(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の包材を袋状に形成して充填物を充填した後、該袋状の包材に対してその移送方向と交差する横方向に封止処理を行う製袋包装機において、前記封止処理を行う一対の横熱封止手段と、
前記一対の横熱封止手段を包材の移送方向と交差する横方向に駆動するサーボモータと、
前記サーボモータの駆動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は前記一対の横熱封止手段が袋状の包材を圧接するタイミングで前記サーボモータを設定トルク値に保持して前記横熱封止手段の圧接力を一定に維持することを特徴とする製袋包装機。
【請求項２】
請求項１において、包材の材質、膜厚及び幅等の特性を指定する包材指定手段を備え、前記制御手段は前記包材指定手段により指定された包材の特性に基づき前記サーボモータを制御することを特徴とする製装包装機。
【請求項３】
帯状の包材を袋状に形成して充填物を充填した後、該袋状の包材に対してその移送方向と交差する横方向に封止処理を行うようにした製袋包装機の封止方法であって、
前記封止処理を行う一対の横熱封止手段の駆動源としてサーボモータを使用し、前記一対の横熱封止手段が帯状の包材を圧接するタイミングで前記サーボモータをトルク制御に切り換えて前記横熱封止手段の圧接力を一定に維持するようにしたことを特徴とする製袋包装機の横熱封止制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品のような充填物の充填と並行して包装を行う包装機に用いられて、包材の熱封止を行う横熱封止機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
袋を作成しながらこの袋に食品のような充填物を充填して包装する製袋包装機、例えばピロー包装機は、帯状の包材をフォーマーにより筒状に形成しつつ重ね合った縦の縁を溶着し、次いで、筒状に形成したこの包材を引き出してゆく過程で、充填物を筒状の包材の中に充填する充填筒の出口端下方に配設した一対の横熱封止手段により、包材の底部を封止するものであり、包材の形成と包材内への充填物の充填とを同時に連続的に行うことができる点で作業性に優れた装置とされている。
【０００３】
特開昭６２−２３５００６号公報に開示された装置は、熱封サイクルを短縮した場合においても横熱封止処理に充分な時間をとることができるよう、横熱封止手段を包材の引出し方向に沿って直線的に走行させながら、その加熱面を包材に接触させるようにした、いわゆる回転駆動型である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置は、横熱封止手段を直線的に走行させる手段として、横熱封止手段を旋回させながらＤ字形の案内溝によって案内するような構造を採っているので、その直線走行軌跡や横熱封止手段同志の圧接力が一定であるため、包材の膜厚や材質、膜幅の如何によっては包材に無理な力を加えて破損させたり、あるいは確実な横封止処理を行うことができないといった不都合を生じる。
【０００５】
他方、熱封サイクルの短縮という点では劣るが、構造が簡単な間欠駆動型の包装機、つまり、包材の引出を間欠的に行い、引出しの停止中に横熱封止を行う包装機において、横熱封止手段同志を油圧シリンダによって圧接させ、その油圧の調節によって圧接力を調整可能にしたものが知られている。しかし、上記油圧シリンダは、装置全体の大型化を招くうえに、充填物を油で汚すおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、回転駆動型（旋回型）の包装機において、包材の膜厚や材質、膜幅などに応じて、横熱封止手段の圧接力を所定レベルに調節できる横熱封止機構を提供することにある。
また、間欠駆動型の包装機において、油圧シリンダを廃止することにより、包装機の小型化と、油による充填物の汚れとを防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る製袋包装機は、帯状の包材を袋状に形成して充填物を充填した後、該袋状の包材に対してその移送方向と交差する横方向に封止処理を行う製袋包装機において、前記封止処理を行う一対の横熱封止手段と、前記一対の横熱封止手段を包材の移送方向と交差する横方向に駆動するサーボモータと、前記サーボモータの駆動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は前記一対の横熱封止手段が袋状の包材を圧接するタイミングで前記サーボモータを設定トルク値に保持して前記横熱封止手段の圧接力を一定に維持することを特徴とする。この構成によれば、サーボモータのトルク値を正確に設定することで横熱封止手段の圧接力は適正に一定に維持されるので、袋状の包材に無理な力を加えて破損することなく確実に横封止処理を行うことができる。また、横熱封止手段の駆動源としてサーボモータを使用するので、油圧シリンダを用いた場合のように油で充填物を汚してしまい製品を無駄にしてしまうということがなく、製品の歩留まりが向上する。また、サーボモータを設定トルク値に保持して横熱封止手段の圧接力を一定に維持するので、油圧シリンダ又はエアシリンダを使用しないですみ、これらを駆動するための別機構も必要とせず装置自体を小型化することができる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
