(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フイルムのアイマークを検出した時点より所定量フイルムを走行させた時点で、一対のシール部材で筒状フイルムを挟持することにより、先行の袋の天の部分と後続の袋の地の部分とをシールするようにした包装機であって、単位時間当りの包装回数、袋の長さ、該袋のアイマーク位置からカット位置までの長さ、アイマークの検出位置からフイルムの挟持位置までのフイルム長さを記憶する記憶手段と、記憶したこれらの情報をもとに上記所定量を算出し、求めた所定量に基づいて上記シール部材のフイルム挟持タイミングを制御する制御手段とを備え、更に前記フイルムのアイマーク検出時点より設定量だけフイルムを走行させた時点で一対のシール部材により筒状フイルムを仮シールし、得られた仮シール位置のズレ量をもとに上記設定量を修正し、その修正済みの設定量と、記憶した単位時間当りの包装回数、袋の長さ、該袋のアイマーク位置からカット位置までの長さとに基づいて、アイマークの検出位置からフイルムの挟持位置までのフイルム長さを算出して前記記憶手段に記憶させるようにした包装機。
【請求項２】
フイルムのアイマークを検出した時点より所定量フイルムを走行させた時点で、一対のシール部材で筒状フイルムを挟持することにより、先行の袋の天の部分と後続の袋の地の部分とをシールするようにした包装機であって、被包装物の種類毎に、単位時間当りの包装回数、使用する袋の長さ、該袋のアイマーク位置からカット位置までの長さ、アイマークの検出位置からフイルムの挟持位置までのフイルム長さを記憶する記憶手段と、被包装物を指定する指定手段と、指定された被包装物に対応する上記記憶情報と前記フイルム長さに関する記憶情報とをもとに上記所定量を算出し、求めた所定量に基づいて上記シール部材のフイルム挟持タイミングを制御する制御手段とを備え、更に前記フイルムのアイマーク検出時点より設定量だけフイルムを走行させた時点で一対のシール部材により筒状フイルムを仮シールし、得られた仮シール位置のズレ量をもとに上記設定量を修正し、その修正済みの設定量と、記憶した単位時間当りの包装回数、袋の長さ、該袋のアイマーク位置からカット位置までの長さとに基づいて、アイマークの検出位置からフイルムの挟持位置までのフイルム長さを算出して前記記憶手段に記憶させるようにした包装機。
【請求項３】
前記所定量を、設定されたシール時間、及び／又はしごき距離によって変更する演算手段を備えてなる請求項１ないし２の何れかに記載の包装機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記憶された袋サイズに基づいて袋のカット位置を自動調整することのできる製袋包装機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の製袋包装機としては、フイルムを筒状に成形しながらそのフイルムチューブ内に被包装物を充填し、続いて一対のシール部材でフイルムチューブを両サイドから挟持して、被包装物が充填された袋の天の部分と後続の袋の地の部分とを同時にシールするものが知られている。
【０００３】
そして、１袋毎に絵柄が印刷されたフイルムで袋を成形する場合は、光センサで検出することのできるアイマークと称する目印が１袋分の長さ間隔で印刷されたフイルムを使用し、そのアイマークの検出時点を起点として、包装機がサイクル動作を繰り返すことにより、各袋の境目を正確にシールして切断するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の包装機では、袋のカット位置を調整するために、アイマークセンサの取付位置を手動で調整したり、センサの出力タイミングをタイマー時間を変えて調整する等していたので、カット位置の確認と調整に手間取り、特に袋サイズの異なるフイルムを頻繁に取り替える場合には、そうした手作業での調整が煩わしくなるという問題があった。またその間に使用されるフイルムも無駄になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、袋サイズやアイマーク位置を記憶させるだけで、種々のサイズの袋を最適位置で自動的にカットすることができる新たな包装機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る包装機は、フイルムのアイマーク検出時点から所定距離或いは所定時間（この両者を総称して「所定量」という）フイルムを走行させた時点で、一対のシール部材で筒状のフイルムを挟持することにより、先行の袋の天の部分と後続の袋の地の部分とをシールし切断するものである。したがって、筒状フイルムを挟持する時点において、袋の所定のカット位置がフイルムの挟持位置と重なるように上記所定量が設定されていれば、袋のカット位置にズレが生じないことになる。
