(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
包装袋に被包装物を充填する包装機において、
前記被包装物を充填した前記包装袋の袋口近傍をヒートシールするシール装置であって、
当該シール装置は、
開閉可能に対向配置され、閉鎖したときに前記袋口近傍を挟持してヒートシールする一対のヒータバーと、
正逆方向に回動可能な出力軸を有するサーボモータと、
当該サーボモータの前記出力軸に連結されたリンクユニット、及び先端部に対向配置された一対の前記ヒータバーをクリップ軸を中心に互いに接近又は離反させて開閉するトグルクリップからなり、当該トグルクリップは、前記リンクユニットに連結されたスライダガイドに沿って摺動可能なスライダ、及び当該スライダに連結されて、前記クリップ軸に回動自在に結合された一対のクリップ部を有し、当該クリップ部が備える一対のシールレバーの先端部にそれぞれ固定された前記ヒータバーが動作して、前記出力軸の回動を前記一対のヒータバーの開閉動作に変換するリンク機構と、
前記一対のヒータバーで前記袋口近傍を挟持するとき当該袋口近傍に加わるシール圧と、前記一対のヒータバーが前記袋口近傍を挟持し続ける間のシール時間からなり、前記包装袋の種類毎に前記シール圧と前記シール時間が異なる複数のシールパターンを、記録保存する記録手段と、
当該記録手段に記録保存された複数の前記シールパターンのうち、一の前記シールパターンを選択する選択手段と、
当該選択手段で選択された前記シールパターンの所定の前記シール圧に対応する所定の閉鎖角度まで出力軸を回動させて前記一対のヒータバーを閉鎖し、かつ、選択された前記シールパターンの所定の前記シール時間の間、前記一対のヒータバーの閉鎖状態を維持するように制御する制御手段とからなり、
当該制御手段が、前記出力軸の回転動力と前記シールレバーの弾性力を加えた力によって前記ヒータバーが前記袋口近傍を挟持するように、前記サーボモータを制御するようにしたことを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記トグルクリップは、
一の前記ヒータバーを有する第１クリップ部と、他の前記ヒータバーを有する第２クリップ部と、
前記第１クリップ部と前記第２クリップ部を互いに回動自在に結合するクリップ軸と、
前記第１クリップ部と前記第２クリップ部を開閉する前記スライダと、
当該スライダが摺動可能な前記スライダガイドを有し、
前記第１クリップ部は、
一の前記ヒータバーを一端部に固定する第１シールレバーと、当該第１シールレバーと前記スライダとを連結する第１クリップロッドとを有し、
前記第２クリップ部は、
他の前記ヒータバーを一端部に固定する第２シールレバーと、当該第２シールレバーと前記スライダとを連結する第２クリップロッドとを有し、
前記スライダが前記スライダガイドの一端部側にあるとき、
前記スライダが前記第１クリップロッドと前記第２クリップロッドを介して、前記第１シールレバーと前記第２シールレバーを押し開いて、前記トグルクリップを閉鎖し、
前記スライダが前記スライダガイドの他端部側にあるとき、
前記スライダが前記第１クリップロッドと前記第２クリップロッドを介して、前記第１シールレバーと前記第２シールレバーを引っ張って、前記トグルクリップを開放して、
前記スライダの往復運動が、前記トグルクリップの開閉動作に変換されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記リンクユニットは、
前記出力軸に一端部が固定された第１駆動レバーと、
当該第１駆動レバーの他端部と一端部が連結された第１連結ロッドと、
当該第１連結ロッドの他端部と一端部が連結された第２駆動レバーと、
当該第２駆動レバーの他端部と同軸に結合された一端部を有し、当該第２駆動レバーと略Ｌ字を成すように固定された第３駆動レバーと、
当該第３駆動レバーの他端部と一端部が連結され、他端部が前記スライダに連結された第２連結ロッドとからなり、
前記出力軸の回動にしたがって回動する前記第１駆動レバーが、前記第１連結ロッド、前記第２駆動レバー、前記第３駆動レバー及び前記第２連結ロッドを介して、前記スライダを前記スライダガイドに沿って摺動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包装袋に被包装物を充填する包装機において、包装袋の袋口近傍をヒートシールするシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、穀物やペレット状に形成されたドッグフード又はこれらに類する粉粒体を包装袋に充填する包装機は、たとえば、図１に示すように、ロータリー型包装機１が知られている。当該ロータリー型包装機１は、給袋や包装袋の開口、粉粒体の充填、包装袋の整形、包装袋のシールといった各工程を担当する複数の装置からなる。そして、包装袋のシール工程では、包装袋の袋口近傍を溶着して密封するヒートシールを行うシール装置が使用されている。シール装置が包装袋の袋口近傍をヒートシールすることによって、シール装置は、被包装物が充填された包装袋を密封することができる。