請求項２の発明に係る製袋包装機は、さらに、請求項１において、包材の材質、膜厚及び幅等の特性を指定する包材指定手段を備え、前記制御手段は前記包材指定手段により指定された包材の特性に基づき前記サーボモータを制御することを特徴とする。これにより、請求項１の効果に加え、包材指定手段という簡単な操作で膜厚や材質、膜幅などの異なる包材の種類に応じて横熱封止手段の圧接力を適切に付与することができるので、包材を破損させたりすることがない。
【００１３】
請求項３の発明に係る製袋包装機の横熱封止制御方法は、帯状の包材を袋状に形成して充填物を充填した後、該袋状の包材に対してその移送方向と交差する横方向に封止処理を行うようにした製袋包装機の封止方法であって、前記封止処理を行う一対の横熱封止手段の駆動源としてサーボモータを使用し、前記一対の横熱封止手段が帯状の包材を圧接するタイミングで前記サーボモータをトルク制御に切り換えて前記横熱封止手段の圧接力を一定に維持するようにしたことを特徴とする。
これにより、横熱封止手段の圧接力を適正に一定に維持することができ、包材を破損することなく適切な横熱封止をすることができる。また、横熱封止手段の駆動源としてサーボモータを使用するので、油圧シリンダを用いた場合のように油で充填物を汚してしまい製品を無駄にしてしまうということもなく生産の歩留まりが向上する。さらに油圧シリンダやエアシリンダを駆動する必要がないので制御が簡単になり装置自体を小型化することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は、本発明の一実施例をなす横熱封止機構を備えたピロー包装機を示したものである。
【００１５】
この包装機は、充填シリンダを使用しない型式の装置として構成したもので、ホッパー１の下方に取付けたフォーマ２により、帯状の包材Ｓを、袋にするために筒状に曲成し、その下方に対向配設した一対の吸引チェンバー４付きプルダウンベルト３，３によって筒状を維持させるように外面を吸着保持しつつ、同時に、この縦の合わせ目ａに縦シールジョー５による縦シールを施して、後述する横シール機構１０のもとへ送り出すように構成されている。
【００１６】
一方、このプルダウンベルト３，３の下方に配設した横シール機構１０は、包材Ｓにその移送方向と交差する横方向にシールを施すもので、包材Ｓの移送経路を挟んで対向する一対の横シールジョー２０，２０を常に一定の向きに保持して同期回転させる前後一対の旋回アーム（旋回駆動手段）１１，１１と、これらの横シールジョー２０，２０にＤ字形の回転軌跡を画かせるべく、各旋回アーム１１，１１の基端を接近・離間させるように移動させる左右一対の外側可動枠３０，３０と内側可動枠３４，３４とを備えている。上記旋回アーム１１，１１は、横シールジョー２０，２０が互いに接近したときに上記包材Ｓの移送方向Ａと旋回方向Ｒとが合致するように旋回する。
【００１７】
第２図は、この旋回アーム１１，１１の一方を詳細に示した断面図で、この旋回アーム１１は、左右のアーム１２，１２を結合する結合軸１３によってコの字状に構成されており、さらに、これらのアーム１２，１２の一方の基端部は、一方の可動枠３０，３４、つまり、図中左方に位置する可動枠３０，３４の先端内方に突設した支軸１４に、他方のアーム１２の基端部は、図中右方に位置する可動枠３０，３４の先端内方に突出した入力軸１５にそれぞれ固定された上、入力軸１５に伝達される駆動力によりこれらの軸１４，１５を中心として回転するように構成されている。
【００１８】
１７は、結合軸１３に遊嵌されたシールジョー支持用のスリーブで、ここには、筒状包材Ｓを横方向に熱シールする横シールジョー２０が固定され、またそのスリーブ１７の一側端には、太陽歯車２４と同じ歯数をなす遊星歯車２１が一体的に取付けられていて、支軸１４を貫通する固定軸２３の端部に固定した太陽歯車２４と、アイドラ２２を介して噛合っている。
【００１９】
２５，２５は、リンク２６（第１図）を介して結合した３枚の円板２５ａ，２５ｂ，２５ｃ よりなる周知の一対のシュミットカップリング機構で、各シュミットカップリング機構２５の第１の円板２５ａは、アーム旋回用サーボモータ２９によって駆動される駆動軸２７に、第３の円板２５ｃは、上記した入力軸１５にそれぞれ結合されていて、両者間に生じる軸心のずれの如何にかかわりなく、回転角のずれや伝達トルクの変動をもたらすことなく駆動軸２７の回転を入力軸１５に伝え、これにより、両シュミットカップリング機構２５のそれぞれの駆動軸２７端に設けられて互いに噛合う第１図の歯車２８，２８をもって、一対の旋回アーム１１，１１を互いに逆向きに回転させるように構成されている。