【０００７】
そこで、この包装機では、図１のフイルム展開図に示す１袋分の長さａと、該袋のアイマーク位置ｍからカット位置Ｃまでの長さｂと、アイマークセンサＳの検出位置Ｄからシール部材によるフイルム挟持位置Ｅまでのフイルム長さＬとを後述の方法で記憶手段に記憶し、記憶したこれらの情報をもとに、演算手段で上記所定距離Ｘを算出する。
即ち、フイルム走行距離Ｘは、
Ｘ＝（Ｌ−ａｎ＋ｂ）  （但し、ｎは、Ｌ区間の袋枚数）
として求まる。そこで、制御手段は、このＸに基づいて上記シール部材のフイルム挟持タイミングを制御する。
【０００８】
これによれば、図１に示すように、アイマークセンサＳのアイマーク検出時点から所定距離Ｘだけフイルムｆを走行させた時点では、袋のカット位置Ｃとシール部材によるフイルム挟持位置Ｅとが合致することになるので、袋のカット位置Ｃには、ズレが生じないことになる。
【０００９】
同様にフイルムのアイマークを検出した時点から「所定時間」フイルムを走行させた時点で、一対のシール部材で筒状フイルムを挟持することにより、先行の袋の天の部分と後続の袋の地の部分とをシールし切断する。
【００１０】
この場合も前述同様に、袋の長さａ、該袋のアイマーク位置ｍからカット位置Ｃまでの長さｂ、アイマークｍの検出位置Ｄからシール部材のフイルム挟持位置Ｅまでのフイルム長さＬの他に、フイルム速度を求めるための単位時間当たりの包装回数Ｎ（回数ｒｐｍ）も記憶手段に記憶し、記憶したこれらの情報をもとに上記「所定時間」Ｔを演算手段で算出して、上記シール部材のフイルム挟持タイミングを制御する。
【００１１】
即ち、フイルム速度をＶとすると、上記「所定時間」Ｔは、次式で求まる。
Ｔ＝（Ｌ−ａｎ＋ｂ）／Ｖ  （但し、ｎは、Ｌ区間の袋枚数）
Ｖ＝Ｎａ／60（mm／sec.）
【００１２】
これによれば、単位時間当たりの包装回数Ｎと袋の長さａとから、フイルム速度Ｖが求まり、さらにその速度Ｖと「所定距離」Ｘとからその間を移動する時間Ｔが求まるので、その時間Ｔでシール部材がフイルムを挟持すると、その時点では、図１に示すように、袋のカット位置Ｃとシール部材によるフイルム挟持位置Ｅとが合致することになり、この場合もズレが生じないことになる。
【００１３】
請求項１に係る包装機は、こうした包装機において、特にアイマークｍの検出位置Ｄからフイルム挟持位置Ｅまでのフイルム長さＬが未知数である時に、これを簡単に設定できるようにしたものである。
【００１４】
即ち、上記Ｌは、未知数であるから、前述のＸやＴも未知数となる。そこで、このＸやＴを仮の値χとして設定する。そして、フイルムのアイマークが検出された時点よりこのχ量だけフイルムを走行させた時点で、シール部材により筒状フイルムを挟持しシールする。すると、図２のフイルム展開図のように、実際のシール・カット位置ＥＩと、正規のシール・カット位置Ｃ１との間には、若干のズレが生ずる。このズレ量ｅを測定し、その値で上記χを修正すれば、その修正値（この例では、χ＋ｅ）は、前記所定量と等しくなる。
【００１５】
そこで、この修正値と、単位時間あたりの包装回数Ｎ、袋の長さａ、袋のアイマーク位置ｍからカット位置Ｃまでの長さｂとに基づいて、アイマークセンサＳの検出位置Ｄからフイルム挟持位置Ｅまでのフイルム長さＬを逆算して記憶するのである。
【００１６】
これにより、シール位置までのフイルムの走行経路が複雑で、実測が困難であっても、簡単な試運転で上記Ｌを設定でき、その後は、記憶したＬを基準値として使用することができる。
【００１７】
請求項２に係る包装機は、請求項１の構成に加えて、さらに被包装物の種類毎に、前記単位時間当りの包装回数Ｎと、使用する袋の長さａ、該袋のアイマーク位置ｍからカット位置Ｃまでの長さｂとを記憶手段に記憶し、さらに共通の値として、アイマークｍの検出位置Ｄからシール部材のフイルム挟持位置Ｅまでのフイルム長さＬを記憶手段に記憶して、指定手段で被包装物が指定されると、指定された被包装物に関するこれらの記憶情報とフイルム長さＬに関する共通の記憶情報とを読み出して、演算手段で上記所定量を算出し、これをもとに上記シール部材のフイルム挟持タイミングを制御する。