従来のシール装置１００は、図１１に示すような、包装袋の袋口近傍を挟んで互いに対向するヒータバー１０１，１０１を有する一対の片持ち梁１０２，１０２と、ロータリー２のメイン軸に連結されたカム（図示略）と、当該カムに追従し、スライダガイド１０４に沿って上下動するスライダ１０３と、当該スライダ１０３と片持ち梁１０２，１０２とを連結して、スライダ１０３の上下動を片持ち梁の開閉動作に変換するリンクユニット１０５，１０５とからなる。これによって、ヒータバー１０１，１０１は、スライダ１０３が下がった時に閉じて包装袋の袋口近傍を挟持し、ヒートシールするように形成されている。
【０００３】
しかしながら、従来のシール装置は、包装機で使用する包装袋を変更したとき、当該包装袋に合わせてシール圧を変更するためには、押しバネの圧力を調整してスライダがスライドする範囲や停止位置、片持ち梁の開閉角度等を微調整しなければならず、組み付け作業やメンテナンスが困難であり手間がかかっていた。また、従来のシール装置は、ロータリーのメイン軸の回動に同期して機械的にヒータバーを開閉させていることから、ヒータバーの噛み込み異常を検出することが困難である。当該噛み込み異常によって、従来のシール装置では、ヒータバーが包装袋に対して付勢するシール圧やシール時間が足らずにシール不良が生じるおそれがあり、その逆に強すぎるシール圧や長時間に亘るシール時間によって包装袋の袋口近傍が焦げてしまうおそれがあった。
【０００４】
特開２０１２−２５０７５６号公報に開示されているバーヒータ装置は、一対のヒータバーと、サーボモータ及び当該サーボモータとヒータバーとを連結するリンク機構を有し、サーボモータの回転量又はトルクの変動に基づいて閉じ動作中のヒータバーの噛み込み異常を検出するようにして、センサを使わずに異物検出を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２５０７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のバーヒータ装置は、閉じ動作中にヒータバー間の隙間が拡大してサーボモータの回転量やトルクが変動していることを検出することで噛み込み異常を検知している。すなわち、噛み込み異常を検出する場合には同時に包装袋へヒータバーが強く付勢されることになるので、やはり包装袋が焦げるおそれがある。
また、閉じ動作に対抗してヒータバーを押し広げる力を検出していることから、たとえば、包装機で使用する包装袋を薄いシートから形成されたものから厚みのあるシートで形成されたものに変更したとき、その増加した厚さ分がヒータバーを押し広げているものだと検出され、噛み込み異常だと認識されるおそれがある。そのため、包装袋の変更によって噛み込み異常を誤検出しないようにサーボモータの回転量やトルクの変動量に幅を持たせておく必要がある。しかし、それでもなお厚みが極端に変わる包装袋を使用するときには、幅を持たせて設定した回転量やトルクの変動幅を超えてしまうおそれがあり、当該変動幅を再調整するために従来のシール装置と同様に手間がかかる。
【０００７】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、包装袋の種類に合わせた最適なシール圧とシール時間によって、当該包装袋をヒートシールすることができるシール装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のシール装置は、包装袋に被包装物を充填する包装機において、
前記被包装物を充填した前記包装袋の袋口近傍をヒートシールするシール装置であって、
当該シール装置は、
開閉可能に対向配置され、閉鎖したときに前記袋口近傍を挟持してヒートシールする一対のヒータバーと、
正逆方向に回動可能な出力軸を有するサーボモータと、
当該サーボモータの前記出力軸に連結されたリンクユニット、及び先端部に対向配置された一対の前記ヒータバーをクリップ軸を中心に互いに接近又は離反させて開閉するトグルクリップからなり、当該トグルクリップは、前記リンクユニットに連結されたスライダガイドに沿って摺動可能なスライダ、及び当該スライダに連結されて、前記クリップ軸に回動自在に結合された一対のクリップ部を有し、当該クリップ部が備える一対のシールレバーの先端部にそれぞれ固定された前記ヒータバーが動作して、前記出力軸の回動を前記一対のヒータバーの開閉動作に変換するリンク機構と、
前記一対のヒータバーで前記袋口近傍を挟持するとき当該袋口近傍に加わるシール圧と、前記一対のヒータバーが前記袋口近傍を挟持し続ける間のシール時間からなり、前記包装袋の種類毎に前記シール圧と前記シール時間が異なる複数のシールパターンを、記録保存する記録手段と、
当該記録手段に記録保存された複数の前記シールパターンのうち、一の前記シールパターンを選択する選択手段と、
当該選択手段で選択された前記シールパターンの所定の前記シール圧に対応する所定の閉鎖角度まで出力軸を回動させて前記一対のヒータバーを閉鎖し、かつ、選択された前記シールパターンの所定の前記シール時間の間、前記一対のヒータバーの閉鎖状態を維持するように制御する制御手段とからなり、
当該制御手段が、前記出力軸の回転動力と前記シールレバーの弾性力を加えた力によって前記ヒータバーが前記袋口近傍を挟持するように、前記サーボモータを制御するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のシール装置は、請求項１に記載の発明において、前記トグルクリップは、
一の前記ヒータバーを有する第１クリップ部と、他の前記ヒータバーを有する第２クリップ部と、
前記第１クリップ部と前記第２クリップ部を互いに回動自在に結合するクリップ軸と、
前記第１クリップ部と前記第２クリップ部を開閉する前記スライダと、