【００２０】
他方、上記した一対の旋回アーム１１，１１の各基端部を保持してこれらを互いに接近離間させるように駆動する外側可動枠３０と内側可動枠３４は、それぞれ後端に固定した各結合板３１，３５によって旋回アーム１１，１１を囲むようにコ字状に構成された上、さらに外側可動枠３０は、本体フレーム４６上を前後に摺動し得るように、また内側可動枠３４は、外側可動枠３０内を前後に摺動し得るようにそれぞれ取付けられている。
【００２１】
３８は、横シールジョー２０に所要のＤ字形、つまり直線軌跡が含まれた形の回転軌跡を画かせるべくこれら２つの各可動枠３０，３４を互いに関連させて前後に移動させるためのターンバックルであり、このターンバックル３８は、第３図に示したように、可動枠３０，３４の間に設けた枠体４５に軸支されている。このターンバックル３８には、その右ネジ部３８ａと左ネジ部３８ｂに、それぞれ外側可動枠３０と内側可動枠３４の各結合板３１，３５か、リニアベアリング３２，３６を介して螺装されていて、ターンバックル３８の正転及び反転により、上記両可動枠３０，３４を前後に互いに逆方向に駆動して、第１図の旋回アーム１１，１１を互いに接近及び離間させる。
【００２２】
上記リニアベアリング３２，３６は上記両ネジ部３８ａ ，３８ｂに噛み合う多数のボールを有する公知のものであり、シール圧力の反作用によって両可動枠３０，３４に前後方向Ｘの力が作用したとき、ターンバックル３８を回転させる、つまり、アーム軸移動用モータ４０にトルクを付加する。
上記ターンバックル３８及びリニアベアリング３２，３６は、シール圧力の反力、つまり一対のシールジョー２０，２０の圧接力の反力に基づく上記一対の可動枠３０，３４の相対移動を回転運動に変換する直線・回転変換手段Ｇを構成している。
【００２３】
一方、第３図のタイミングベルト３９を介してターンバックル３８に結合した上記アーム軸移動用モータ４０には、トルク制御と速度制御を自在に切換えることができるＡＣサーボモータが使用され、トルクモードでは、スピードの如何に拘らずモータートルクを一定の設定トルクに保持し、かつその設定トルクを適宜変更することができ、またスピードモードでは、トルクの如何に拘らず回転速度を一定にすることができるようになっている。
【００２４】
そして、このアーム軸移動用モータ４０は、両横シールジョー２０，２０に、設定した長さＬ（第５図）の直線軌跡を描かせるように、アーム旋回用サーボモータと連動して設定されたタイミングをもって正転及び反転し得るよう、後述する制御回路によって制御されている。
なお、第１図において４７は仕切板を示している。
【００２５】
第４図は、アーム旋回用サーボモータ２９と、アーム軸移動用サーボモータ４０を制御する回路を示したものであり、また第５図ないし第８図は、指定した各横シールモードでの旋回アーム１１の動きと、アーム旋回用サーボモータ２９及びアーム移動用サーボモータ４０の各動作とを示したものである。
第４図の５１はある基準点Ｉからの旋回アーム１１の回転角を、アーム旋回用サーボモータ２９の回転をもとに検出するアーム回転角検出手段で、旋回アーム１１の回転角に比例したパルス信号は、この検出手段５１に接続したパルス発信器５２から制御手段５３に入力される。
【００２６】
４８は、所望の横シールモードを指定するキーボードのようなモード指定手段、４９は包材Ｓの材質、膜厚、膜幅などを指定するキーボードのような包材指定手段である。上記モード指定手段４８によって、「汎横シールモード」(第５図)、 「両端加減速横シールモード」（第６図）、 「しごき動作付き横シールモード 」 （第７図）及び「しごき動作付き両端加減速横シールモード」 （第８図）等のいずれか１つの横シールモードを指定し、さらに包材指定手段４９によって、包材の材質及び幅などを指定すると、読出手段５４を介してメモリ５５から、モード別に作られ、さらに、熱シール時の圧接力や後述するストローク長さの相違によって分けられた各プログラムのうちの指定された１つのプログラムが読み出され、この読み出されたプログラム信号が制御回路５３に出力されて、実行される。
【００２７】
他方、制御手段５３は、パルス発信器５２からのパルス信号と、メモリ５５からのモード別プログラムか入力されると、そのモードに応じて、汎用モード設定手段５３ａ、加減速モード設定手段５３ｂ、しごきモード設定手段５３ｃ等が作動する。これにより、制御手段５３は、旋回アーム１１の角速度を横シール行程の領域において変化させるよう、その制御信号をモータ駆動手段５６に出力して、アーム旋回用サーボモータ２９の回転を制御するとともに、旋回アーム１１の回転中心位置を横シール行程の領域において変化させるよう、その制御信号をモータ駆動手段５７に出力して、アーム軸移動用サーボモータ４０の切換えタイミングを制御する。
【００２８】
上記可動枠３０，３４、直線・回転変換手段Ｇ、アーム軸移動用サーボモータ４０及び制御手段５３が、軌跡・圧接力調整手段Ｈを構成している。