【００１８】
これによれば、被包装物を指定するだけで、それに使用される袋サイズが自動的に読み出されて、所定量が算出されるので、前記同様に袋のカット位置Ｃにズレが生じないことになる。
【００１９】
請求項３に係る包装機は、請求項１ないし２の包装機において、算出された所定量を設定されたシール時間及び／又はしごき距離によって変更する演算手段を備えたものである。
【００２０】
前記「しごき距離」は、シール直前に袋の封止口をしごいて内容物のシール部への噛み込みを防止するために設定されるもので、こうしたしごき距離やシール時間が設定されると、その値に応じてフイルムの挟持位置が変更され、それに伴って前記所定量が修正されて、前述のフイルム挟持タイミングが制御される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図３は、回転する一対のシール部材で袋を成形する縦型製袋包装機の概略構成を示したもので、帯状のフイルムｆをチューブ状に曲成するフォーマＦと、その下方において、筒状に成形されたフイルムチューブＴｕを両サイドから吸引保持しながらこれを下方に引っ張るプルダウンベルトＰＢと、フイルムチューブＴｕの合わせ目をシールする縦シール手段ＶＳと、縦シールされたフイルムチューブＴｕを水平方向から挟持して熱シールする一対のシール部材１０、１０とで構成される。
【００２３】
上記プルダウンベルトＰＢは、モータＭ３で回転し、その回転軸には、パルスジェネレータＰＧが取付けられて、その出力パルスが、フイルム送り量カウンタＦＣに入力される。フイルム送り量カウンタＦＣは、センサＳからのアイマーク検出信号でカウント値をリセットし、パルスジェネレータＰＧからの出力パルスでカウント値をカウントアップして、そのカウント値をコンピュータ２に出力する。またコンピュータ２は、このカウント値を監視しながらフイルム速度を割り出し、それに基づいて制御手段６に制御信号を出力する。同時に、変化する前記カウント値からその時々のフイルム送り量を割り出し、それに基づいてシール部材１０、１０の運動軌跡を規定する制御量を算出して制御手段５に出力する。制御手段５は、前記制御量に基づいてシール部材１０、１０を回転させるサーボモータＭ1と、その回転軸１２、１２の軸間距離を可変にするサーボモータＭ２とを制御する。
【００２４】
上記センサＳは、フイルムに印刷されたアイマークｍを光の反射或いは透過によって検出するもので、その検出信号は、コンピュータ２に入力されて、フイルム送りとシール部材１０、１０のサイクル運動とを同期させるための起点として使用される。
【００２５】
上記シール部材１０、１０は、アーム部１１、１１の先端部に旋回可能に軸支され、また各アーム部１１、１１は、回転軸１２，１２を中心として互いに逆方向に回転するように構成されて、アーム部１１、１１が回転しても各シール部材１０，１０は、常に水平姿勢を保ちながら回転軸１２，１２を中心として旋回するようになっている。
【００２６】
また上記回転軸１２，１２は、サーボモータＭ１と連結された一対のギヤ機構と、軸継手である図示しないシュミットカップリングとを介して互いに逆方向に回転するようになっているが、この実施態様では、特に左右のシール部材１０，１０を噛み合わせた状態でアーム部１１、１１を内向きに回転させるために、各回転軸１２，１２を水平移動する一対の可動枠にそれぞれ軸支して、該可動枠をサーボモータＭ２の正転逆転によって近接離反させることにより、左右の回転軸１２，１２を水平方向で近接離反させることができるようになっている。
【００２７】
このアーム部１１，１１の回転と、その回転軸１２，１２の軸間距離とを制御することにより、左右のシール部材１０，１０に互いに面対称なＤ字形運動軌跡を描かせるようになっている。また前述の「しごき距離」が設定されると、左右のシール部材１０、１０の噛合位置Ｐ（即ち、図３において破線で示すフイルム挟持位置Ｐ）を変えざるを得ない場合があり、その場合には、それに対応する運動軌跡を描かせることにより、前記噛合位置Ｐを所定の範囲において上下方向に変えることができるようになっている。
【００２８】
上記シール部材１０，１０の上部には、スプリングで水平方向に伸縮自在にされたシャッタ板１３，１３が取付けられ、またその下部には、同じくスプリングで水平方向に伸縮自在にされたしごき板１４，１４が取り付けられて、シール部材１０、１０が噛み合う直前の直線走行において、それらが閉じることにより、上からの被包装物の落下を阻止しながら袋の口をしごくようになっている。
