【手続補正書】
【提出日】平成15年10月23日(2003.10.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】計量包装装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】計量部で計量して一時貯留した内容物を包装袋内に投入する投入部を前記計量部と包装部との間に設け、包装袋の袋口を幅方向に緊張させるための一対の爪からなる緊張手段を設けた計量包装装置において、前記一対の爪の各内側には中空パイプを添わせて一体に設け、該中空パイプの端部を吸引ノズルに形成するとともにその他端側を吸引手段に接続したことを特徴とする計量包装装置。
【請求項２】上記吸引ノズルを、その断面積が末広がり状に形成してなる請求項１の計量包装装置。
【請求項３】上記吸引ノズルの断面が、袋口側を平たんに、かつ、末広がりに楕円状に形成してなる請求項２の計量包装装置。
【請求項４】上記一対の爪は、上記吸引ノズルの下端よりも下方に延伸してなる請求項１、２又は３の計量包装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状物を計量して包装袋に充填するとともに、該包装袋の袋口をシールする計量包装装置であって、特に、無孔袋を脱気して真空包装を行う計量包装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の計量包装装置において脱気包装機能を備えるものは、計量部と包装部との間に設けた投入部１００は開口したままであり（図９参照）、この開口部１００内で吸引ノズル１０１がエアシリンダー１０２によって上下動する機構となっており、無孔袋の包装袋１０３内に内容物を充填した後、吸引ノズル１０１を下降させて包装袋１０３内の空気を吸引し、その後、吸引ノズル１０１を上昇させながら、包装袋１０３の袋口をシールする真空包装機能を備えたものが知られている。また、吸引ノズル１０１には真空ポンプ１０４と炭酸ガスボンベ１０５を接続したものがある。さらに、処理能力向上を目指し、計量部と包装部との落差をできるだけなくすとともに計量した内容物を一時貯留させ、その間に次の計量を可能にするための貯留部を備えた計量包装装置が開発された。
【０００３】
前記貯留部を備えて能力は向上したが、貯留部は包装袋の直近に位置することになり、しかも、貯留機構を備えるが故に投入口が開閉可能な開口部となったため、包装袋内への払出しが終了すると、次の貯留のために直ちに閉じさせるので、吸引ノズル１０１は開口部内を上下動させることができず、脱気包装は不可能とされていた。そこで、真空包装装置を別途設けたり、包装シールの形状を、いわゆる迷路シールなどにしたりして、包装後でも真空脱気が容易にできるように工夫していたが、いずれにしても別途、脱気用の装置を必要としていた。
【０００４】
さらに、無孔袋による脱気包装においては、包装袋内に挿入した吸引ノズル１０１によって袋内の空気を急速に吸引するため、その吸引力によって包装袋が密着状態となって吸引ノズル１０１を塞（ふさ）ぐことになり、吸引に時間を要していた。しかし、この密着現象が全ての袋に一様に生じる現象ではないので、同一の吸引時間とした場合、包装袋ごとに脱気むらが発生していた。
【０００５】
ところで、脱気をより完全にするためには、包装袋内に炭酸ガスを封じ込めて脱気するガス置換法を採用できるが、高速化のための貯留部を備えた計量包装装置にあっては、前述した理由によりガスを送り込むノズルも備えられない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、計量部と包装部との間に貯留部を備えた高速処理可能なものにおいても、無孔袋による安定した脱気包装が可能で、かつ、ガス置換も可能な計量包装装置を提供することを技術的課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するため本発明は、計量部で計量して一時貯留した内容物を包装袋内に投入する投入部を前記計量部と包装部との間に設け、包装袋の袋口を幅方向に緊張させるための一対の爪からなる緊張手段を設けた計量包装装置において、
前記一対の爪の各内側には中空パイプを添わせて一体に設け、該中空パイプの端部を吸引ノズルに形成するとともにその他端側を吸引手段に接続するという技術的手段を講じたものである。
【０００８】