また、旋回アーム１１の回転中心を移動させることにより横シール行程の長さ（ストローク長さ）が変わることから、上記直線・回転変換手段Ｇを除いた、上記可動枠３０，３４、アーム軸移動用サーボモータ４０及び制御手段５３は、ストローク調整手段Ｊも構成している。
【００２９】
つぎにこのように構成された装置の動作について説明する。
はじめに、例えば第５ａ 図に示したような横シール行程の長さがＬＩをなす「汎横シールモード」を、第４図のモード指定手段４８によって指定し、さらに、包材指定手段４９によって包材Ｓの材質及び膜厚を指定する。
【００３０】
これにより、メモリ５５に記憶された多数のプログラムの中から、上記包材Ｓの材質及び膜厚に対応する汎横シールモードのプログラムが、読出手段５４によって読み出される。読み出されたプログラムに従って、汎用モード設定手段５３ａが作動し、アーム軸移動用サーボモータ４０は、第５ａ図の旋回アーム１１が基準点Ｉから横シール行程開始点IIへ回転してきた時点で、はじめに正転動作を、ついで中位点IIIから横シール行程終了点IVまで逆転動作を行って、ターンバックル３８に螺合した外側可動枠３０と内側可動枠３４を介して、一対の旋回アーム１１，１１を離間、近接させる。このとき、包材Ｓは一対の横シールジョー２０，２０の間に挟まれて、移送速度と同一速度で移動する。
【００３１】
このため、各旋回アーム１１，１１の先端に保持された横シールジョー２０，２０は、包材Ｓ面に接して、つまり直線軌跡に沿って走行を始める。このとき、アーム軸移動用サーボモータ４０はトルク制御され、第５ｂ図に示したように、一定の設定トルクＴｏが保持されることになり、このため、サーボモータ４０は、横シールジョー２０．２０の圧接力を可及的に一定に維持する。他方、アーム旋回用サーボモータ２９は、作用するトルクに応じて旋回アーム１１の回転速度を増減させながら、横シールジョー２０，２０を包材Ｓに沿わせて走行させて、包材Ｓに所要の横シールを施す。このとき、第５ａ図の横シールジョー２０の旋回アーム１１の回転中心は、上記圧接力の反作用によるターンバックル３８の回転トルクと、サーボモータ４０の設定トルクＴｏとがバランスしながら、つまり上記圧接力を一定に保持しながら、前後方向Ｘに移動する。上記サーボモータ４０の設定トルクＴｏを変えることにより、上記圧接力の一定値が変わる。
【００３２】
なお、この「汎横シールモード」で、例えば横シール行程の長さ、つまりストローク長さが短い（Ｌ２）第２の汎横シールモードを指定した場合には、第５ａ図及び第５ｂ図に二点鎖線で示したように、装置の作動当初に、アーム軸移動用モータ４０はプログラムに従って正転し、旋回アーム１１の回転中心をＯ´に移し、その上で、横シール行程開始点IIと終了点IVとの間で、横シールジョー２０に短い直線走行を行わせる。
【００３３】
また、横シールジョー２０を横シールの開始位置の手前で加速し、終了位置の後で減速させるような「両端加減速横シールモード」を指定した場合には、加減速モード設定手段５３ｂが作動し、第６図に示したように、横シール開始点IIに達する前に、アーム軸移動用サーボモータ４０を徐々に加速して、旋回アーム１１，１１の各回転中心位置を予めＯから０´に徐々に離間させた上で、横シール開始点IIでの速度に到達させ、終了点IVに達した後に、上記モータ４０を徐々に減速するように、それぞれ加速領域II´−II、減速領域IV−IV´ができるようなプログラムに従って動作させる。
これにより、一対の旋回アーム１１，１１同志の横シール開始点IIでの急激な離間、及び横シール終了点IVでの急激な接近がなくなり、横シール機構１０の動作が円滑になる。
【００３４】
一方、横シールに先立って包材Ｓ内の充填物が横シール部にかみ込まないように、充填物のしごき落とし動作を行わせる、第７図に示したような「しごき動作付き横シールモード」を指定した場合には、しごきモード設定手段５３ｃが作動する。これにより、制御手段５３は、横シール開始点IIより若干早いしごき開始点II´で、旋回アーム１１，１１を離間させた状態で、バネ６０によってしごき板６１を包材Ｓに当てつけて、中位点III まで包材Ｓの移送速度よりも速く走行させることにより包材Ｓをしごいた後、旋回アーム１１の回転中心をＢからＣへ移動して両横シールジョー２０，２０を圧接させ、その後は、横シール終了点IVまでアーム軸移動用サーボモータ４０をトルク制御しながら、包材Ｓの移送速度と同一速度で横シールジョー２０，２０を移動させるようなプログラムに従って装置を動作させる。これにより、充填物の横シール部へのかみ込みが防止されて、横シールが確実になされる。
【００３５】
またさらに、第８図に示したような「しどき動作付き両端加減速横シールモード」を指定した場合には、しごき行程の開始点IIの前と横シール行程終了点IVの後に、加速領域II'−IIと減速領域IV−IV´を持たせることができるようなプログラムに従って装置を動作させる。
【００３６】
このように第１図〜第８図に示した実施例では、上記軌跡・圧接力調整手段Ｈにより、一対の横シールジョー（横熱封止手段）２０，２０が包材Ｓの移送経路に沿う直線軌跡を描くので、連続的に移送される包材Ｓに対して横熱封止を施すことができる。また、上記一対の横シールジョー２０，２０同志の圧接力が、アーム軸移動用モータ（接近・離間移動用モータ）４０の設定トルクＴｏに対応した大きさに保持されるので、包村Ｓに、その膜厚や材質に応じた適切な横熱シールを施すことができる。
