(57)【要約】      （修正有）【課題】包装材を略筒状に曲成するフォーマより下方に延びる充填筒を実質的に無くし、包装機の本体高さを短くする製袋充填包装装置を提供する。【解決手段】製袋充填包装装置１において、縦シール手段６０はフォーマ３０の筒状部３２の外側に配置されていて、フォーマ３０によって略筒状に曲成された包装材の両側縁部分を局所的にシールするスポットシール手段である。紙送りされる筒状包装材がスポットシール手段６０と相対的に移動することで包装材の両側縁部分を連続してシールする。縦シール手段は、バーヒータのような長尺のシール手段ではなく、装置高さ方向の長さを極力要しないので、フォーマ３０の筒状部３２についても下方に向かって延びる長さを極力抑えることで、製袋充填包装装置１の高さを可及的に短縮することができる。【選択図】図１
2013166580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続するウェブ状包装材を略筒状包装材に曲成し当該略筒状包装材を内側で案内する筒状部を有するフォーマと、前記筒状部から側方に出ている前記略筒状包装材の両側縁部分をシールして筒状包装材を形成する縦シール手段と、前記筒状包装材から順次形成された袋内に前記包装物が投入された状態で前記包装材に横シールを施す横シール手段と、前記筒状包装材を紙送りする紙送り手段とを備えており、前記袋内に前記包装物を収容した袋包装体を連続して製造する製袋充填包装装置において、
前記縦シール手段は、前記フォーマの前記筒状部の外側に配置されていて前記略筒状包装材の前記両側縁部分にスポット状のシールをして、紙送りされる前記筒状包装材が相対的に移動することで前記両側縁部分をシールするスポットシール手段であること、
を特徴とする製袋充填包装装置。
【請求項２】
包装すべき包装物が内部を通して投入される充填筒が前記フォーマに嵌入されており、曲成された前記略筒状包装材が前記筒状部と前記充填筒との隙間を通過可能であり、前記充填筒の下端は前記紙送り手段の最上端の直上位置又はそれよりも上方位置であること、を特徴とする請求項１に記載の製袋充填包装装置。
【請求項３】
前記スポットシール手段は、超音波溶着を行う超音波シーラ、予熱手段と圧着手段とを組み合わせた予熱圧着手段、加熱されたローラが回転しながらヒートシールを行う回転ヒータ手段、又は加熱空気の吹付けで溶着を行うホットエアーブロワであること、
を特徴とする請求項１又は２に記載の製袋充填包装装置。
【請求項４】
前記紙送り手段は、前記筒状包装材をその外側から吸引しながら紙送りする吸引紙送り手段であること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の製袋充填包装装置。
【請求項５】
前記吸引紙送り手段は、吸引孔が長手方向に列状に並んで形成されていて巻き掛け駆動される紙送りベルトであり、吸引手段が前記吸引孔を通して空気を吸引することで、前記紙送りベルトに接触する前記筒状包装材をその外側から吸引しつつ紙送りすること、
を特徴とする請求項４に記載の製袋充填包装装置。
【請求項６】
前記吸引紙送り手段は、吸引孔が周面に周方向に列状に並んで形成されていて回転駆動される紙送りローラであり、吸引手段が前記吸引孔を通して空気を吸引することで、前記紙送りローラに接触する前記筒状包装材をその外側から吸引しつつ紙送りすること、
を特徴とする請求項４に記載の製袋充填包装装置。
【請求項７】
前記充填筒の下端には、前記吸引紙送り手段に対して前記筒状包装材を挟んで対向する紙送り補助部材が、前記充填筒の下方に延びて設けられていること、
を特徴とする請求項５又は６に記載の製袋充填包装装置。
【請求項８】
前記紙送り補助部材は、列状に並ぶ前記吸引孔の孔径に相当する幅を有しており、前記吸引孔の列の位置に合わせて配置されているバー、棒等の細長片であること、
を特徴とする請求項７に記載の製袋充填包装装置。
【請求項９】
前記横シール手段は、前記筒状包装材を挟んで横シールをしながら当該筒状包装材を引き降ろして紙送りをすることにより、前記紙送り手段を兼ねていること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の製袋充填包装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯状包装材をフォーマによって略筒状に曲成し、当該曲成された包装材を縦シーラによって筒状包装材に成形し、当該筒状包装材に横シールを施して製袋しつつ袋内に包装物を充填することで、包装物の袋包装をする製袋充填包装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製袋充填包装装置として、図１０に示す構造のものが用いられている。図１０に示す製袋充填包装装置１００は、ウェブ状包装材を巻き取った巻取りロールＦｒから繰出し機構１０によってウェブ状包装材Ｆｗが繰り出され、適宜の貯留部でウェブ状包装材Ｆｗが留め置かれるとともに適宜の張力が付与された後、フォーマ１３０に供給される。供給途上の適宜位置に印刷装置等の付属装置２０が配設され、包装に関する内容についての印刷が行われる。ウェブ状包装材Ｆｗは、フォーマ１３０によって両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが接近した略筒状に曲成される。フォーマ１３０内には充填筒１５０が嵌入されており、曲成された包装材が両者の隙間内を通過する。フォーマ１３０内を貫通した充填筒１５０の外周を取り巻くように送られた包装材は、向かい合う二つのヒータバー１６１，１６１の構成とされた縦シール手段１６０によって両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅ同士がシールされて、筒状包装材Ｆｔが形成される。
【０００３】