【００２９】
また一方のシール部材１０には、袋のシール面を水平にカットするための図示しないナイフが装備され、それと対向する他方のシール部材１０には、ナイフが入り込むスリットが設けられて、左右のシール部材１０、１０が噛み合った直後にナイフが作動するようになっている。
【００３０】
操作装置１は、入力手段１ａや指定手段１ｂが一体となったタッチスクリーンで構成され、操作画面を切り替えると、袋サイズを入力する入力画面や、被包装物を指定する指定画面が現れるようになっているが、特に単位時間当たりの包装回数Ｎやしごき距離、また図１の袋長さａやアイマークｍからカット位置Ｃまでの長さｂについては、使用する袋サイズ毎に入力でき、また各袋に共通なアイマーク検出位置Ｄからフイルム挟持位置Ｅまでの長さＬ（即ち、図３のアイマークセンサＳの検出位置からフイルム挟持位置Ｐまでのフイルム走行距離）については、他の共通項目とともに設定できるようになている。ただし、この値を設定しなくても、初期設定モードでこの値を後から計算で求めることもできる。
【００３１】
即ち、この値Ｌは、設計条件から算出できるが、装置毎に組み立て誤差があるため、フイルムｆを実際に装着してみて袋を成形すると、必ずズレが発生する。そこで、そのズレ量を測定し、そのズレ量で上記Ｌを修正すると、より正確な値にできる。その方法については、後で説明する。
【００３２】
コンピュータ２の記憶手段３には、単位時間当たりの包装回数Ｎと、しごき距離、図１の袋長さａ、アイマークｍからカット位置Ｃまでの長さｂが、袋サイズ毎に記憶されている。またアイマーク検出位置Ｄからフイルム挟持位置Ｅまでの長さＬも各袋に共通な項目として記憶されている。そして、指定手段１ｂで被包装物を指定すると、それに対応する袋サイズや包装回数Ｎが、記憶手段３から読み出され、スクリーンに表示される。また演算手段４は、読み出された情報をもとにシール部材１０、１０の制御パラメータとプルダウンベルトＰＢの制御パラメータとを算出して、それぞれの制御手段５、６に出力する。
【００３３】
制御手段５に対する制御パラメータとしては、シール部材１０、１０の原点位置Ａと、それが１回転する間の加減速区間、等速区間、各区間の角速度と、各区間における回転軸１２、１２の軸間距離等があり、それらが袋サイズと運転スピードとに応じて演算手段４で算出される。
【００３４】
上記原点位置Ａは、その位置Ａから回転し始めたシール部材１０、１０と、走行するフイルムｆの先頭のシールカット位置とをフイルム挟持位置Ｐで遭遇させることのできる位置として設定されるもので、原点位置Ａに停止していたシール部材１０，１０が、アイマーク検出時点から回転し始めてＴ時間後にフイルム挟持位置Ｐに到達するものとすると、この時間Ｔでフイルムｆの先頭のカット位置Ｃもフイルム挟持位置Ｐに到達しなければならないので、今、フイルム搬送スピードをＶ、袋の長さをａ、袋のアイマーク位置ｍからカット位置Ｃまでの長さをｂ、アイマーク検出位置Ｓからフイルム挟持位置Ｐまでのフイルム長さをＬとすると、上記時間Ｔやその間のフイルム走行距離Ｘは、次の式で与えられる。
Ｔ＝（Ｌ−ａｎ＋ｂ）／Ｖ  （但し、ｎは、Ｌ区間の袋枚数）
Ｘ＝ＴＶ
【００３５】
この算出結果から袋サイズに対応した原点位置Ａが決定され、それに基づいてスタート前のシール部材１０、１０が位置決めされる。
【００３６】
ところで、この方法は、上記Ｌを既知数としたものであるが、この数値が未知数である場合、あるいは、不正確な数値である場合は、次の方法でその数値を確定することができる。
【００３７】
まず原点位置Ａから回転し始めたシール部材１０、１０が、フイルム挟持位置Ｐに到達するまでの時間をｔとし、その間にフイルムが走行する距離をχとして原点位置Ａを仮に決める。そして、フイルムのアイマークが検出された時点より原点位置Ａにあるシール部材１０、１０を回転させ、同時にフイルムを走行させて、フイルムがχ量だけ走行した時点で、シール部材１０、１０によりフイルムチューブＴｕを挟持してシールする。そして、成形された袋のシールカット位置のズレ量をメジャーで測定し、その値を操作装置１から入力して、上記時間ｔとフイルム走行距離χとを修正する。即ち、ズレ量が例えばｅであったとすると、上記時間ｔは、
Ｔ＝ｔ±ｅ／ｖ
として修正され、また上記走行距離χは、