当該スライダが摺動可能な前記スライダガイドを有し、
前記第１クリップ部は、
一の前記ヒータバーを一端部に固定する第１シールレバーと、当該第１シールレバーと前記スライダとを連結する第１クリップロッドとを有し、
前記第２クリップ部は、
他の前記ヒータバーを一端部に固定する第２シールレバーと、当該第２シールレバーと前記スライダとを連結する第２クリップロッドとを有し、
前記スライダが前記スライダガイドの一端部側にあるとき、
前記スライダが前記第１クリップロッドと前記第２クリップロッドを介して、前記第１シールレバーと前記第２シールレバーを押し開いて、前記トグルクリップを閉鎖し、
前記スライダが前記スライダガイドの他端部側にあるとき、
前記スライダが前記第１クリップロッドと前記第２クリップロッドを介して、前記第１シールレバーと前記第２シールレバーを引っ張って、前記トグルクリップを開放して、
前記スライダの往復運動が、前記トグルクリップの開閉動作に変換されるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のシール装置は、請求項１に記載の発明において、前記リンクユニットは、
前記出力軸に一端部が固定された第１駆動レバーと、
当該第１駆動レバーの他端部と一端部が連結された第１連結ロッドと、
当該第１連結ロッドの他端部と一端部が連結された第２駆動レバーと、
当該第２駆動レバーの他端部と同軸に結合された一端部を有し、当該第２駆動レバーと略Ｌ字を成すように固定された第３駆動レバーと、
当該第３駆動レバーの他端部と一端部が連結され、他端部が前記スライダに連結された第２連結ロッドとからなり、
前記出力軸の回動にしたがって回動する前記第１駆動レバーが、前記第１連結ロッド、前記第２駆動レバー、前記第３駆動レバー及び前記第２連結ロッドを介して、前記スライダを前記スライダガイドに沿って摺動させるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るシール装置によれば、一対のヒータバーで袋口近傍を挟持するとき当該袋口近傍に加わるシール圧と、当該ヒータバーが袋口近傍を挟持し続ける間のシール時間を、包装袋の種類に合わせてそれぞれ組み合わせて形成した複数のシールパターンのうち、一のシールパターンを選択したとき、選択したシールパターンのシール圧に応じてサーボモータの出力軸を所定角度まで回動してヒータバーを閉鎖し、当該閉鎖状態をシールパターンのシール時間中維持するようにした。
これによって、一対のヒータバーは、包装袋の種類に合わせて最適なシール圧とシール時間で包装袋をヒートシールすることができる。
そして、一のシールパターンを選択すると、当該シールパターンの所定のシール圧に応じてサーボモータの出力軸の回動角度が所定角度まで回動されるようにしたので、シール装置の組み付け作業時、又はメンテナンス作業時の作業時間を短縮することができる。
さらに、所定のシール圧に応じて出力軸を所定角度まで回動させるようにしたことによって、組み付けやメンテナンスの際に作業員毎に異なる「コツ」のような個人差の影響を除くことができ、メンテナンス等を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例に係るシール装置が組み込まれたロータリー包装機の例を示す平面図である。
【図２】本実施例に係るシール装置のヒータバーが閉じたときの構成の概略を示す側面図である。
【図３】本実施例に係るシール装置のヒータバーが開いたときの構成の概略を示す側面図である。
【図４】本実施例に係るシール装置の構成の概略を示す平面図である。
【図５】図４で示したＡ−Ａ線に係るシール装置の構成の概略を示す分解側面図である。
【図６】図４で示したＢ−Ｂ線に係るシール装置の構成の概略を示す分解側面図である。
【図７】図４で示したＣ−Ｃ線に係るシール装置の構成の概略を示す分解側面図である。
【図８】本実施例に係るシール装置の制御部の構成の概略を示すブロック図である。
【図９】本実施例に係るシール装置のリンク機構の動作の概略を示す説明図である。
【図１０】本実施例に係るシール装置のリンク機構の動作の概略を示す説明図である。
【図１１】従来のシール装置の構成の概略を示す側面図である。
【実施例１】
【００１３】
本発明に係るシール装置に係る実施例を、添付した図面にしたがって説明する。図１は本実施例に係るシール装置が組み込まれたロータリー型包装機の構成の概略を示す平面図である。図２及び図３は本実施例に係るシール装置の構成の概略を示す側面図である。
【００１４】
本実施例に係るシール装置１０は、図１に示すような、ロータリー型包装機１に組み込まれている装置である。ロータリー型包装機１は、所定の速度で回動するロータリー２に包装袋を掴持する複数個のグリップ３が取り付けられている。ロータリー型包装機１は、グリップ３がロータリー２の周方向に沿って略一周する間に、
第１工程：包装袋がグリップに掴持される給袋工程
第２工程：包装袋のチャック部を開くチャック開き工程、及び好ましくは包装袋に製造年月日、製造工場を示す記号、或いはバーコード又はこれらに類する識別記号を印字する印字工程
第３工程：印字された識別記号を検査し、認証する検査認証工程
第４工程：包装袋を開口する開口工程
第５工程：包装袋に被包装物を充填する充填工程
第５工程〜第７工程：包装袋の底部に振動を与える振動工程
第８工程：被包装物を押し込む押込工程と、包装袋の開口部に付着した被包装物を吹き飛ばす吹飛工程