充填筒１５０の側方には、筒状包装材Ｆｔを挟んでベルト式の紙送り手段１７０が配設されており、充填筒１５０の外周面とベルト１７１，１７１との間で筒状包装材Ｆｔを挟み付けることで、ベルト１７１，１７１の走行により筒状包装材Ｆｔを下方に向かって紙送りする。充填筒１５０を通じて菓子等の食品のような包装物が筒状包装材Ｆｔから形成された袋内に投下・充填され、横シール手段４０が筒状包装材Ｆｔを横断方向にシールをして、先行して形成されている袋Ｐ１の上開口部を封鎖するとともに、後続の袋Ｐ２の底部が形成される。このように、袋の形成とタイミングを合わせて充填筒１５０を通して食品を袋内に落下・充填・封鎖の各動作を繰り返すことで、袋包装体Ｐを連続して製造することができる。横シール手段４０にはカッタ機構を組み込んでおいて、筒状包装材Ｆｔに対して横シールをする際に、筒状包装材Ｆｔを袋Ｐ１，Ｐ２間で切断・分離することができる。
【０００４】
本出願人は、自動包装機の製袋装置として、縦型の製袋充填自動包装機におけるシート状包装フィルムを筒状成形する製袋装置を提案している（特許文献１参照）。この製袋装置は、縦型製袋充填の自動包装機において、フォーマである成形器の中空内部に、ホッパと接続される短い円筒を配置し、その短い円筒の下端に縦シーラが近接して備わる縦長の縦シールガイドと、当該縦シールガイドの両脇に間隔を置いて一対の拡張ガイドとを下垂するように取り付けた筒状ガイドを組み入れたものである。ホッパと接続される筒が短く軽量となって取り扱いがしやすくなり、材料費、加工費を節約し、ホッパと、縦シールガイド及び拡張ガイドの下方に備わる横シーラとの間の距離が短くなることで、充填落差が短縮し、破損を少なくするとともに充填時間を短くし、充填落下される製品の破損の防止を図っている。
【０００５】
また、本出願人は、被包装物の落下距離を短くした縦型製袋充填包装方法を提案している（特許文献２参照）。この縦型製袋充填包装によれば、包材フィルムを製袋器に導いてそれ自体も短くされている充填用の円筒に巻き付けて筒状とし、当該円筒の側方に設けた紙引き手段により包材フィルムを紙引きし、円筒の一側において合わされるフィルム両縁に対して円筒の該一側に設けた縦シーラで縦シールを施して包装筒とし、円筒の下方に設けた開閉自在な横シール・カット手段により、包装筒内に落下充填される被包装物の上下を横シール・カットするものにおいて、横シール・カット手段を上下動自在な昇降テーブルに設置して、円筒から横シール・カット位置までの距離を、包装筒に皺が発生しない限度に円筒の径の大小に対応して変化させることで、被包装物の落下距離をできるだけ短くしている。縦シーラを超音波発振器とし、紙引き手段を、円筒の左右両側に対に設けられたバキューム機能を有するベルト式構造として、アクチュエータによりベルトを円筒に近接状態として包装筒をバキュームしながら紙引きを行っている。
【０００６】
また、本出願人は、連続的に袋や、被包装物が充填された袋包装体を製作するため、帯状シートを筒状シートに成形する筒状シート成形装置を提案している（特許文献３参照）。この筒状シート成形装置は、特に同文献の図７に示されているように、成形後の送りガイドが完全な円筒形ではなく仮想上の筒体の一部を長手方向に切り欠いたような形状をしており、帯状シートを一旦湾曲状シートに成形し、その後に湾曲状シートの両側端部を重ね合わせるように成形するというように、それぞれの成形を、段階を踏んで順次、成形を行なわせることにより、帯状シートの両側端部の重ね合わせ成形の不調を防止することを図っている。
【０００７】
また、包装フィルムをチューブ状に成形する自動包装機について、その外形形状を設計・製作容易にしたフィルムフォーマが提案されている（特許文献４参照）。このフィルムフォーマは、一枚の矩形板を折り曲げて、すべてのガイド面を平坦面として製作されている。そして、フィルムフォーマは、中空角筒状のガイド筒部と、当該ガイド筒部と折れ曲がってフィルム送り上流側に接続されている略屋根状のピロー部とから成っており、ピロー部は、ガイド筒部の上縁にそれぞれ連接された傾斜状で平坦面を有する第１ガイド面及び左右一対の第２ガイド面とを備えている。包装フィルムが筒状に成形されるときに、フィルムフォーマの入側縁から出側縁に至る距離を、包装フィルム上の任意の点が辿る経路に関わらず均等長さとすることで、包装フィルムの捩れ、ずれ、波打ち等を防止することを図っている。また、同文献に記載の自動包装機において、中空円筒状のフィルムガイド（充填筒）の周囲にガイドされる筒状の包装フィルムは、フィルムガイドの側方から押し当てられる送り用のゴムローラによって送り出しが行われている。
【０００８】
また、ピロー包装体を得る縦型製袋充填機においてフィルムを筒状成形するための製袋装置であって、機枠の支台に立設されて落下供給される物品を案内する物品充填筒と、この物品充填筒の外周に帯状フィルムを巻き付け案内することで筒状に成形すべく、該物品充填筒に対し略包囲状に外装される製袋リングとよりなる製袋手段を備えたものが提案されている（特許文献５参照）。製袋リングは、支台に取付けるリングフランジと、このリングフランジの内径部に内嵌状に取付けられる取付けリングと、この取付けリングに内嵌状に取付けられるフィルムガイド筒とより構成されている。取付けリングは、下部側の外周には所定の幅でリングフランジの下面側に当接する鍔部が形成され、この鍔部には帯状フィルムの左右の縁を引出すための隙間が形成されている。フィルムガイド筒は、展開形状として略等辺台形状に形成された薄鋼板を筒状にして略変形五角形状に形成され、取付けリングに挿入して下縁を取付けリングの下縁と揃えた状態とし、両端部を取付けリングの前記隙間より狭い隙間で対設される。この状態で取付けリングの下縁とフィルムガイド筒の下縁とが固定されて製袋リングが形成される。
【０００９】