【００３７】
さらに、上記ストローク調節手段Ｊにより、包材Ｓの膜厚や材質に応じたストローク長さ、つまり熱封止処理時間が設定されるから、包材Ｓに一層適切な横熱シールを施すことができる。
【００３８】
また、上記軌跡・圧接力調整手段Ｈは、上記一対の横シールジョー２０，２０所定の軌跡を形成させる機能と、上記一対の横シールジョー２０，２０同志の圧接力を一定に保持する機能とを備えているから、これらの機能を別個の機構で発揮させる場合と比較して、装置全体が簡略化される。しかも、油圧シリンダの代わりにモータ４０を使用しているので、装置が小型化されるうえに、充填物が油で汚れるおそれもない。
【００３９】
さらに、上記軌跡・圧接力調整手段Ｈの一部を形成する一対の可動枠３０，３４、アーム軸移動用モータ４０及びその制御手段５３が、上記ストローク調整手段Ｊを兼用している。したがって、装置が簡略化される。
なお、上記直線・回転変換手段Ｇは、上記リニアベアリング３２、３６及びターンバックル３８を用いた機構で構成する以外に、リンク機構または溝カムなどにより構成することもできる。
【００４０】
第９図は横シールジョー２０の支持構造を改良して復帰手段を付加した第２実施例を示す。同図において、左右のアーム１２，１２を結合する結合軸１３に遊嵌された一対のスリープ１７，１７には、それぞれの内端に支持バネ７１，７１（復帰手段）の基端が固着されている。この支持バネ７１，７１は、包材Ｓの幅方向Ｗ全体に均一な押圧力を付与させるためのもので、これらの支持バネ７１，７１は片持梁として構成され、互いに対向するように内方に向けて延びたこれらの自由端部には、包材Ｓに横シールを施すための横シールジョー２０が固定されている。
【００４１】
これにより、シール行程において横シールジョー２０同士が互いに圧接し合った際に、介在する包材Ｓの縦シール部分により、例えこれらの横シールジョー２０がシーソ状に傾動したとしても、それぞれの支持バネ７１，７１が独自に撓みながらその歪量に比例した反力によって、横シールジョー２０を相手の横シールジョー２０に向けて復帰させ、包材Ｓに均一の押圧力を付与させる。
【００４２】
このように構成された装置において、いま旋回アーム１１のアーム１２の回転と、これに同期する２つの可動枠３０，３４の進退動とにより一対の横シールジョー２０，２０がＤ字型の旋回動をしながら横シール領域に達して、そこに送り込まれた箇状包材Ｓを挟むようにして互いに接合し合うと、これらの横シールジョー２０，２０には縦シール部分を支点として変位するような力が作用する。
【００４３】
そして、このような力が横シールジョー２０に作用すると、これを支えている左右の支持バネ７１，７１は、それぞれ横シールジョー２０の変位量に応じて撓み、同時にこの撓み量に比例した反力をもって横シールジョー２０に復帰方向の力を加えつつ、包材Ｓに均一な押圧力を加えて横シールを施す。
【００４４】
これを第１０図によってさらに詳しく説明すると、いま、中央の縦シール部ａが３層、４層になった包材Ｓを一対の横シールジョー２０，２０によって挟み込むと、少なくとも一方の横シールジョー２０は縦シール部分ａを支点としてシーソ状に傾くか、この傾きは左右の支持バネ７１，７１の変形として表われる。
この変形量（歪）δは、片持ち梁をなす支持バネ７１の有効長をＤ、板厚をｔ、板幅をｂ、加わる荷重を２ｐとすると、
0003738226.tif 000002
となり、また、その反力Ｒは歪δに反比例した
Ｒ＝Ｅ×ｂ×ｔ×ｔ×ｔ×δ/（Ｄ×Ｄ×Ｄ）…（２）
となる。ここで、Ｅ，Ｉはそれぞれ、支持バネ７１のヤング率と断面２次モーメントである。
【００４５】
したがって、左右の支持バネ７１，７１は、それぞれ変位量δｌ，δｒに比例した反力Ｒｌ，Ｒｒをもって、横シールジョー２０の各支持部分を相手の横シールジョー２０に向け押圧して、これを復帰させる。
いま、一例として、有効長Ｄが４４ｍｍ、板厚ｔが５ｍｍ、板幅ｂが１８ｍｍ、ヤング率が２．１×１０  ｋｇ／ｍｍ2の支持バネ７１に５００ｋｇの荷重が作用して、左右の支持バネ７１，７１がそれぞれ０．５ｍｍと０．４ｍｍ変形したとすると、式（２）から、左側の支持バネ７１は、その反力Ｒｌ＝２７８Ｋｇをもって、また右側の支持バネ７１は、その圧力Ｒｒ＝２２２ｋｇをもって、横シールジョー２０を復帰方向に押圧してその変位を補いつつ、包材Ｓに場所的に均一な横シールを施す。
【００４６】
第１１図は支持バネの変形例を示したものである。同図において、横シールジョー２０Ａの両側にそれぞれ内方に向かうスリット７２，７２を形成し、このスリット７２によって横シールジョー２０Ａの本体から分かれた部分を、片持ち梁状の弾性を有する支持バネ部７３，７３として構成したものである。
【００４７】