第９工程：包装袋から空気を抜きつつ、開口部をシールするエアー抜き工程とトップシール工程
第１０工程：シールされた開口部近傍を冷却する冷却工程と、包装袋をグリップから外して排出する製品排出工程
の各工程が順に行われるように形成されている。
これにより、ロータリー型包装機１は、省スペースで包装袋に被包装物を充填することができる。また、ロータリー型包装機１は、第１工程の給袋工程と第１０工程の製品排出工程が隣接していることから、作業員の動線を短くすることができるので、作業効率を上げることができる。
ロータリー型包装機１の上記各工程には、当該各工程をそれぞれ担当する装置が組み込まれており、本実施例に係るシール装置１０は、第９工程のトップシール工程及び第１０工程の冷却工程を担当する装置である。
【００１５】
本実施例に係るシール装置１０は、図２及び図３に示すように、ヒータバー１１，１１と、サーボモータ１２と、リンク機構１３と、制御部１４とからなる。
ヒータバー１１，１１は、開閉可能に対向配置され、閉鎖したときに包装袋を挟持可能な一対の棒体から形成されている。棒体内には、電気によって加熱されるヒータが内蔵されており、図７に示すように、電線１１ａが各ヒータバー１１，１１のそれぞれに接続されている。また、ヒータバー１１，１１は包装袋の種類に合わせて最適な温度が設定可能に形成されている。そして、グリップ３に掴持された包装袋がヒータバー１１，１１の間に位置したとき、ヒータバー１１，１１は包装袋の袋口近傍の所定の位置に所定の圧力を加わえて挟持してヒートシールすることができる。当該圧力をシール圧とし、ヒートシールの開始から終了までの時間をシール時間とする。包装袋の種類に合わせて所定の温度まで温められた一対のヒータバーが、最適なシール圧とシール時間で包装袋の袋口近傍を挟持することによって、包装袋の袋口近傍が焦げ付くといったヒートシール不良を防止することができる。
【００１６】
サーボモータ１２は、正逆方向に回動可能な出力軸１２ａと、減速機１２ｂを有している。減速機１２ｂは、少なくともサーボモータ１２の回動軸１２ｃと噛合する第１ギヤと、出力軸１２ａと噛合する最終ギヤからなる。これにより、サーボモータ１２は、回動軸１２ｃが正逆方向に回動する速度を、所定の減速比で減速して、出力軸１２ａを回動させることができ、回動軸１２ｃの回転動力を、出力軸１２ａから出力することができる。
【００１７】
ここで、ヒータバー１１，１１が閉鎖したとき、これに応じた出力軸１２ａの角度を閉鎖角度とし、またヒータバー１１，１１が開放したとき、これに応じた出力軸１２ａの角度を開放角度とする。
閉鎖角度は、ヒータバー１１，１１の互いに対向する側面が包装袋を挟まずに当接したときが０度となるように設定されている。ヒータバー１１，１１間に包装袋を挟んでヒートシールするとき、包装袋の厚みの分だけ閉鎖角度は０度にはならないが、出力軸１２ａが０度の閉鎖角度に近づくように当該出力軸１２ａを回動させることによって、ヒータバー１１，１１間にある包装袋に圧力を加えることができる。
また、ヒータバー１１，１１間に包装袋を挟んだときが０度となるように、包装袋の厚みに合わせてその都度調整するようにしても良い。この場合は、閉鎖角度は、たとえば−１度、−２度といったように負の値となるように設定される。これにより、上記と同様に、所定の閉鎖角度に近づくように当該出力軸１２ａを回動させることによって、ヒータバー１１，１１間にある包装袋に圧力を加えることができる。
このように、出力軸１２ａが所定の閉鎖角度まで回動することを制御することによって、ヒータバー１１，１１が包装袋を挟持するときのシール圧を制御することができる。
【００１８】
一方、図３に示すように、後述する第３駆動レバー３８の側面部３８ｃがストッパー１５に当接したとき、ヒータバー１１，１１が最大限に開放されるように形成されている。ヒータバー１１，１１が最大開放状態のとき、これに応じた出力軸１２ａの角度を最大開放角度とする。当該最大開放角度は、誤動作又は事故によってヒータバー１１，１１が開放されたとき、ストッパー１５でヒータバー１１，１１の開放を制限するときの角度である。本実施例において、最大開放角度は１０度となるように設定されている。
開放角度は、上記の最大開放角度未満の角度となるように設定される。これにより、ストッパー１５に第３駆動レバー３８の側面部３８ｃが衝突することを防止することができる。開放角度は、最大開放角度未満であれば任意に設定可能であるが、本実施例では９度となるように設定されている。
このように、所定の開放角度と所定のシール圧に応じた所定の閉鎖角度との間を出力軸１２ａが正逆方向に間欠的に回動することで、サーボモータ１２は、リンク機構１３を介して、ヒータバー１１，１１を周期的に開閉することができる。
【００１９】
リンク機構１３は、ヒータバー１１，１１とサーボモータ１２を連結し、出力軸１２ａの回動をヒータバー１１，１１の開閉動作に変換するように形成されている。リンク機構１３は、トグルクリップ２０とリンクユニット２１からなり、当該リンクユニット２１は、出力軸１２ａとトグルクリップ２０とを連結している。
【００２０】
トグルクリップ２０は、一のヒータバー１１を有する第１クリップ部２２と、他のヒータバー１１を有する第２クリップ部２３と、第１クリップ部２２と第２クリップ部２３を互いに回動自在に結合するクリップ軸２４と、第１クリップ部２２と第２クリップ部２３に連結されてトグルクリップ２０を開閉するスライダ２５及びスライダガイド２６を有している。