また、移送されるフィルムを筒状に成形する円筒状部材と、円筒状部材のフィルム引込み側の曲縁部に沿って配設される襟部材とを備えており、襟部材を、炭素繊維に合成樹脂が含浸された可撓性の薄板材料により構成することでフィルムの成形性を高くした製袋装置が提案されている（特許文献６参照）。この製袋装置によれば、炭素繊維に合成樹脂が含浸された可撓性の薄板材料は曲げ加工が容易であることから襟部の製作精度が向上し、またフィルムと炭素繊維強化プラスチックとの摩擦抵抗が小さくなり、移送されるフィルムは襟部の傘状の湾曲面に沿って円滑に案内され、フィルムを円筒部の内側面に沿って安定的に製袋することが図られている。
【００１０】
また、包装機に用いるフォーマとその製造について、数値制御された工作機械を用いて、高精度に、しかも仕様に応じた各種のフォーマを安価にかつ自動的に製造することを図ったものが提案されている（特許文献７、８参照）。包装機用フォーマとして、セーラ部とチューブ部の稜線接合部の展開曲線が、該稜線接合部の接線の変化割合が一定となる曲線として形成し、その成形方法として、セーラ部とチューブ部の稜線接合部の展開曲線の式を定めてブランク材より切り出し、両者を曲成して稜線接合部同士を接合して一体化している。
【００１１】
また、セーラ部と該セーラ部に連設されたチューブ部とを有するフォーマと、包材の左右両側縁部の重なり部分を長手方向に沿ってシールする縦シール手段と、包材を袋状に成形する横シール手段とを有し、チューブ部を通して投入した物品を包装する包装機において、チューブ部は、上側に円錐状に拡開する円錐部と、該円錐部の下部に接続されて下方に延設された円筒部とを有すると共に、該チューブ部の後面側には円筒部の上端部近傍から該チューブ部の下方部に亘って開口を設けており、かつ該チューブ部の下端部に非開口部を設けた包装機が提案されている（特許文献９参照）。この包装機によれば、物品が詰まりやすい円錐部との境界付近においてチューブ部に開口を設けているので、物品が下方移動する包材に直接接触し、該包材の下方移動に伴って、物品の詰りを崩して物品の詰りを防止することを図り、更に、チューブ部の下端部に非開口部を設けることで、チューブ部周りの包材を円筒形状に維持し、包材内の容積、通路の断面積を確保して物品を円滑に導入することを図っている。その結果、物品は速やかに落下してチャージレングス（尾引き）が短くなり、横シールの際の物品の噛み込みが回避される。
【００１２】
更に、縦型製袋充填包装機のような包装機において、多層フィルムを溶着する縦シールとして超音波溶着機構を用いた一例として、特許文献１０に開示されたものがある。超音波溶着機構は、ホーン、アンビル、超音波発生器等から成るものが示されている。
【００１３】
しかしながら、特許文献１に開示されているシート状包装フィルムを筒状成形する製袋装置は、縦シーラが、間欠動作をするバー状のシーラであり、その長さは製袋される袋の長さに基づいており、縦シールガイド及び拡張ガイドの長さも縦シーラの長さと同等又はそれよりも長くなっている。したがって、製品が充填落下される距離も当該長さよりも短くすることができず、そのため、この製袋装置においては、その高さの短縮にも限界がある。
【００１４】
また、特許文献２に開示されている縦型製袋充填包装においては、縦シーラとして超音波発振器を用いているものの、ホッパより供給される被包装物を包装筒内に落下充填させるために円筒が用いられているとともに、ベルト式構造をした紙引き手段が当該円筒に近接状態に配置されていて、当該円筒との協働によって包装筒を紙送りしている。したがって、縦型製袋充填包装においては被包装物を落下充填する円筒が必要な構造となっており、拡張ガイドを備えるには円筒の下端に更に下方に向かって取り付けることになるので、縦型製袋充填包装装置の高さを充分に短縮することまでは考慮されていない。
【００１５】
また、特許文献３に開示されているものでは、縦型製袋充填包装機として適用されたときに、送りガイドの形状に開口部を形成するという工夫を凝らしてはいるが、送りガイドは、当該送りガイドと送り手段のタイミングベルトとの間に湾曲状シートを挟むように配置され、且つ内部を被包装物が落下・充填される充填筒としての構造である。したがって、包装機は、少なくとも充填筒の長さを含む高さを有しているので、包装機高さを短縮するには限界がある。
【００１６】
また、特許文献４に開示されているものでは、筒状フィルムの送りは、ゴムローラによって行われるものの、縦シーラは、フィルムフォーマのガイド筒部の下方にまで延びるフィルムガイドの長さに沿って配置されたバー状のシーラ（封筒貼りをするシーラ）である。したがって、自動包装機は、フィルムフォーマのガイド筒部と、その下方に延びるフィルムガイドの部分との合計高さ以上の高さを有することになり、包装機の高さの短縮には限界がある。
【００１７】
また、特許文献５に開示されているものは、物品充填筒と共に製袋手段を構成する製袋リングが特殊な構造（高さの低い取付けリング）を備えているが、縦シーラやフィルム送りベルトは、長尺な物品充填筒と協働する従来構造に留まっており、包装機高さの短縮を図るものではない。
【００１８】
また、特許文献６に開示されているものは、襟部の材料や形状に工夫が施されているが、開示されている縦型包装機の充填筒（チューブ）は、フィルムを成形する製袋装置の襟部を縦方向に貫通してその下方に延びていて、当該長尺な充填筒に協働するように縦シーラとフィルム送りベルトが配設されている従来構造に留まっており、包装機高さの短縮を図るものではない。また、特許文献７、８に開示されているものについても、フォーマの形状について改良を図るもので、充填筒であるチューブはフォーマを貫通し、縦シーラとフィルム送りについては明確な開示がないが、従来構造に留まるものと考えられる。
【００１９】