包装袋を幅方向に緊張させる一対の爪は、袋口をきれいにシールするためには必要な手段であるが、本発明ではこの緊張手段を、爪と中空パイプとを一体としたものにしたので、従来の爪による緊張作用と脱気・吸引作用とを一つの構成要素としたものである。また、単なる中空パイプではなく、その端部に吸引ノズルを形成したので、脱気がより促進されるようになった。
【０００９】
そして、上記吸引ノズルを、その断面積が末広がり状に形成するとよく、また、袋口側を平たんに、かつ、末広がりに楕円状に形成してもよい。
【００１０】
それにより、袋口付近では袋と吸引ノズルとがしっかり密着するとともに、袋内部では袋が密着することがなく、脱気が促進される。
【００１１】
さらに、上記一対の爪は、上記吸引ノズルの下端よりも下方に延伸したので、従来の爪の作用によって袋口の密着した状態をより安定して維持させ、きれいなシールを可能とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る計量包装装置１について、図１を参照し、計量包装装置１の内部構造を省略した側面図により概略説明する。計量包装装置１は、上部の計量部２と、その直下の包装部３とから構成されている。前記計量部２は、ロードセル４に支持された計量槽５と、前記ロードセル４で検出される質量に応じて開閉することにより計量槽５への内容物投入を制御する投入バルブ６と、計量槽５の内容物を貯留・排出する開閉自在の排出バルブ７を備えている。
【００１３】
一方、包装部３は、包装素材であるチューブロール１０と、このチューブロール１０を一定長ずつ送り出す送りローラ部１１と、定型の単袋を成形するために単袋Ｘの下シールと定型長にカットする刃とを備えた下シール部１２と、単袋の袋口（下シールに対向する位置の開口部）を掴（つか）んで充填部１３に移送する供給アーム部１４と、内容物を充填した後に袋口をシールする機構を備えたシール部１５と、単袋Ｘを下支えする袋台１６と、を備えている。
【００１４】
また、計量部２と包装部３との間には、計量部２で計量した内容物を一時貯留する貯留部２０を備えている。この貯留部２０について図２により説明する。図２に示す貯留部２０は正面視であり、回動支点２１a,２１bを中心に左右に開閉自在にしてある開閉口２２a,２２bを備え、それぞれの開閉口２２a,２２b は、回動支点２１a，２１bの回動軸（図示せず）に設けたアーム２３a,２３ｂが連結ロッド２４によって連結されることによって連動して開閉可能にしてある。さらに、アーム２３ｂがエアシリンダ２５によって駆動されると、開閉口２２a,２２ｂは左右連動して開閉動作をするものとなっている。また、開閉口２２a，２２ｂが開いた状態、つまり、貯留した内容物を単袋Ｘ内に投入するために開閉口２２が開いたとき、開閉口２２a,２２bの下端部が単袋Ｘ内に挿入状態となるように配置してある。
【００１５】
この開閉口２２a,２２bからなる貯留部２０の存在は、計量部２によって計量した内容物を一時貯留するので、計量部２はすぐ様次の計量が開始できて、計量時間のために包装部３が待機する必要がなくなった。そして、単袋Ｘと開閉口２２との落差を最小限にしたので、投入時間も短縮できるものとなっている。これにより、計量包装装置１の稼動率を大幅に向上できたのであるが、内容物を貯留するために開閉口２２が完全に閉じてしまうので、従来の吸引ノズルがそのままでは使用できないところであるが、本発明の吸引ノズル４０を図３及び図４により説明する。
【００１６】
図３は、本発明による吸引ノズル４０に関連する機構のみを示す平面図である。平行に配置したガイドロッド３１,３２によって左右に移動可能にしたアーム支持台３３ａ，３３ｂを備え、アーム支持台３３のそれぞれに固定され、上下方向に移動可能にしたエアシリンダ３４ａ，３４ｂに中空パイプ３５ａ，３５ｂが固定してある。一方、回動支点３６ａ，３６ｂによって左右に回動自在にしたアーム３７ａ,３７ｂは、アームを左右に駆動するエアシリンダ３８ａ，３８ｂによって左右に回動され、アーム３７ａ,３７ｂの回動支点３６と異なる他方端でアーム支持台３３ａ，３３ｂを駆動するよう連結してある。前記エアシリンダ３８ａ，３８ｂの駆動により、アーム支持台３３ａ，３３ｂは左・右と中央との間を移動可能にしてある。したがって、中空パイプ３５ａ,３５ｂも左・右と中央との間を移動可能となっている。併せて、中空パイプ３５ａ，３５ｂはエアシリンダ３４ａ,３４ｂによって上下方向へも移動可能となっている。
【００１７】