【００２１】
第１クリップ部２２は、第１シールレバー２７と第１クリップロッド２８からなる。第１シールレバーは、一端部２７ａに一のヒータバー１１が固定され、中間部にはクリップ軸２４が挿嵌可能な第１クリップ軸孔２７ｃが形成され、他端部２７ｂは第１クリップロッド２８の一端部２８ａが回動自在に連結されている。そして、第１クリップロッド２８の他端部には、スライダ２５と係合する第１スライダ軸孔２８ｂが形成されている。
第２クリップ部２３は、第２シールレバー２９と第２クリップロッド３０からなる。第２シールレバー２９は、一端部２９ａに他のヒータバー１１が固定され、他端部にクリップ軸２４が挿嵌可能な第２クリップ軸孔２９ｂが形成され、中間部２９ｃに第２クリップロッド３０の一端部３０ａが回動自在に連結されている。そして、第２クリップロッド３０の他端部には、スライダ２５と係合する第２スライダ軸孔３０ｂが形成されている。
【００２２】
クリップ軸２４は、第１クリップ軸孔２７ｃと第２クリップ軸孔２９ｂとを重ね合わせて形成された貫通孔に挿嵌され、第１シールレバー２７と第２シールレバー２９を互いに回動自在に結合している。これにより、第１シールレバー２２と第２シールレバー２３は、クリップ軸２４を中心に回動することができる。
【００２３】
スライダ２５は、第１スライダ軸孔２８ｂと第２スライダ軸孔３０ｂとを重ね合わせて形成された貫通孔に挿嵌され、第１クリップロッド２８と第２クリップロッド３０を結合している。また、スライダ２５は、リンクユニット２１に連結されている。
スライダガイド２６，２６は、スライダ２５を挟んで対向配置されている。これにより、スライダ２５は、スライダガイド２６，２６に沿って摺動することができる。
【００２４】
スライダ２５が、図２に示すように、スライダガイド２６の一端側２６ａにあるとき、トグルクリップ２０は閉鎖してヒータバー１１，１１が包装袋を挟持するように形成されている。
詳しくは、スライダ２５がスライダガイド２６の一端側２６ａへスライドすると、スライダ２５は第１・第２クリップロッド２８，３０を押し出し、第１クリップロッド２８と第２クリップロッド３０は、それぞれ第１スライダ軸孔２８ｂと第２スライダ軸孔３０ｂを中心に回動する。これによって、第１クリップロッド２８は、連結されている第１シールレバー２７の他端部２７ｂを押し上げ、第２クリップロッド３０は、連結されている第２シールレバー２９の中間部２９ｃを押し下げる。そして、第１シールレバー２７の一端部２７ａと、第２シールレバーの一端部２９ａは、互いに接近して、ヒータバー１１，１１が閉鎖される。
【００２５】
一方、スライダ２５が、図３に示すように、スライダガイド２６の他端側２６ｂにあるとき、トグルクリップ２０は開放してヒータバー１１，１１が開くように形成されている。
詳しくは、スライダ２５がスライダガイド２６の他端側２６ｂへスライドすると、スライダ２５は第１・第２クリップロッド２８，３０を引っ張り、第１クリップロッド２８と第２クリップロッド３０は、それぞれ第１スライダ軸孔２８ｂと第２スライダ軸孔３０ｂを中心に回動する。これによって、第１クリップロッド２８は、連結されている第１シールレバー２７の他端部２７ｂを引き下げ、第２クリップロッド３０は、連結されている第２シールレバー２９の中間部２９ｃを引き上げる。そして、第１シールレバー２７の一端部２７ａと、第２シールレバー２９の一端部２９ａは、互いに離間して、ヒータバー１１，１１が開放される。
【００２６】
このように、スライダ２５がスライダガイド２６に沿って往復運動したとき、トグルクリップ２０は開閉動作をするように形成されている。
ここで、スライダ２５と、第１シールレバー２７及び第１クリップロッド２８、またスライダ２５と第２シールレバー２９及び第２クリップロッド３０は、スライダ２５の移動に対して第１シールレバー２７と第２シールレバー２９に加わる力が増大するトグル機構を形成している。これにより、スライダ２５を移動させる力が小さくても大きな力でヒータバー１１，１１を閉じることができる。
さらに、出力軸１２ａが設定された所定の閉鎖角度に近づくように回動されたとき、トグル機構によって、ヒータバー１１，１１間のみならず、ヒータバー１１，１１間が包装袋の袋口近傍を挟み込んで完全に閉じない分、トグルクリップ２０全体に反発力が生じる。当該反発力は、トグルクリップ２０、特に第１シールレバー２７と第２シールレバー２９を撓ませる。当該撓みは弾性力によって復原され、ヒータバー１１，１１にはさらに弾性力による力が加えられる。
【００２７】
リンクユニット２１は、トグルクリップ２０のスライダ２５とサーボモータ１２の出力軸１２ａとを連結し、出力軸１２ａの回動をスライダ２５の往復運動に変換するように形成されている。
リンクユニット２１は、サーボモータ１２の出力軸１２ａ側から、第１駆動レバー３５と、第１連結ロッド３６と、第２駆動レバー３７と、第３駆動レバー３８と、第２連結ロッド３９とからなる。
【００２８】
第１駆動レバー３５は、図４及び図５に示すように、一端部３５ａが出力軸１２ａに固定され、他端部３５ｂが第１連結ロッド３６に回動自在に連結されている。これにより、出力軸１２ａの回動にしたがって他端部３５ｂが回動するように形成されている。
第１連結ロッド３６は、一端部３６ａが第１駆動レバー３５の他端部３５ｂに回動自在に連結され、他端部３６ｂが第２駆動レバー３７に連結されている。これにより、第１駆動レバー３５の回動にしたがって、第２駆動レバー３７を動作させることができる。