また、特許文献９に開示されている包装機は、チューブ内での物品の詰りを抑制して物品の円滑な導入を実現すると共に、横シールの際の物品の噛み込みを回避し、製品の出来栄えを向上した包装機を提供するものである。チューブの形状・構造に工夫を凝らしてはいるが、チューブはあくまでも、縦シール装置とプルダウンベルトのような包材送り手段と協働する充填筒として用いられている。したがって、この包装機は、充填筒としての高さを減じようとする意図はなく、包装機高さの短縮を図るものではない。
【００２０】
更に、特許文献１０に開示されている包装機は、縦シール機構として超音波溶着機構が挙げられているが、ホッパに接続されていてフォーマ内に嵌挿され且つフォーマの下方に充分な延びるチューブを備えるものであり、したがって、この包装機は、充填筒としての高さを減じようとする意図はなく、包装機高さの短縮を図るものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】実願昭５９−１７６７００号（実開昭６１−９１５０３号）のマイクロフィルム
【特許文献２】特開平１−１２４５０８号公報
【特許文献３】特許第３９６９７８６号公報
【特許文献４】特開昭５８−６４９０８号公報
【特許文献５】特許第３１６５０４１号公報
【特許文献６】特開２００２−３６１７６４号公報
【特許文献７】特許第３５４６９６８号公報
【特許文献８】特開平８−３２４５０５号公報
【特許文献９】特許第４４２７３５３号公報
【特許文献１０】特開２０１１−３１９０７号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】経済産業省関東経済産業局、「平成２１年度戦略的基盤技術高度化支援事業  『食品包装機械のフィルムに傷をつけない衛生的な袋成形型の最適設計と製造法』  研究開発成果等報告書」  平成２２年３月、インターネット＜URL：http://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2009/21h-147-2-3.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上記したように、従来の汎用型の製袋充填包装機は、被包装物が内部を通じて投下され且つ製袋のために縦シール手段と包装材の送り手段と協働する充填筒を備えており、充填筒を備えることに起因して包装機の本体高さが高くなっており、その影響で包装機の設置場所にも制約が生じている。
そこで、製袋充填包装装置として、包装材を略筒状に曲成するフォーマより下方に延びる充填筒を実質的に無くし、包装機の本体高さを短くする点で解決すべき課題がある。また、充填筒を備えるとしても、充填筒の長さを可及的に短くして、包装機本体の高さが長くなるような影響を極力無くす点で、解決すべき課題がある。
この発明の目的は、上記課題を解決することであり、包装機の本体高さを短くして包装機の設置場所について課せられる制約を極力無くすようにした製袋充填包装装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決するため、この発明による製袋充填包装装置は、連続するウェブ状包装材を略筒状包装材に曲成し当該略筒状包装材を内側で案内する筒状部を有するフォーマと、前記筒状部から側方に出ている前記略筒状包装材の両側縁部分をシールして筒状包装材を形成する縦シール手段と、前記筒状包装材から順次形成された袋内に前記包装物が投入された状態で前記包装材に横シールを施す横シール手段と、前記筒状包装材を紙送りする紙送り手段とを備えており、前記袋内に前記包装物を収容した袋包装体を連続して製造する製袋充填包装装置であって、前記縦シール手段は、前記フォーマの前記筒状部の外側に配置されていて前記略筒状包装材の前記両側縁部分にスポット状のシールをして、紙送りされる前記筒状包装材が相対的に移動することで前記両側縁部分をシールするスポットシール手段であること、を特徴としている。
【００２５】
この製袋充填包装装置によれば、製袋充填包装動作としては、従来の場合と同様に、連続するウェブ状包装材がフォーマを通過する際に当該フォーマによって略筒状包装材に曲成され、略筒状包装材は縦シール手段によって両側縁がシールされて筒状包装材に成形される。紙送り手段は、筒状包装材を充填筒に沿って紙送りをし、ウェブ状包装材をフォーマに通過させる。筒状包装材には横シール手段によって横シールが施され、順次形成された袋内には充填筒の内部を通して包装すべき包装物が投入され、包装物が投入された袋が横シールによって封鎖されて包装物を収容した袋包装体が連続して製造される。
【００２６】
この製袋充填包装装置において、縦シール手段はフォーマの筒状部の外側に配置されていて、フォーマによって略筒状に曲成された包装材の両側縁部分を局所的にシールするスポットシール手段であり、紙送りされる筒状包装材が当該スポットシール手段と相対的に移動することで筒状包装材の両側縁を連続してシールする。縦シール手段は、バーヒータのような長尺のシール手段ではなく、装置高さ方向の長さを極力要しないスポット的なシール手段であり、フォーマの筒状部についても下方に向かって延びる長さを極力抑えることで、製袋充填包装装置の高さを可及的に短縮することが可能となる。
【００２７】
この製袋充填包装装置において、包装すべき包装物が内部を通して投入される充填筒を前記フォーマに嵌入することができる。曲成された前記略筒状包装材が前記筒状部と前記充填筒との隙間を通過可能であり、前記充填筒の下端は、前記紙送り手段の最上端の直上位置又はそれよりも上方位置であるとすることができる。充填筒の下端は、例えば、紙送り手段の最上端の直上位置、フォーマの筒状部の下端位置、或いはフォーマの筒状部内に後退した位置に置くことができる。充填筒を設けるにしても、充填筒の下端は、紙送り手段の最上端の直上位置又はそれよりも上方位置に置かれるので、充填筒は紙送り手段と干渉しない。その結果、充填筒は装置の高さを高くする要因とならない。また、フォーマの筒状部内に後退した位置に置くとしても、充填筒の下端位置は、スポットシール手段による縦シールがより確実に行えるように、スポットシール手段との関連で略筒状包装材を内側から充分に支えることができる位置とするのが好ましい。