また第１２図に示した変形例は、横シールジョー２ＯＢのケース２００を中空弾性体として構成し、上記ケース２００自体の撓み量に比例した反力を付与して、横シールジョー２ＯＢの変位を補うようにしたものであるが、同時に、その中空部分７４に鉛のような低温で溶融する流体７５を封入しておくことにより、横シールジョー２ＯＢに均一な熱バランスを持たせるようにすることもできる。この場合は、上記ケース２００が復帰手段を構成する。
なお、上記バネ部材７１，７３又は中空弾性体２ＯＢは、一方の横シールジョーにのみ適用することもできる。
【００４８】
第１３図は、本発明の第３の実施例を示したものである。
この実施例は、旋回アーム１１の先端に横シールジョー２０としごき板６１を併設し、直線走行区間Ｉ→IIIの前半で、包材Ｓに対するしごき動作をしごき板６１により行わせるとともに、直線走行区間Ｉ→III の後半で、包材Ｓに対する横シール動作を横シールジョー２０により行わせるように構成したものである。  すなわち、この実施例では、横シールジョー２０に直線走行軌跡の長さ（シールのストローク長さ）を異ならせる各種のＤ型軌跡を画かせる手段、つまり旋回アーム１１の軸移動手段として、異なる案内面を持つ２つのアーム軸移動用カム８４Ａ，８４Ｂを、相対的な回転方向位置の調整が可能に同軸上に取付けて回転させる一方、横シール行程II−IIIにおいては、両シールジョー２０，２０に包材Ｓに適した圧接力を付与させることができるよう、一方もしくは双方のカム軸８５（この実施例では右側のカム軸８５）を、エアシリンダ８６によって他方のカム軸８５方向へ付勢するように構成したものである。
【００４９】
そして、エア供給源８７からエアシリンダ８６に至るエア供給管には、横シール行程II−III においてのみ管路を開放する電磁弁８８と、接触圧が設定圧力を越えたときに動作する外部パイロット型シーケンス弁８９とを設けて、一定の圧接力により横シールを行わせる一方、アーム旋回用サーボモータに対しては、しごき行程Ｉ−IIで回転速度が大きくなるような制御を行って、横シール動作の前にしごき動作をいち早く終了させるように構成されている。
この第３実施例では、上述したアーム旋回用サーボモータと、これに連動するアーム軸移動用カム８４Ａ、８４Ｂにより、横シールジョー２０，２０が直線走行区間の前半、つまりしごき行程Ｉ−IIに達したら、アーム軸移動用カム８４Ａ，８４Ｂはエアシリンダ８６の不作動下で旋回アーム１１，１１を離間させ、同時に、アーム旋回用サーボモータの回転速度を高めて、しごき板６１，６１を包材Ｓの搬送速度より速い速度で直線走行させつつ、これらに所要のしごき動作を行わせる。
【００５０】
そしてつぎに、横シールジョー２０，２０が横シール行程II−IIIに入ったら、アーム旋回用サーボモータを定回転に戻すとともに電磁弁８８を開放し、外部パイロット式シーケンス弁８９を介してエアをエアシリンダ８６内に導入し、予め設定された圧力をもってアーム軸移動用カム８４Ａ，８４Ｂを他方のカム８４Ａ，８４Ｂに向けて押圧しつつ、両横シールジョー２０，２０に包材Ｓの膜厚や材質に応じた押庄力を付与して所要のシール動作を行わせる。
上記しごき行程Ｉ−IIは一方のカム８４Ｂで、横シール行程II−IIIは他方のカム８４Ａで制御される。したがって、上記両カム８４Ａ、８４Ｂの相対的な回転方向位置を変えることにより、上記両行程Ｉ−II，II−IIIのストローク長さが変わる。
なお、この第３実施例では、アーム軸移動手段として２つのカム８４Ａ，８４Ｂを用いているが、これをエアシリンダ等を用いた他の軸移動手段に替えることもできる。
【００５１】
第１４図は本発明の第４実施例を示すもので、横シール中に、横シールジョー２０を支持する旋回アーム１１を包材Ｓの移送方向Ａに所定ストロークだけ移動させる移動手段Ｋを設けたものである。すなわち、一対の旋回アーム１１，１１の各基端部を保持する一対の側板９１，９２を、それらの前端と後端に固定した各結合板９３，９４によって結合して、旋回アーム１１，１１を囲むような形状の移動枠９０が構成され、この可動枠９０は、本体フレーム４６上に立設した４本のガイドロッド９５，・・・に案内されて上下に摺動し得るように取付けられている。
【００５２】
符号９６は、横シールジョー２０に所要の楕円軌跡を画かせるべく可動枠９０を昇降動させるための駆動モータ（縦移動用モータ）で、この駆動モータ９６には、所定のタイミングで回転方向を切換えることができるＡＣサーボモータが使用される．上記移動枠９０、ガイドロッド９５及び駆動モータ９６が上記移動手段Ｋを構成している。
【００５３】
そして、横シールジョー２０，２０が互いに接合位置及び最大離間位置近傍に達する都度、後述する制御手段により、上記駆動モータ９６を正転及び反転させ、駆動軸を形成するネジ棒９７と螺合する移動枠９０上のブラケット９８を介して、旋回アーム１１，１１を設定した量のストロークをもって上下に駆動するように構成されている。その他の構成は、第３図に示されたアーム水平移動機構を有しない点以外は、第１図及び第２図に示した第１実施例と同一である。
【００５４】