図４を参照して中空パイプ３５ａ，３５ｂの移動範囲を説明すると、開閉口２２が閉じているときの位置を定位置Ａとし、左右に広がり更に下降している位置を脱気位置Ｂとし、また、脱気位置Ｂからそのまま上昇している位置をシール位置Ｃとする。このような中空パイプ３５ａ，３５ｂの移動によって、単袋Ｘの袋口に中空パイプ３５ａ，３５ｂの各先端を挿入し、袋口を、図４において左右方向に緊張させる作用を有している。この作用を行うものは、従来は「爪」と呼ばれているが、本発明ではこの爪の動作を利用して、袋口を緊張させるとともに脱気包装を可能にするものである。つまり、脱気に必要な吸引ノズルを別に設ける必要がない構造となっている。なお、本実施例では、単袋Ｘの上下方向の中央側部を挟持して単袋Ｘを支持するため、エアシリンダで駆動される側部チャック３９ａ,３９ｂを備えている。
【００１８】
中空パイプ３５ａ，３５ｂの各先端には、図５で拡大して示した吸引ノズル４０と爪部４１とが備えられている。本発明の特徴の一つである吸引ノズル４０の形状は、その中央部４２において、平たんで断面積が比較的小さい形状にしてあり、下端部４３では、ほぼ円形あるいは楕円形に近く、比較的断面積が大きい形状にしてある。図４と併用して説明すると、脱気位置Ｂにおける包装袋の袋口の上部先端位置を符号Ｂで示してある。また、シール位置Ｃにおける包装袋包装袋の袋口の上部先端位置を図符号Ｃと示してある。つまり、脱気位置Ｂにおいては、吸引ノズル４０と爪４１とは共に単袋Ｘ内に挿入した状態であるが、シール位置Ｃにおいては爪４１のみが単袋Ｘ内に残っている。
【００１９】
図６（ａ）で示すように、本発明のような吸引ノズル４０の形状にすると、吸引ノズル４０によって脱気を開始することにより単袋Ｘは密着してくるが、比較的断面積の小さい中央部４２では吸引ノズル４０と単袋Ｘとの密着が通常どおりなされるが、下端部４３では比較的断面積が大きいので単袋Ｘが容易に密着しないという状態が発生する。このことは、単袋Ｘの袋口上では吸引ノズル４０との密着が進んで真空状態が促進され、下端部４３では単袋Ｘが容易に密着しないので脱気が促進されるという効果を有するものである。念のため、図６(ｂ)で従来の吸引ノズルの例を示すと、吸引によってノズルの先端部４５において単袋Ｘが密着してしまい、脱気を阻害する要因となっていた。
【００２０】
図７並びに図２乃至図４を参照し、内容物の投入動作を簡単に説明する。平面視で示す図７の（ａ）は、内容物を貯留した開閉口２２と待機位置Ａの吸引ノズル４０を示し、供給アーム部１４によって供給される単袋Ｘの到着を待っている。同（ｂ）のように、供給アーム部１４によって単袋Ｘが供給されると一対の側部チャック３９によって単袋Ｘの側部が保持される。次に、図７（ｃ）においては、開閉口２２がエアシリンダ２５の動作によって開口すると、同時に吸引ノズル４０は各エアシリンダ３４,３８の動作で脱気位置Ｂに移動する。ここでは、供給アーム部１４の単袋の袋口を保持する４ヵ所のチャック５０によって保持してあるので、最終的な脱気位置Ｂまでは移動せず、袋口の長さに制限されて停止する。側部チャック３９によっても単袋Ｘを左右に緊張させるが、内容物が充填されているので単袋Ｘが膨らんでおり、均衡した位置で停止している。
【００２１】
図７（ｄ）では、チャック５０による単袋Ｘの袋口が開放されるので、吸引ノズル４０は脱気位置Ｂまで移動して停止し、これにつれて側部チャック３９も適度に左右に広がり、単袋Ｘの側部を緊張させる。ここにおいては、吸引ノズル４０が完全に脱気位置Ｂまで移動しているので、単袋Ｘの袋口は直線状に閉じた状態となっている。ここで、後述する真空ポンプ等の空気吸引装置を作動させると、吸引ノズル４０から単袋Ｘ内の空気を吸引する脱気が開始される。ここでの脱気における吸引ノズル４０の形状による作用については図６において説明したとおりである。
図７（ｅ）では、吸引ノズル４０をシール位置Ｃに移動し、待機していたシール装置５１が駆動手段（図示せず）によって駆動され、直線状にされた袋口を前後方向から挟んで袋口をシールする。以上で、単袋Ｘへの内容物の充填、脱気及び袋口のシールが完了する。このあと、側部チャック３９を開放すると単袋Ｘは計量包装装置１から放出される。なお、図７（ｂ）において、単袋Ｘが供給される最初の段階において、単袋Ｘの下部を下支えする袋台１６を起こしておき、側部チャック３９を開放するとき袋台１６を倒すことによって、単袋Ｘは自動的に放出される。放出される先にベルトコンベアなどの搬送手段を設けておくことにより、単袋Ｘは次工程へ搬送される。
【００２２】