【００２８】
この製袋充填包装装置において、前記スポットシール手段は、超音波溶着を行う超音波シーラ、予熱手段と圧着手段とを組み合わせた予熱圧着手段、加熱されたローラが回転しながらヒートシールを行う回転ヒータ手段、又は加熱空気の吹付けで溶着を行うホットエアーブロワであるとすることができる。いずれも、装置高さ方向の長さを極力要しない手段であるので、製袋充填包装装置の高さを可及的に短縮することに寄与する。
【００２９】
この製袋充填包装装置において、前記紙送り手段は、前記筒状包装材をその外側から吸引しながら紙送りする吸引紙送り手段であるとすることができる。吸引紙送り手段は、筒状包装材をその外側から吸引しながら紙送りするので、紙送りを確実に行うことができる。
【００３０】
この製袋充填包装装置において、前記吸引紙送り手段は、吸引孔が長手方向に列状に並んで形成されていて巻き掛け駆動される紙送りベルトであり、吸引手段が前記吸引孔を通して空気を吸引することで、前記紙送りベルトに接触する前記筒状包装材をその外側から吸引しつつ紙送りすることができる。吸引紙送り手段である紙送りベルトは、吸引孔がベルトの長手方向に列状に並んで形成されていて、巻き掛け駆動される。吸引手段が紙送りベルトに形成されている吸引孔を通して空気を吸引することで筒状包装材はその外側から紙送りベルトに吸着され、紙送りベルトの走行に伴って、吸着状態にある筒状包装材が紙送りされる。
【００３１】
この製袋充填包装装置において、前記吸引紙送り手段は、吸引孔が周面に周方向に列状に並んで形成されていて回転駆動される紙送りローラであり、吸引手段が前記吸引孔を通して空気を吸引することで、前記紙送りローラに接触する前記筒状包装材をその外側から吸引しつつ紙送りすることができる。吸引紙送り手段である紙送りローラは、吸引孔がローラの周面に周方向に列状に並んで形成されていて、回転駆動される。吸引手段が紙送りローラに形成されている吸引孔を通して空気を吸引することで筒状包装材をその外側から紙送りローラに吸着され、紙送りローラの回転に伴って、吸着状態にある筒状包装材が紙送りされる。
【００３２】
この製袋充填包装装置において、前記充填筒の下端には、前記吸引紙送り手段に対して前記筒状包装材を挟んで対向する紙送り補助部材を、前記充填筒の下方に延びるように設けることができる。充填筒の下端に、充填筒の下方に延びる紙送り補助部材が設けられており、吸引紙送り手段は、筒状包装材を挟んで対向する紙送り補助部材と協働して、筒状包装材を紙送りする。即ち、吸引紙送り手段は、筒状包装材を紙送り補助部材に押し付けて、紙送り補助部材によって裏側が支えられた状態で筒状包装材を吸着するので、筒状包装材への吸着と紙送りが確実になる。
【００３３】
この製袋充填包装装置において、前記紙送り補助部材は、列状に並ぶ前記吸引孔の孔径に相当する幅を有しており、前記吸引孔の列の位置に合わせて配置されているバー、棒等の細長片であるとすることができる。吸引紙送り手段は、実質的には吸引孔が列状に並ぶ幅の領域において、筒状包装材への吸着と紙送りとを行っているので、紙送り補助部材は、その幅が吸引孔の孔径に相当する寸法を有していれば充分であり、吸引孔の列の位置に合わせて配置されているバー、棒等の細長片とすることで、必要な吸着と紙送りの機能を奏しながら、材料や加工等の製作コストを最小限に抑えることが可能である。
【００３４】
この製袋充填包装装置において、前記横シール手段は、前記筒状包装材を挟んで横シールをしながら当該筒状包装材を引き降ろして紙送りをすることにより、前記紙送り手段を兼ねることができる。即ち、横シール手段は紙送り手段を兼ねており、筒状包装材を挟んで横シールをしながら当該筒状包装材を引き降ろして紙送りをする。
【発明の効果】
【００３５】
従来の汎用型の製袋充填包装機は、製袋充填筒を備えていることに起因して本体高さが高くなり、その影響で設置場所に制約があったところ、本願発明によれば、製袋充填筒を実質的に省略しているので、背の低い製袋充填包装機を実現でき、製袋充填包装機の設置を諦めていた包装機ユーザも当該製袋充填包装機を導入・設置することができる。また、製袋充填包装機の背の高さが低くなることで、包装物がホッパ等の投入位置から袋内までの距離が短くなる。包装物が個製品である場合には落下距離が短くなるので製品の破損を防止することができ、包装物が粉粒体である場合には落下に際しての粉粒体の舞い上がりを防止することができ、更には、包装物が横シールで成形された袋底部に衝突するときに与える衝突エネルギーが少なくなることにより、横シール底抜けも防止することができる。更に、袋寸法交換部品が軽量コンパクトになるので、当該部品の交換が容易になるとともに、保管場所の省スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による製袋充填包装装置の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す製袋充填包装装置に用いられるフォーマと充填筒との組合せ状態を示す正面図である。
【図３】図１に示す製袋充填包装装置に用いられる縦シール手段の開閉を示す説明図である。
【図４】図１に示す製袋充填包装装置に用いられる縦シール手段の横断面図である。
【図５】本発明による製袋充填包装装置に用いられる縦シール手段の別例を示す斜視図である。
【図６】本発明による製袋充填包装装置に用いられる紙送り手段の別例を示す斜視図である。
【図７】本発明による製袋充填包装装置の別の実施例を示す図である。
【図８】本発明による製袋充填包装装置の更に別の実施例を示す図である。
【図９】本発明による製袋充填包装装置と従来の製袋充填包装装置との正面比較図である。