第２駆動レバー３７は、一端部３７ａが第１連結ロッド３６の他端部３６ｂに回動自在に連結され、他端部３７ｂが回動可能な駆動軸４０に固定されている。これにより、第２駆動レバー３７は、一端部３７ａが第１連結ロッド３６の上下動にしたがって回動されたとき、駆動軸４０を回動させることができる。
第３駆動レバー３８は、一端部３８ａが駆動軸４０に固定され、他端部３８ｂが第２連結ロッド３９に回動自在に連結されている。また第３駆動レバー３８は、図２及び図３に示すように、第２駆動レバー３７と略Ｌ字をなすように駆動軸４０に固定されている。これにより、第１駆動レバー３５の回動にしたがって上下動する第２駆動レバー３７の一端部３７ａの動作は、第３駆動レバー３８の他端部３８ｂの左右方向の動作に変換することができる。
第３駆動レバー３８の側面部３８ｃと対向するようにストッパー１５が配置されている。当該ストッパー１５に側面部３８が当接することにより、第３駆動レバー３８の過回転を防止することができ、ひいては、サーボモータ１２の出力軸１２ａが最大開放角度以上に過回転することを防止することができる。
第２連結ロッド３９は、一端部３９ａが第３駆動レバー３８の他端部３８ｂに回動自在に連結され、他端部３９ｂがスライダ２５に連結されている。
これにより、第３駆動レバー３８の他端部３８ｂの左右方向の動作を、スライダガイド２６，２６に沿ったスライダ２５の往復運動に変換することができる。
以上のようにして、リンクユニット２１は、出力軸１２ａとスライダ２５を連結し、出力軸１２ａの回動をスライダ２５の往復運動に変換するように形成されている。また、リンクユニット２１とトグルクリップ２０からなるリンク機構１３は、サーボモータ１２の出力軸１２ａから出力される回転動力をトグル機構で増大させてヒータバー１１，１１へ伝達することができ、これによりヒータバー１１，１１が包装袋を挟持するときに袋口近傍へ加わるシール圧を増幅することができる。
【００２９】
また、ロータリー型包装機１は、図１に示すように、作業員Ｐの手元に制御盤４が配され、作業員Ｐに対向して操作しやすい位置に操作部５が設けられている。
制御盤４は、制御部１４を有している。制御部４は、図８に示すように、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ又はこれらに類する記憶媒体４５ａを有する記録手段４５と、当該記録手段４５に記録されているデータのうち、所定のデータを選択する選択手段４６と、選択手段４６で選択した記録手段４５に記録されているデータにしたがってサーボモータ１２を制御する制御手段４７を有している。
操作部５は、タッチパネルからなる入力装置４６ａを有するモニタ画面（図示略）を有している。なお、タッチパネルに替えて、キーボード、押釦、ダイヤル又はこれらに類する入力装置を設けても良い。入力装置４６ａを介して、選択手段４６で所定のデータを選択可能に形成されている。
【００３０】
記録手段４５は、包装袋の種類毎に設定された複数のシールパターンを記憶媒体４５ａに記録保存するように形成されている。シールパターンは、ヒータバー１１，１１が包装袋の袋口近傍を挟持するとき、当該袋口近傍に加わるシール圧に係るデータと、ヒートシール工程の開始から終了までヒータバー１１，１１が袋口近傍を挟持し続ける間のシール時間に係るデータから形成されている。
包装袋の種類とは、包装袋を形成するシートの素材や、当該シートの厚みをいう。そして、薄く溶けやすいシートの場合には、シール圧を低くしてシール時間を短くし、厚く溶けにくいシートの場合には、シール圧を高くしてシール時間を長くするといったように、シール圧とシール時間は、包装袋の種類に合わせて最適な圧力と時間が有り、それぞれの値を組み合わせてシールパターンが形成されている。
【００３１】
選択手段４６は、記憶手段４５に記憶保存されている複数のシールパターンのうち、一のシールパターンを入力装置４６ａによって選択可能に形成されている。また選択手段４６は、選択したシールパターンのシール圧に係るデータとシール時間に係るデータを制御手段４７へ出力するように形成されている。複数のシールパターンのうち、一のシールパターンを選択するようにしたことで、包装袋の種類に合わせて素早くシール装置をセッティングすることができる。また、包装袋の種類に合わせて、均一なデータを出力することができるので、シール装置の設置作業やメンテナンス作業の際に作業員の個人的な「コツ」によって装置毎にシール圧やシール時間がばらついてしまうことを防止することができ、専門的な技術者を呼ばなくともセッティング作業等を行うことができる。
【００３２】
制御手段４７は、選択手段４６から入力されたシールパターンのシール圧とシール時間に係るデータに基づいて、当該シールパターンの所定のシール圧に対応するように、出力軸１２ａを所定の角度まで回動させてヒータバー１１，１１を閉鎖するように制御すると共に、シール時間の間、所定の角度まで回動させた出力軸１２ａを維持して、ヒータバー１１，１１の閉鎖状態を維持するように制御するように形成されている。これにより、ヒータバー１１，１１は包装袋の袋口近傍を挟持してヒートシールすることができる。
【００３３】
