーン３５も回転する。超音波ホーン３５は、駆動源３６の動力を受けて径が拡大／縮小する振動をする。
【００２１】
アンビルユニット３２は、円盤状のアンビル４３を備える。アンビル４３は、その側周面に外側に突出する突条４３ａを、円周方向に連続するように形成する。後述するように超音波ホーン３５とアンビル４３は、相対的に接近／離反移動するように構成されており、両者が接近移動した際、突条４３ａと超音波ホーン３５の側面との間で、帯状フィルム５の両側端縁部５ａを所定の圧力で挟持する。
【００２２】
また、アンビル４３の下面には回転軸部材４４が連係され、その回転軸部材４４が移動軸受け部材４５に軸受け支持される。移動軸受け部材４５は、その下面に垂直方向に延びる連結部材４６が取り付けられ、連結部材４６の下端には、スライダ４７を連結する。このスライダ４７は、帯状フィルム５の搬送方向と交差する横方向に延びるように配置したガイドレール４８に連係する。これにより、スライダ４７がガイドレール４８に沿って往復直線移動すると、移動軸受け部材４５ひいてはアンビル４３が、当該横方向に往復直線移動する。よって、アンビル４３が超音波ホーン３５に向けて接近／離反するのが案内される。
【００２３】
本実施形態では、係るアンビル４３を往復移動させる駆動源として、デュアル行程シリンダ６０を用いた。すなわち、デュアル行程シリンダ６０の本体を、支持壁５３に固定する。そして、シリンダロッド６０ａの先端を、移動軸受け部材４５の側面の一部を外側に突出させた取付用凸部４５ａに連結する。
【００２４】
デュアル行程シリンダ６０は、シリンダロッド６０ａを二段階のストロークで往復移動させるものである。本実施形態では、シリンダロッド６０ａが本体内に最も収納された基準位置から、第一ポートに所定の第一エアを供給してシリンダロッド６０ａを第一位置まで前進移動させ、次いで、第二ポートに第二エアを供給してシリンダロッド６０ａを第二位置までさらに前進移動させる。一方、シリンダロッド６０ａが第二位置にあるときに、第三ポートから第三エアを供給すると、シリンダロッド６０ａは後退移動して基準位置に復帰する。デュアル行程シリンダ６０は、一般には異なる二位置での位置決めを行うためのアクチュエータとして用いられ、第一エアと第二エアは、同じ圧力で比較的大きいものを使用するが、本実施形態では、第一エアの圧力は比較的大きくするが、第二エアは低圧とした。第三エアの圧力は、第一エアの圧力と同様に大きいものとする。また、第一エアと第三エアは、例えば電磁弁の切り替えで供給するようにしても良い。
【００２５】
デュアル行程シリンダ６０を用いるとともに、以下のように動作する。シリンダロッド６０ａが基準位置にあるとき、超音波ホーン３５とアンビル４３は、適度な距離だけ離反しており、離反した空間内に帯状フィルム５の両側端縁部５ａを挿入・セット可能となる。シリンダロッド６０ａが一段目のストロークで第一位置に至ると、超音波ホーン３５とアンビル４３は、接近するがまだ非接触の状態となる。第一エアの圧力は大きいため、長距離を一気に短時間で移動する。ただし、第一位置は、第二位置の半分付近に設定しており、第一位置に至っても超音波ホーン３５とアンビル４３は、非接触の状態のままとなる。
【００２６】
次いで、シリンダロッド６０ａが二段目のストロークで第二位置に行くように動作すると、その途中でアンビル４３は超音波ホーン３５に接触して前進移動が抑止され、超音波ホーン３５とアンビル４３は所定の圧力で押し付けあう。第二エアの圧力は、低圧としており、アンビル４３の移動に伴う開閉動作は考慮しなくて良いため、超音波シールをするのに適切な圧力に設定することができ、緻密なシール圧の制御が可能になる。
【００２７】
なお、シリンダロッド６０ａを上述するように、第一位置までは早く移動させ、第一位置から第二位置（実際には、超音波ホーン３５とアンビル４３が接触する位置）まではゆっくりと移動し、超音波ホーン３５とアンビル４３が所定の圧力で押し付けあうようにするための各ポートへのエアの供給は、上述したものに限ることはなく、各種の制御が行える。一例を示すと、真ん中に位置する第二ポートに低圧の第二エアを常時供給し、両側に位置する第一ポートと第三ポートに高圧の第一エア／第三エアを適宜供給するようにするとよい。