【図１０】従来の製袋充填包装装置の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付した図面に基づいて、この発明による製袋充填包装装置の実施例を説明する。図１は本発明による製袋充填包装装置の一実施例を示す斜視図であり、図２は図１に示す製袋充填包装装置に用いられるフォーマと充填筒との組合せ状態を示す正面図である。また、図１に示す製袋充填包装装置に用いられる縦シール手段については、図３に、縦シール手段の開閉を示す説明図が示されており、図４には縦シール手段の横断面図が示されている。図１に示す製袋充填包装装置の基本的な構造は、図１０を参照して説明した従来の製袋充填包装装置と実質的に同じであるので、図１０で示した構成要素と同等の要素については、同じ符号を用いて図示する。
【００３８】
図１〜図４に示す製袋充填包装装置１において、ウェブ状包装材Ｆｗがロール状に巻き取られた巻取りロールＦｒと、巻取りロールＦｒからウェブ状包装材Ｆｗを繰り出して、一部を貯留するとともに適当な張力を与える繰出し機構１０、ウェブ状包装材Ｆｗに対して印刷を行う印刷装置等の付属装置２０、及び縦シールを施して形成された筒状包装材に横断方向にシールを施す横シール手段４０については、従来の製袋充填包装装置１００と変わるところはない。なお、フォーマ３０については、連続して繰り出されたウェブ状包装材Ｆｗを略筒状包装材に曲成する機能については、変わるところがない。以下、本発明による特徴的な事項が含まれる構造について説明をする。
【００３９】
フォーマ３０は、ウェブ状包装材Ｆｗを略円筒状に曲成するセーラ部３１と、セーラ部３１に接続されており略円筒状に曲成された包装材を内部に通過させる筒状部３２とによって構成されている。セーラ部３１は、筒状部３２の周囲を背面側から正面側に向かって滑らかな曲面状に回り込んでおり、正面下端において、略円筒状に曲成された包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを重ね合わせる重合せ部３３が形成されている。筒状部３２は、セーラ３１の重合せ部３３よりも下方に延びて下端３４で終端しており、重合せ部３３の延長線上にスリット３５が形成されており、略円筒状に曲成された包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅがスリット３５を通して表側に飛び出た状態で縦方向に通過可能である。
【００４０】
フォーマ３０内に嵌入されている充填筒５０は、金属製（ステンレス製）の円筒体であって、特に図２に示すように、その下端５２の高さ位置を除いて、従来の充填筒との差異はない。即ち、充填筒５０は、フォーマ３０の筒状部３２の内部に隙間５１を置いて嵌入されており、略円筒状に曲成された包装材は、筒状部３２の内周面と充填筒５０の外周面との間の隙間５１を通過可能である。図２に示す例では、充填筒５０は、フォーマ３０の筒状部３２の下端３４と同じ高さ位置となるように配置されているので、フォーマ３０の筒状部３２の下端３４より更に下方に延びている形態のものではない。充填筒５０の下端５２からは、後述する紙送り手段に対して筒状包装材Ｆｔを挟んで対向する紙送り補助部材５３，５３が、充填筒５０の下方に延びて設けられている。
【００４１】
縦シール手段は、フォーマ３０の重合せ部３３の直下であって、筒状部３２に形成されたスリット３５に対応する位置に配設されており、スリット３５から表側に飛び出た包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅをスポット状に溶着して縦シールを施すスポットシール手段６０である。スポットシール手段６０は、筒状部３２におけるスリット３５の長さ範囲内に収められる高さを有しているので、従来のバー状の縦ヒートシーラの場合と比較して高さ寸法が抑えられ、包装装置の高さ短縮に貢献している。換言すると、筒状部３２の長さは、包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅに対してスポットシール手段６０がスポットシールをする際に当該両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅを両脇から支える長さを有していれば良い。後述する紙送り手段によって縦方向に相対移動する包装材について、スリット３５から表側に飛び出ている包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅがスポットシール手段６０によってシールされることで連続した縦シールが施され、曲成された包装材は筒状包装材Ｆｔに成形される。この例では、スポットシール手段６０は超音波溶着手段であって、超音波ホーン６１と、アンビル６２、及び超音波発生部６３を備えている。
【００４２】
スポットシール手段６０としての超音波溶着手段については、図３及び図４を参照して詳細を後述する。スポットシール手段６０は、装置フレーム（図示せず）に取り付けられた取付けアーム６４にヒンジ６６で回動可能に設けられた回動アーム６５の内側に収容された状態に設けられている。回動アーム６５を図３の装填位置（ａ）に置くことで、スポットシール手段６０を稼働させることができる。装填位置（ａ）から回動して退避位置（ｂ）に置くことで、包装装置１のセッティングやメンテナンスを行うことができる。
【００４３】
取付けアーム６４は、図４に示すように、回動アーム６５及びヒンジ６６を、筒状部３２に対して進退させることができるようにネジ機構を備えている。ネジ機構は、モータ６７と、その回転出力を伝達する歯車機構６８と、歯車機構６８から回転が与えられるネジ６９とを備えている。ネジ６９の回転によって、ネジ６９に螺合する支持体６６ａとともに、ヒンジ６６と回動アーム６５とがフォーマ３０の筒状部３２に対して進退する。このネジ６９の回転による調整動作によって、袋のデザイン等に対応したフォーマ３０のサイズ等に応じて、スリット３５から表側に飛び出た包装材の両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅに対するスポットシール手段６０の位置を調整することができる。