シールパターンは、ヒータバー１１，１１が開放しているときの開放角度、及びヒータバー１１，１１が閉鎖しているときの閉鎖角度、並びに第３駆動レバー３８がストッパー１５に当接しているとき、すなわち、第１連結ロッド３６を介して、第１駆動レバー３５が最下限まで回動されている場合の当該出力軸１２ａの角度である最大開放角度に係る各パラメータを有している。当該各パラメータのうち、開放角度と閉鎖角度の間を出力軸１２ａが回動することによって、ヒータバー１１，１１は所定のシールパターンで開閉動作することができる。
そして、シール圧とシール時間は、所定の閉鎖角度まで出力軸１２ａを回動させて、ヒータバー１１，１１が包装袋の袋口近傍を挟持しているとき、略閉鎖角度まで回動した出力軸１２ａを所定時間維持することによって調整可能である。
なお、所定の開放角度から所定の閉鎖角度に向って回動するときを出力軸１２ａの逆方向の回動とする。本実施例においては、最大開放角度を１０度とし、開放角度を９度、閉鎖角度を０度に設定しているが、これに限定されず任意に設定可能である。
【００３４】
ここで、ヒータバー１１，１１に噛み込み異常が発生したとき、トグルクリップ２０の第１クリップ部２１と第２クリップ２２には、所定のシール圧に係る圧力に対する反発力が生じる。当該反発力によって、制御手段４７は、所定のシール圧に対応した所定の角度まで出力軸１２ａを回動させることが困難になり、見かけ上のシール圧が上昇する。一方、サーボモータ１２の一般的な過渡応答特性に基づくと、出力軸を逆方向に回動したとき、過渡状態下でヒータバー１１，１１に加わる力が定常状態のシール圧よりも瞬間的に大きくなる場合がある。これによって、出力軸１２ａが回動するときの過渡状態下で瞬間的に上昇する力が、噛み込み異常によるシール圧の上昇として誤認されるおそれがある。
そこで、シール圧に係る閉鎖角度のパラメータに一時的なシール圧の上昇を許容する許容範囲が設けられている。当該許容範囲からシール圧が逸脱したとき、ヒータバー１１，１１間に噛み込み異常が発生したものとして、サーボモータ１２はヒータバー１１，１１のシール動作をキャンセルするように形成されている。この所定のシール圧に係る許容範囲は、包装袋の種類に合わせてそれぞれ設けられているので、たとえば、極めて薄いシートからなる包装袋の場合には、閉鎖角度の目標値を０度とし、許容範囲を−０．５度〜０度、厚いシートからなる包装袋の場合には、閉鎖角度の目標値を１度とし、許容範囲を０．５度〜１度と設定すれば良い。そして、シールパターンの変更に伴って、シール圧の目標値と当該シール圧の許容範囲が素早く変更される。これにより、包装袋の種類を変更した場合であっても瞬時に対応したシール圧で包装袋をヒートシールすることができる。
【００３５】
上記の構成を有するシール装置１０は、サーボモータ１２の出力軸１２ａの回動を次に説明するようにヒータバー１１，１１へ伝えている。当該ヒータバー１１，１１の開閉動作について添付した図面にしたがって説明する。図９はヒータバー１１，１１が閉じているときのリンク機構１３の状態の概略を示す説明図であり、図１０は、ヒータバー１１，１１が開いているときのリンク機構１３の状態の概略を示す説明図である。
【００３６】
サーボモータ１２は所定の速度で回動する回動軸１２ｃの出力を減速機１２ｂで所定の速度まで減速して出力軸１２ａから出力するように形成されている。
サーボモータ１２の出力軸１２ａの回動角度は制御手段４７によって制御され、制御手段４７は、選択手段４６から入力されたシールパターンの所定のシール圧に係るデータに基づいて、出力軸１２ａを所定の開放角度から所定の閉鎖角度まで回動するように制御している。このとき、リンク機構１３は以下のように動作する。
【００３７】
出力軸１２ａが所定の開放角度から所定のシール圧に対応した所定の閉鎖角度まで逆方向に回動したとき、リンクユニット２１は、スライダ２５をスライダガイド２６，２６の他端部２６ｂ側の所定位置から一端部２６ａ側の所定位置に向ってスライドさせる。
詳しくは、出力軸１２ａに固定された第１駆動レバー３５によって上方へ引き上げられた第１連結ロッド３６が、第２駆動レバー３７と第３駆動レバー３８を駆動軸４０を中心に回動させて、第３駆動レバー３８が、第２連結ロッド３９を押し出し、当該第２連結ロッド３９がスライダ２５をスライダガイド２６，２６に沿ってスライダガイド２６，２６の他端部２６ｂ側の所定位置から一端部２６ａ側の所定位置までスライドさせている。
【００３８】
そして、スライダ２５がスライダガイド２６，２６の一端部２６ａの所定位置までスライドしたとき、トグルクリップ２０の第１クリップ部２１と第２クリップ部がクリップ軸２４を中心に回動して、トグルクリップ２０の先端が閉じ、これにより、ヒータバー１１，１１が閉鎖される。
詳しくは、スライダ２５は、第１スライダ軸孔２８ｂ及び第２スライダ軸孔３０ｂを中心として第１クリップロッド２８と第２クリップロッド３０とを相反する方向へ回動させる。これによって、第１クリップロッド２８は、第１シールレバー２７の他端部２７ｂを押し上げ、第２クリップロッド３０は、第２シールレバー２９の中間部２９ｃを押し下げる。そして、第１シールレバー２７の一端部２７ａと第２シールレバー２９の一端部２９ａが接近し、ヒータバー１１，１１が閉鎖される。
ヒータバー１１，１１が閉鎖したとき、包装袋の袋口近傍は、所定のシール圧で挟持される。
【００３９】
所定のシール時間が経過した後、出力軸１２ａは、所定のシール圧に対応した所定の閉鎖角度から所定の開放角度まで正方向に回動する。このとき、リンクユニット２１は、スライダ２５をスライダガイド２６，２６の一端部２６ａ側の所定位置から他端部２６ｂ側の所定位置に向ってスライドさせる。これによって、スライダ２５は、クリップ軸２４を中心にトグルクリップ２０の第１クリップ部２２と第２クリップ部２３を回動させて、トグルクリップ２０の先端を開いて、ヒータバー１１，１１を開放する。