第１５図は、アーム旋回用駆動モータ２９と、アーム昇降用駆動モータ９６を制御する回路を示したもので、また第１６図は、アーム旋回用駆動モータ２９とアーム昇降用駆動モータ９６の関連動作による旋回アーム１１の動きを示したものである。
【００５５】
第１５図の符号１０１は、ある基準点Ｉからの旋回アーム１１の回転角を、アーム旋回用駆動モータ２９の回転をもとに検出するアーム回転角検出手段で、旋回アーム１１の回転角に比例したパルス信号は、この検出手段１０１に接続したパルス発信器１０２から制御手段１０３に入力される。
【００５６】
１００は、包材Ｓの材質、幅、膜厚等を指定するキーボードのような包材指定手段で、包材幅等を指定すると、読出手段１０４が作動し、メモリ１０５に格納された各プログラムのうちの対応する１つのプログラム信号を制御回路１０３に出力して実行させる。
【００５７】
他方、制御手段１０３は、パルス発信器１０２からのパルス信号と、包材指定手段１００からの信号が入力すると、旋回アーム１１の角速度を横シール行程の領域において変化させるようその制御信号をモータ駆動手段１０６に出力して、アーム旋回用駆動モータ２９の回転を制御するとともに、旋回アーム１１が第１６図の横シール位置II，II´及びその反対側位置IV，IV´に達する都度、制御信号を第１５図のモータ駆動手段１０７に出力して、アーム昇降用駆動モータ９６の切換えタイミングを制御して、このモータ９６を所定のストローク量Ｌに相当する量だけ回転させるように構成されている。上記移動手段Ｋ及び制御手段１０３がストローク調整手段Ｊを構成している。
【００５８】
つぎにこのように構成された装置の動作について説明する。
はじめに、包材指定手段１００によって使用する包材Ｓの材質や膜厚あるいは包材Ｓの幅等を指定する。
これにより、アーム昇降用駆動モータ９６は、予め設定されたプログラムに従って旋回アーム１１が予め定められた第１６図の基準点Iから横シール行程開始点IIへ回転してきた時点で正転を開始し、包材Ｓの材質等によって定められた量のストロークＬだけ移動枠９０を包材Ｓの移送速度に合せて移送方向Ａに下降させる。
【００５９】
このため、各旋回アーム１１，１１の先端に保持された横シールジョー２０，２０は、指定された包材Ｓの幅、材質または膜厚に応じてストロークＬにわたって包材Ｓの面に接して下方へ走行を始め、 また、 アーム旋回用駆動モータ２９は、これに伴って変動するトルクに応じて回転速度を増減させて包材Ｓに所要の横シールを施す。
【００６０】
そして、横シール行程の終了点II´で所要の横シール処理を終えた各横シールジョー２０，２０がさらに旋回し、やがて半周して最も離れた位置IVへ回ってきたら、アーム昇降用駆動モータ９６は、プログラムにしたがって逆方向の回転を開始して、旋回アーム１１，１１の各支点位置を上昇させて元に戻す。
【００６１】
この第４実施例の構成によれば、一対の横シールジョー２０，２０は、上記第１ないし第３実施例におけるＤ形軌跡とは異なり、半円弧と直線を合わせた単純な軌跡を描くので、制御が容易になる利点がある。なお、以上は、旋回アーム１１の昇降機構として、アーム昇降用駆動モータ９６のネジ棒９７による移動枠９０の昇降機構について説明したものであるが、包材Ｓの材質等によって移動枠９０のストロークＬを変えることができる機構であれば、ラックとピニオン等の他の昇降機構を用いることもできる。
【００６２】
また、この機構において必要がある場合には、アーム昇降用駆動モータ９６が作動している間アーム旋回用駆動モータ２９を停止させ、全シール行程II−II´にわたって横シールジョー２０と包材Ｓとの間の相対的な動きをなくすように制御することもできる。
【００６３】
上記第１ないし第４実施例は、包材Ｓを移送しながらその横シールを行うために、横シールジョーを回転させた回転駆動型であったが、これとは異なり、第１７図の第５実施例では、包材Ｓの移送を間欠的に停止し、停止している閏に包材Ｓの横シールを行う間欠駆動型の横シール機構を用いている。
【００６４】
第１７図に示された横シール機構１０Ａは、外側可動枠３０と内側可動枠３Ａのそれぞれに、旋回アームを介さずに、横シールジョー２０を装着し、シール移動用サーボモータ４０Ａによって、一対の横シールジョー２０，２０を離間、近接させ、近接させた状態で包材Ｓの所定の封止部を挟んで、横シールするものである。その離間、近接させる機構の動作原理は、第３図に示したものと同一である。
【００６５】
上記一対の可動枠３０，３４、ターンバックル３８及びリニアベアリング３２，３６からなる直線・回転変換手段Ｇ、及びシール移動用サーボモータ４０Ａが、圧接力調整手段Ｈ１を構成している。
【００６６】
この第５実施例において、シール移動用サーボモータ４０Ａの速度は、第１８図に示すように、一対の横シールジョー２０，２０が最も離間（後退）した時点ｔ１から包材Ｓに接する時点ｔ２までは正転して、横シールジョー２０，２０を前進させる。この間、上記モータ４０Ａはトルクの如何にかかわらず回転速度が一定となるスピードモードで回転する。
【００６７】