【００４４】
超音波ホーン６１は、金属製の略棒軸状体であり、その基端側にある超音波発生部６３ｃからアンビル６２に向かって突出している。アンビル６２は、金属製の円柱体であり、周面が超音波ホーン６１の先端部に対向している。超音波発生部６３によって、アンビル６２との間で超音波振動が発振されて、間に挟んでいる略円筒包装材に曲成された包装材の両側縁同士Ｆｅ，Ｆｅを超音波によって擦り合わせて溶着する。
【００４５】
図１に示す実施例において、紙送り手段は、筒状包装材Ｆｔをその外側から吸引しながら紙送りする吸引紙送り手段７０である。吸引紙送り手段７０は、具体的には、筒状包装材Ｆｔの直径方向両側に対向して配置されている紙送りベルト７１，７１を備えている。各紙送りベルト７１には、その幅方向中央の位置において長手方向に列状に並ぶ複数の吸引孔７２が形成されている。各紙送りベルト７１は、モータ駆動される駆動プーリ７３、従動プーリ７４、及びガイドプーリ７５に巻き掛けられている。図示しない吸引手段が吸引孔７２を通して空気を吸引する。駆動プーリ７３からの駆動力によって、紙送りベルト７１に接触する筒状包装材Ｆｔをその外側から吸引しつつ下方へと紙送りする。紙送りされる筒状包装材Ｆｔがスポットシール手段６０に対して相対的に移動することで、両側縁部分Ｆｅ，Ｆｅが連続的に縦シールとしてシールされる。
【００４６】
充填筒５０の下端５２には一対の紙送り補助部材５３，５３が垂下するように下方に延びて設けられている。紙送り補助部材５３，５３は、充填筒５０の下端５２に対して溶接によって取り付けても良いが、食品を包装する場合には、安全上から充填筒５０から一体削り出しによって作製することが好ましい。紙送り補助部材５３，５３は、筒状包装材Ｆｔの内側にあって、筒状包装材Ｆｔの包材を挟んで、吸引紙送り手段７０の紙送りベルト７１，７１に対向しており、紙送りベルト７１，７１が筒状包装材Ｆｔに対して押し当てられるときに、筒状包装材Ｆｔが潰れることがないように、裏当てとして機能している。紙送り補助部材５３，５３の裏当て機能により、吸引紙送り手段７０は筒状包装材Ｆｔに対して滑ることがなく、筒状包装材Ｆｔの吸引と紙送りを確実に行うことができる。
【００４７】
裏当てとなる各紙送り補助部材５３は、バー、棒等の細長片から形成されており、紙送りベルト７１に対向する面は平坦面に形成されている。各紙送り補助部材５３は、紙送りベルト７１に並んで形成されている吸引孔７２の列の位置に合わせて配置されている。各紙送り補助部材５３は、吸引孔７２の列の幅、即ち、吸引孔７２の孔直径Ｄに相当（孔径を少し上回る長さ）する幅Ｗを有している。紙送り補助部材５３が筒状包装材Ｆｔを介して吸引孔７２の列を覆うように配置されていることによって、吸引紙送り手段７０の吸引作用を充分に発揮させることができる。
【００４８】
充填筒５０の下端５１の高さ位置については、上記の例ではフォーマ３０の下端、即ち、筒状部３２の下端３４と同じ高さ位置となっていたが、これに限らない。即ち、充填筒５０の下端５１が筒状部３２の下端３４よりも下方に延びていても、充填筒５０の下端５２は、紙送り手段の最上端の直上位置又はそれよりも上方位置であればよい。充填筒５０を設けるにしても、こうした高さに置くことにより、充填筒５０は紙送り手段と干渉することにないように配置でき、装置の高さを高くする要因とならないようにすることができる。具体的には、紙送り手段が紙送りベルト７１を備える場合には、充填筒５０の下端５２は、紙送りベルト７１の従動プーリ７４の最上の部分よりも上方の位置にあればよい。紙送り手段が紙送りベルト７１以外の手段である場合も、同様に、紙送り手段がその最上端を占める位置、或いは最上の部分よりも上方の位置にあればよい。更に、充填筒５０の下端５２は、フォーマ３０の筒状部３２の下端３４と同じ位置であってもよく、またフォーマ３０の筒状部３２の下端３４よりも上方に後退していても良い。その上方への後退量は、最大でも、スポットシール手段６０が側縁部分Ｆｅ，Ｆｅにスポット状のシールを確実に行えるように、スポットシール手段６０との関連で略筒状包装材Ｆｔを内側から充分に支えることができる位置とすることが好ましい。
【００４９】
上記の実施例では、スポットシール手段６０を超音波溶着を行う超音波シーラとして説明したが、これに代えて、図５（ａ）に示すように、予熱手段と圧着手段とを組み合わせた予熱圧着手段８０としてもよい。予熱手段は、側縁部分Ｆｅ，Ｆｅに熱を加える一対のヒータ８１，８１である。また、圧着手段は、予熱手段の直下に配置されており、回転軸を横軸とし周面を対向配置した圧着ローラ８２，８２である。予熱圧着手段８０は、フォーマ３０の重合せ部３３の下方であって、筒状部３２の長さの範囲内に配置されている。予熱手段は、加熱空気の吹付けホットエアーブロワとすることもできる。包装材によっては、ホットエアーのみで溶着を行うようにすることもできる。
【００５０】
スポットシール手段６０については、図５（ｂ）に示すように、加熱されたローラが回転しながらヒートシールを行う回転ヒータ手段８５としても良い。回転ヒータ手段８５は、フォーマ３０の重合せ部３３の下方であって、筒状部３２の長さの範囲内において、回転軸を横軸とし周面を対向配置された一対のヒートローラ８６，８６である。略筒状に曲成された包装材の側縁部分Ｆｅ，Ｆｅがヒートローラ８６，８６間に通されることで、縦シールが施される。
【００５１】