スライダ２５がスライダガイド２６，２６の他端部２６ｂ側の所定位置に到達したとき、第１駆動レバー３５は初期位置に戻り、出力軸１２ａは所定の開放角度まで戻される。
【００４０】
なお、出力軸１２ａを正方向へ回動させるとき、減速機１２ｂにクラッチを設けたり、所定のシール時間が経過した後にサーボモータ１２の回動軸１２ｃを初期位置まで瞬時に戻すオートリターン機構等を設けたりして、出力軸１２ａにかかるトルクを瞬時に抜くようなトルク制限機構を設けても良い。これによって、シール圧を瞬時に抜くことができるので、ヒータバー１１，１１を素早く開くことができ、包装袋の焦げ付きを防止することができる。
また、このようなトルク制限機構を設けることによって、出力軸１２ａを所定のシール圧に対応する所定の閉鎖角度まで回動したとき、包装袋の噛み込み異常等によってヒータバー１１，１１に過剰な負荷がかかった場合に、瞬時に出力軸１２ａのトルクを抜くことができ、リンク機構１３の破損を防止することができる。
さらに、包装機１の他の装置や他の工程で異常が発生したり、停電等によって包装機１が緊急停止したとき、トルク制限機構がヒータバー１１，１１を素早く開放することによって、焦げ付いた包装袋や、シール不足の包装袋のような不良品の発生を抑制することができる。
【００４１】
本実施例に係るシール装置１は、上記のようにサーボモータ１２の出力軸１２ａを正逆方向に回動させることによって、一対のヒータバー１１，１１を開閉させている。
ここで、トグルクリップ２０は、いわゆるトグル機構を構成している。これにより、サーボモータ１２の出力軸１２ａにかかるトルクを小さくすることができるので、小型で低出力なサーボモータ１２を使用することによってコストを下げることができる。また、サーボモータ１２にかかる負荷を小さくすることができるので、より高速に出力軸１２ａを正逆方向へ回動させることができる。これにより、包装袋の袋口近傍をヒートシールするとき、素早く挟持すると共にヒートシールが完了したあとは素早く包装袋を離すことができるので、袋口近傍が焦げたり、圧着不良を起こすことを防止することができる。
【００４２】
また、ヒータバー１１，１１を閉じたとき、図９に示すように、第１シールレバーと第２シールレバーには、トグル機構の倍力効果によって、第１クリップロッドと第２クリップロッドに対する反発力が生じ、当該反発力は、第１シールレバーと第２シールレバーの一端部側へ伝達される。したがって、ヒータバーには、出力軸１２ａの回転動力に加えて、反発力で撓んだ第１シールレバーと第２シールレバーの弾性力が加わることになる。当該弾性力は、第１クリップロッドと第２クリップロッドが第１シールレバーと第２シールレバーの他端部を押し広げる力が強ければ強いほど大きくなる。すなわち弾性力とシール圧に係る圧力、すなわち出力軸１２ａの所定の角度との間には比例関係が成立する。したがって、所定のシール圧に応じた所定の角度となるように出力軸１２ａを制御することによって、弾性力もまた制御することができ、当該弾性力を考慮することによって、サーボモータ１２の出力を抑えることができる。
したがって、本実施例のシール装置によれば、トグル機構の倍力効果によって、ヒータバーにかかる単純出力を増大させると共に、第１シールレバーと第２シールレバーにかかる弾性力もヒータバーに加えることができるので、定格容量の小さなサーボモータを使用することができる。そのため、サーボモータにかかるコストを抑え、シール装置１０を省エネルギーで動作させることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…シール装置、１１…ヒータバー、１２…サーボモータ、１２ａ…出力軸、１２ｂ…減速機、１２ｃ…回動軸、１３…リンク機構、１４…制御部、１５…ストッパー、
２０…トグルクリップ、２１…リンクユニット、２２…第１クリップ、２３…第２クリップ、２４…クリップ軸、２５…スライダ、２６…スライダガイド、
２７…第１シールレバー、２７ｃ…第１クリップ軸孔、２８…第１クリップロッド、２８ｂ…第１スライダ軸孔、２９…第２シールレバー、２９ｂ…第２クリップ軸孔、３０…第２クリップロッド、３０ｂ…第２スライダ軸孔、
３５…第１駆動レバー、３６…第１連結ロッド、３７…第２駆動レバー、３８…第３駆動レバー、３９…第２連結ロッド、４０…駆動軸、
４５…記録手段、４５ａ…記録媒体、４６…選択手段、４６ａ…入力装置、４７…制御手段。
１…包装機、２…ロータリー、３…グリップ、４…制御盤、５…操作部。
１００…従来のシール装置、１０１…従来のヒータバー、１０２…片持ち梁、１０３…スライダ、１０４…スライダガイド、１０５…リンクユニット。
【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】
0006337246.tif 000006
【図６】
0006337246.tif 000007
【図７】
0006337246.tif 000008
【図８】
0006337246.tif 000009
【図９】
0006337246.tif 000010
【図１０】
0006337246.tif 000011
【図１１】
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