図８に基づき、脱気の制御について説明する。中空パイプ３５は切換手段６０に接続され、この接続手段６０には開閉電磁弁６１を介して炭酸ガスボンベ６２と、圧力スイッチ６３と開閉電磁弁６４とを介して真空ポンプ６５とが接続してあり、切換手段６０の切換によって吸引ノズル４０から単袋Ｘ内部の空気を吸引したり、単袋Ｘ内に炭酸ガスを放出したりする。切換手段６０、開閉電磁弁６１,６４、圧力スイッチ６３及び真空ポンプ６５は制御装置６６に接続してあり、次のように制御される。なお、制御装置６０は、あらかじめ、計量包装装置１の全体の動作を制御するプログラムを記憶した記憶部、周辺装置と信号をやり取りする入出力部及びこれに各部を接続したＣＰＵなどからなる演算処理部を備えており、以下に説明する内容は、この制御装置６０によって制御されるごく一部の内容である。
【００２３】
まず、脱気のみを行う場合には、図７（ｄ）において、切換手段６０を真空ポンプ６５側に切り換える。次に、真空ポンプ６５を起動して開閉電磁弁６４を開く。このようにして脱気が開始されると、圧力スイッチ６３で真空圧力が検出される。所定の圧力が設定してある圧力スイッチ６３においては、脱気の進行によって所定の圧力を検出すると、この信号が制御装置６０に入力され、開閉電磁弁６４を閉じて真空ポンプ６５を停止させる。続いて、図７（ｅ）へ移行する。なお、圧力スイッチに所定の圧力を設定するもの以外にも、圧力スイッチの測定値と制御装置６０の記憶部にあらかじめ設定された所定の値とを比較して制御してもよい。
【００２４】
次に、ガス置換と脱気とを行う場合について説明する。図７（ｃ）において、内容物の投入に合わせて切換手段６０をガスボンベ６２側に切り換えて開閉電磁弁６１を開く。これによって、単袋Ｘには内容物と同時に炭酸ガスが投入される。ここで、吸引ノズル４０が図６（ａ）のように、断面積が大きくなるように、かつ、ほぼ円形に形成してあるので、上部から吸引ノズル４０に被さるように内容物が投入されても、炭酸ガスは十分拡散しながら内容物に混入される。次に、図7（ｄ）において、切換手段６０を真空ポンプ６５側に切り換える。次に、真空ポンプ６５を起動し、開閉電磁弁６４を開く。このようにして脱気が開始されると、圧力スイッチ６３で真空圧力が検出される。所定の圧力が設定してある圧力スイッチ６３では、脱気の進行によって所定の圧力を検出すると、この信号が制御装置６０に入力され、開閉電磁弁６４を閉じて真空ポンプ６５を停止させる。続いて、図７（ｅ）の制御に移行する。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、計量部と包装部との間に貯留部を備えて高速処理可能な計量包装装置においても、別に脱気装置を設けることなく、また、シール形状を迷路状にしたりすることなく、計量包装装置単体で無孔袋の脱気包装が実現できるようになった。
【００２６】
さらに、吸引ノズルの形状を末広がり状としたため、吸引ノズルからの吸引によってその周辺の包装袋が密着して吸引口を塞（ふさ）ぐことがなくなったので、強力な脱気が可能となり、吸引の時間を確実に削減できるようになる。
なお、吸引手段とガスボンベとを切換手段を介して中空パイプに接続することにより、ガス置換も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による計量包装装置の内部構造を省略した側面図である。
【図２】同、貯留部の構造を示す正面図である。
【図３】同、中空パイプの駆動機構を示す平面図である。
【図４】同、同上の正面図である。
【図５】同、吸引ノズルの拡大正面図及び断面図である。
【図６】同、吸引ノズルの作用説明図である。
【図７】同、内容物の投入から脱気及びシールまでの工程を示す図である。
【図８】同、脱気とガス導入の制御を示すブロック図である。
【図９】従来の脱気とガス導入を行う機構を示す図である。
【符号の説明】
１  計量包装装置
２  計量部
３  包装部
４  ロードセル
５  計量槽
７  排出バルブ
１０  チューブロール
１１  ローラ部
１２  下シール部
１３  充填部
１４  供給アーム部
１５  シール部
１６  袋台
２０  貯留部
２１  回動支点
２２  開閉口
２３  アーム
２４  連結ロッド
３１  ガイドロッド
３２  ガイドロッド
３３  アーム支持台
３４  エアシリンダ
３５  中空パイプ
３６  回動支点
３７  アーム
３８  エアシリンダ
３９  側部チャック
４０  吸引ノズル
４１  爪部
４２  中央部
４３  下端部
４５  先端部
５０  チャック
５１  シール装置
６０  切換手段
６１  開閉電磁弁
６２  炭酸ガスボンベ
６３  圧力スイッチ
６４  開閉電磁弁
６５  真空ポンプ
６６  制御装置