上記の実施例では、吸引紙送り手段７０を紙送りベルト７１，７１として説明したが、これに代えて、図６（ａ）に示すように、回転軸を横軸として回転駆動される紙送りローラ９１，９１とすることができる。各紙送りローラ９１は、その周面に吸引孔９２が周方向に列状に並んで開口するように形成されている。図示しない吸引手段が吸引孔９２を通して空気を吸引することで、紙送りローラ９１，９１に接触する筒状包装材Ｆｔをその外側から吸引しつつ紙送りする。紙送りベルト７１の場合と同様、充填筒の下端には、同様構造の紙送り補助部材９３，９３を設けることができる。ただし、紙送りローラ９１が筒状包装材Ｆｔを吸引して送り作用する領域は狭いので、紙送り補助部材９３は、紙送りベルト７１の場合の紙送り補助部材５３と比べて長さを短くすることができる。
【００５２】
紙送り手段については、トランスフォーマ方式として図６（ｂ）に示すように、横シール手段４０が、筒状包装材Ｆｔを挟んで横シールをしながら筒状包装材Ｆｔを引き降ろすという機能に着目して、紙送り手段を兼ねることができる。即ち、横シール手段４０である横ヒートシーラ４１，４１が矢印で閉じたボックスモーション経路４２，４２で示されているように同期してボックスモーションをする際に、筒状包装材Ｆｔを挟んで加熱することで横シールをし、筒状包装材Ｆｔを挟んだまま下方に移動するときに、筒状包装材Ｆｔを引き降ろして紙送りをする。この方式の場合には、紙送りに吸引手段を用いないので、紙送り補助部材を設ける必要がない。
【００５３】
図７には、本発明による製袋充填包装装置の実施例として、吸引紙送り手段７０を図６（ａ）に示したバキュームローラ方式とし、縦シール手段として超音波によるスポットシール手段６０を用いた製袋充填包装装置１ａが示されている。この実施例では、製袋充填包装装置の高さを１ｍ以下（９０ｃｍ程度）にまで小型化することができる。
【００５４】
図８には、本発明による製袋充填包装装置の更に別の実施例として、吸引紙送り手段７０を図６（ｂ）に示したように横シール手段４０と兼用させたトランスフォーマ方式とし、縦シール手段として超音波によるスポットシール手段６０を用いた製袋充填包装装置１ｂが示されている。この実施例では、横シール手段４０が経路４２で示すようにボックスモーションをするので、その上下方向に移動する分だけ高くなるが、製袋充填包装装置の高さを１ｍ程度にまで小型化することができる。
【００５５】
図９には、本発明による製袋充填包装装置と従来の製袋充填包装装置との正面比較図である。図９（ａ）が本発明による製袋充填包装装置１であり、図９（ｂ）が従来の製袋充填包装装置１００である。図９に示すように、本発明ではフォーマ３０の円筒長さ、即ち、筒状部３２（その内部に嵌入される充填筒５０を含む）の長さを短縮することができるので、紙送り補助部材５３の長さが長くなっても、全体としては機械（装置）高さを低く抑えることができる。また、横シール手段４０にボックスモーションをさせない構成とすれば、尚一層、機械高さを低くすることができる。
【００５６】
上記の包装機の各実施例においては、ウェブ状の包装材を型（フォーマ）でガイドしつつ折り曲げて筒状の包装材に成形される。このためには高精度に成形された型が必要であるが、型の製作については、現状では技術者のノウハウと熟練者の技能を頼りに試行錯誤によって行われているので、精度面で限界がある。また、型は食品毎に取り替える必要があるが、試行錯誤で確認・修正を繰り返すと製作期間が長くなり、新たな袋形状等、変化する市場ニーズに迅速に応じることが難しくなっている。
【００５７】
フォーマとしては、従来から製袋充填包装機において略筒状に曲成するフォーマとして用いられているものを説明したが、これに代えて、経済産業省関東経済産業局の委託により「平成２１年度戦略的基盤技術高度化支援事業」の一つとして研究開発が行われた「食品包装機械のフィルムに傷をつけない衛生的な袋成形型の最適設計と製造法」（非特許文献１参照）の成果を利用することができる。この成果によれば、型については、試作しないで、力と変位の境界条件を組み合わせて、包装材に傷を付けることのない、安全で高精度の型が有限要素法を用いた解析計算によって、低コストで迅速に作成され、更に型データを作成し、そのデータに基づいてＮＣ加工やＲＰ、樹脂鋳造等によって型作製される。
【符号の説明】
【００５８】
１，１ａ，１ｂ  製袋充填包装装置
１０  繰出し機構        ２０  印刷装置等の付属装置
３０  フォーマ          ３１  セーラ部
３２  筒状部            ３３  重合せ部
３４  下端              ３５  スリット
４０  横シール手段      ４１  横ヒートシーラ
４２  ボックスモーション経路
５０  充填筒            ５１  隙間
５２  下端              ５３  紙送り補助部材
６０  縦シール手段（スポットシール手段）
６１  超音波ホーン      ６２  アンビル
６３  超音波発生部      ６４  取付けアーム
６５  回動アーム        ６６  ヒンジ
６６ａ  支持体          ６７  モータ
６８  歯車機構          ６９  ネジ
７０  吸引紙送り手段    ７１  紙送りベルト
７２  吸引孔
８０  予熱圧着手段      ８１  ヒータ
８２  圧着ローラ        ８５  回転ヒータ手段
９１  紙送りローラ      ９２  吸引孔
９３  紙送り補助部材
１００  製袋充填包装装置（従来）
Ｆｒ  巻取りロール      Ｆｗ  ウェブ状包装材
Ｆｅ，Ｆｅ  両側縁部分  Ｆｔ  筒状包装材
Ｄ  孔直径              Ｗ  幅
【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】
2013166580.tif 000009
【図８】
2013166580.tif 000010
【図９】
2013166580.tif 000011
【図１０】
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