【００２８】
一方、回転軸部材４４の下端に、ユニバーサルジョイント５０の上端を連結し、当該ユニバーサルジョイント５０の下方部位を、固定軸受け部材５１に軸受け支持する。そして、固定軸受け部材５１と、ガイドレール４８が側壁５２に連結される。
【００２９】
そして本実施形態の超音波ホーン３５と、アンビル４３が、同期して回転し、帯状フィルム５の搬送がスムーズに行われるようにしている。すなわち、超音波ホーンユニット３１側では、駆動源３６の下端に歯車５５を連結する。アンビルユニット３２側では、ユニバーサルジョイント５０の下端に歯車５６を連結する。そして、それら歯車５５と歯車５６をかみ合わせる。そして、歯車５６には、複数の歯車を組み合わせた動力伝達機構５７を介して駆動モータ５８に連係する。ユニバーサルジョイント５０を設けたため、アンビル４３の横方向の移動を許容し、アンビル４３に回転力を伝達する。よって、駆動モータ５８が回転駆動することで、歯車５６，歯車５５が回転し、アンビル４３と超音波ホーン３５は同期して回転する。
【００３０】
本実施形態によれば、デュアル行程シリンダ６０により、適切なシール圧で帯状フィルム５の両側端縁部５ａを挟み込み、超音波ホーン３５が所望の振幅で超音波振動することで両側端縁部５ａを綺麗にシールすることができる。さらに、超音波ホーン３５とアンビル４３は、帯状フィルム５の搬送速度に対応した速度で回転するため、両側端縁部５ａに対してストレス無くシールすることができる。
【００３１】
上述した実施形態では、超音波シーラとしてロータリー式のものを用いたが本発明はこれに限ることは無く、固定式のものでも良い。固定式の超音波シーラを用いたセンターシール装置１６′は、例えば図４に示すように、帯状フィルム５の搬送方向と交差する横方向に並べて配置する超音波ホーンユニット３１′とアンビルユニット３２′を備える。
【００３２】
超音波ホーンユニット３１′は、先端先細り状の平板の超音波ホーン３５′と、その超音波ホーン３５′の横に配置され当該超音波ホーン３５′を超音波振動させる超音波ブースタ等の駆動源３６′を備える。アンビルユニット３２′は、円盤状のアンビル４３′を備える。アンビル４３′は、その側周面に外側に突出する突条４３ａ′を、円周方向に連続するように形成する。超音波ホーン３５′とアンビル４３′は、相対的に接近／離反移動するように構成されており、両者が接近移動した際、突条４３ａ′と超音波ホーン３５′の側面との間で、帯状フィルム５の両側端縁部５ａを所定の圧力で挟持する。
【００３３】
アンビル４３′は、ガイドレール４８′に直線往復移動自在に連係されたスライダ４７′の上に取り付ける。そして、スライダ４７′にデュアル行程シリンダ６０のシリンダロッド６０ａの先端を連結する。上述した実施形態と同様にデュアル行程シリンダ６０は、高圧のガス圧に基づく一段目のストロークで超音波ホーンの開閉を行い、低圧のガス圧に基づく二段目ストロークで地用音波ホーンとアンビル間での加圧を行うので、緻密なシール圧の制御が可能になる。なお、その他の構成並びに作用効果は、上述した実施形態と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
また上述した実施形態並びに変形例では、アンビルユニット側をデュアル行程シリンダで横方向に移動させるようにしたが、本発明はこれに限ることはなく、超音波ホーンユニット側を移動させるようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１６，１６′  センターシール装置
３１，３１′  超音波ホーンユニット
３２，３２′  アンビルユニット
３５，３５′  超音波ホーン
３６，３６′  駆動源
４３，４３′  アンビル
４７，４７′  スライダ
４８，４８′  ガイドレール
６０  デュアル行程シリンダ
６０ａ  シリンダロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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