Ｘ＝χ±ｅ
として修正される。こうしてＴ、或いはＸが求まると、前述の式を変形して
Ｌ＝Ｘ−ｂ＋ａｎ
からＬが求まり、この値が記憶手段３に記憶されるとともに、上記ｔ、χが修正され、それに対応して原点位置Ａも修正される。
【００３８】
次に、この実施態様の動作について説明する。
【００３９】
まず、被包装物を指定手段１ｂを操作して呼び出すと、それに対応する袋サイズと運転条件とが記憶手段３から読み出されて操作装置１と演算手段４に出力される。操作装置１では、その記憶情報をスクリーンに表示し、演算手段４では、その情報に基づいて前述の各種の制御パラメータを算出して制御手段５，６に出力する。制御手段５は、算出された制御パラメータに基づき、まず原点位置Ａにシール部材１０、１０を位置決めする。
【００４０】
こうして運転前の準備が整うと、オペレータがスタートキーを操作する。すると、コンピュータ２は、まず制御手段６に駆動開始を指示する。これによりプルダウンベルトＰＢが回転してフイルム送りが開始し、その送り量はフイルム送り量カウンタＦＣにてカウントされる。そして、最初のアイマークｍがセンサＳで検出されると、その信号で上記カウンタＦＣのカウント値がクリアされて再びカウントを開始し、それと同時に原点位置Ａにいるシール部材１０，１０も回転し始めて、Ｔ時間後には、フイルム挟持位置Ｐに到達する。
【００４１】
一方、フイルム先頭のカット位置ＣもＴ時間後には、同じくフイルム挟持位置Ｐに到達する。こうして、両者がフイルム挟持位置Ｐで遭遇することにより、運転開始直後から正規の位置でシールされ、カットされる。
【００４２】
このようして、アイマークｍが検出される度に、前述のサイクル動作が繰り返される。図４は、その様子をタイミングチャートで表したものである。
【００４３】
また被包装物を切替えた場合も、前述と同様にして対応する袋サイズ等が読み出され、それに基づいて上記ＸやＴが算出され、また原点位置Aも修正されて、同様にして運転開始直後から正規の位置でシールされ、カットされる。
【００４４】
以上の態様は、アーム部１１，１１の回転軸１２、１２を水平方向に移動させてシール部材１０，１０に直線走行を行わせるようにしたものであるが、本発明は、これ以外の構成、例えばシール部材が水平方向と上下方向とに往復運動する機構に連結されて、所謂ボックスモーションを行うような方式の包装機にも適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、アイマーク検出位置からフイルム挟持位置までのフイルム長さが未知数であっても、仮シールによって得られた仮シール位置のズレ量をもとに、アイマークの検出位置からフイルム挟持位置までのフイルム長さを算出することができるので、特に縦型製袋包装機のように、アイマーク検出位置からフイルム挟持位置までの経路が複雑で長くなっても、予め記憶された袋サイズに関連した情報をもとに、種々のサイズの袋を最適位置で自動的にカットすることができる。したがって、これまでの手作業によるカット位置の調整が不要になり、それに伴ってフイルムの消費を無くすことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用するフイルムの展開図の一例である。
【図２】本発明で使用する他のフイルムの展開図の一例である。
【図３】本発明の一実施形態を示す包装機の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態の動作のタイミングチャートを示したものである。
【符号の説明】
１    操作装置
２    コンピュータ
３    記憶手段
４    演算手段
５    制御手段
６    制御手段
１０    シール部材
１１    アーム部
１２    回転軸
Ｓ    センサ
Ｃ    フイルムカット位置
Ｄ    アイマーク検出位置
Ｅ    フイルム挟持位置
Ｅ１  フイルム挟持位置
Ｐ    フイルム挟持位置
ｆ    フイルム
ｍ    アイマーク位置
ｅ    ズレ量
ａ    袋の長さ
ｂ    袋のアイマーク位置からカット位置までの長さ
Ｌ    アイマーク検出位置からフイルム挟持位置までのフイルム長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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