つぎに、上記時点ｔ２から時点ｔ３までのシール行程において、上記サーボモータ４０Ａは一定の設定トルクＴｏとなるように制御される。このとき、第１７図の横シールジョー２０，２０同志の圧接力の反作用によるターンバックル３８の回転トルクが、上記サーボモータ４０Ａに付加されるので、上記ターンバックル３８の回転トルクがサーボモータ４０Ａの上記設定トルクＴｏよりも大きいときはサーボモータ４０Ａが停止し、小さいときはサーボモータ４０Ａが正転または逆転して上記設定トルクＴｏとなるように横シールジョー２０，２０同志を圧接させる。したがって、横シールジョー２０，２０同志の圧接力は、サーボモータ４０Ａの設定トルクＴｏに対応した大きさに制御される。
【００６８】
このように、間欠駆動型の包装機において包材Ｓの停止状態で熱封止を行う際に、上記圧接力調整手段Ｈ１により、上記一対の横シールジョー２０，２０同志の圧接力が所定の大きさに保持されるので、包材Ｓに、その膜厚、材質、膜幅などに応じた適切な横熱封止を施すことができる。しかも、油圧シリンダの代わりにモータ４０Ａを使用しているので、装置が小型化されるうえに、充填物が油で汚れるおそれもなくなる。
なお、この第５実施例における横シールジョー２０にも、第９図〜第１２図に示したのと同様な復帰手段７１，７３，２００を設けることができることはいうまでもない。
【００６９】
また、上記第１〜５実施例では、縦型ピロー包装機に使用される横シール機構について説明したが、本発明の横シール機構は、横型ピロー包装機にも使用できることは自明であるし、さらに、包材を２つに折り畳んで、その合わせ部を縦シールするとともに、２ヶ所の横シールを行う三方シールタイプ、または上記合わせ部と合わせ部の反対側の２ヶ所を縦シールする一方で、２カ所の横シールを行う四方シールタイブのシール装置にも使用できる。本発明は、食品の包装機のほか、工業部品または製品の包装機における横熱封止機構にも利用できる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、包材の移送方向と交差する横方向に封止処理を行う一対の横熱封止手段をサーボモータにより駆動し、包材を一対の横熱封止手段により圧接し、その圧接力を一定となるようにサーボモータのトルクを制御するようにしている。従って、上記一対の横封止手段同志の圧接力が所定の大きさに保持されるので、包材にその膜厚や材質、膜幅などに応じた適切かつ的確な横熱封止を施すことができ、包材に無理な力を加えて破損させたりすることがない。また、上記一対の横熱封止手段をサーボモータにより駆動しているので、油圧シリンダを使用した場合のように充填物を油で汚すことがないので製品の歩留まりが向上する。さらに、油圧シリンダ又はエアシリンダを使用しないのでこれらを駆動するための別機構も必要せず装置自体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１図は本発明の第１実施例に係る横熱封止手段を備えたピロー包装機を示す斜視図である。
【図２】第２図は同上装置におけるアーム旋回機構の縦断正面図である。
【図３】第３図は同上装置におけるアーム軸移動機構の概要を示した構成図である。
【図４】第４図は同上装置の動作制御回路の一例を示したブロック図である。
【図５】第５ａ図及び第５ｂ図は、同上装置により遂行される「汎横シールモード」での動作タイミングを示した図である。
【図６】第６ａ図及び第６ｂ図は、同上装置により遂行される「両端加減速横シールモード」での動作タイミングを示した図である。
【図７】第７ａ図及び第７ｂ図は、同上装置により遂行される「しごき動作付き横シールモード」での動作タイミングを示した図である。
【図８】第８ａ図及び第８ｂ図は、同上装置により遂行される「しごき動作付き両端加減速横シールモード」での動作タイミングを示した図である。
【図９】第９図は本発明の第２実施例に係る横シール機構の要部を示す縦断正面図である。
【図１０】第１０図は同上装置の原理を示す図である。
【図１１】第１１図は同第２実施例の変形例を示す横シールジョーの概略構成図である。
【図１２】第１２図は同第２実施例の別の変形例を示す横シールジョーの概略構成図である。
【図１３】第１３図は本発明の第３実施例に係る横シール機構を示す概略構成図である。
【図１４】第１４図は本発明の第４実施例に係る横シール機構を備えた包装機を示す斜視図である。
【図１５】第１５図は同上装置の動作制御回路の一例を示すブロック図である。
【図１６】第１６図は同上装置により遂行される動作とタイミングを示した図である。
【図１７】第１７図は本発明の第５実施例に係る装置の要部を示す平面図である。
【図１８】第１８図は同上装置により遂行される動作とタイミングを示した図である。
【符号の説明】
４…プルダウンベルト
１０…横シール機構
１１…旋回アーム
２０…横シールジョー
２９…アーム旋回用サーボモータ
４０…アーム軸移動用サーボモータ
４８…モード指定手段
５３…制御手段
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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