JP2009298417A - 袋詰包装における袋口シール装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】袋の位置検知手段の設置位置についての自由度が高く、最も適切な位置への設置ができ、それにより袋の位置ズレに対して補正をしてシール不良を確実に防止でき、生産性の向上を実現できるシール方法及び装置を提供する
【解決手段】間欠回転する回転テーブル３に設けられた把持部材５で袋Ｗの両側縁部を把持して袋を順次各工程へ移送する。充填物の充填工程の後の脱気工程とシール工程との間に袋位置検出装置２１を設置する。制御装置２３は予め設定された袋上でのシール位置を示す基準値と検知された袋位置に基づいてシール部材１８，１９，２０を上下動させる第２駆動装置５１を制御する。
【選択図】 図４

Description

本願発明は、袋の両側縁部を把持する左右一対の把持部材を備え、該把持部材で把持しながら袋を間欠的に或いは連続的に移送しながら充填物の袋詰めを行う自動袋詰包装に使用される、袋の袋口をシールするシール装置及びシール方法に関し、さらに詳細に言えば、把持部材により把持された袋が長さ方向において基準位置からずれている場合にそれを補正し、袋上に設定された適正な位置で袋をシールできるようにしたシール装置及び方法に関する。

食品等の自動袋詰め包装においては、使用する袋を多数蓄えた給袋装置から袋を受取り、その袋を把持部材で把持して移送しながら充填物の充填その他の処理をした後、袋口をシールするようになっている。そして、通常このような袋詰め包装では、給袋装置において例えば袋口をストッパに当てて袋を位置決めし、それを吸盤などを用いて一枚づつ取出し、把持部材に引き渡すようになっている。ところで、袋が給袋装置において位置決めされた際にストッパに当てられた袋口側が湾曲或いは折れ曲がり、そのため吸盤が袋上の本来の位置からずれた位置で袋に吸着し、結果的に把持部材に把持された袋はその長さ方向（ここで袋の長さ方向とは、袋の袋口から袋底へ向かう方向を言い、袋口に沿った幅方向に対して略直交する方向を言う。以下において同じ。）においてずれており、袋口のシールが設定された位置からずれてしまい、シール不良を生じる。

また、袋の素材そのものが滑りやすい材料である場合、給袋装置から袋を供給する際或いは袋内へ充填物を充填する際などに袋がその長さ方向にずれてしまうことがある。さらには、袋自体は滑りやすい素材でなくても、充填物に液状物、特に油分が含まれている場合などは、その充填物が把持部材の把持部などに付着し、同様の問題を生じることがある。

このような問題に対処するために、例えば実用新案登録第2578608号に開示された自動包装機では、第1センサと第2センサとを設け、把持部材により把持された袋の袋口が設定された上下方向（袋の長さ方向）における許容範囲内に在るかどうかを検知し、許容範囲内にないと判断された袋については充填物などの処理を行うことなくラインから排出するようにしている。説明されている実施例ではそのセンサは開袋工程に設置されているが、給袋工程或いは捺印工程でも良いとされている。

しかしこのような構成では、位置ずれが生じた袋はラインから排出されるだけであるので、不良と判断される包装袋が生じること自体は防止できず、その排出される分だけ生産性は低下する。また、排出された袋は回収して再度使用することは可能であるが、排出された袋を回収して再度包装機に供給するのは作業が煩わしく、これも生産性が低下する原因となる。また、袋の位置を検知した後の工程で袋がずれた場合には対応できない。例えば開袋工程で検知した時点ではズレがなく、充填工程でズレが生じた場合である。

また、特許第4０１１５６７号に開示された包装機においては、給袋装置においてストッパに当たった端部の捲れなどに起因する袋の位置ずれを、給袋装置のストッカーから袋を取り出した袋捲り上げ機構から袋を受取ってそれを垂直姿勢に変換して袋受け取り装置へ引き渡す回動アームが回動移送する軌跡の途中にセンサを設置し、その位置を袋の袋口が通過するタイミングで検知し、それにより袋の長さ方向でのズレを検出し、そのズレ量だけ、回動アームから袋を受取った袋受け取り装置の支柱を上下動して、挟着片に挟着された袋の位置を移動するようにしている。

この場合、ここで採用した袋の位置ずれを検知する機構の構成から、そのセンサの設置位置は回動アームの回動する軌跡に沿った位置に限定されてしまう。また、前述のように袋の位置ずれは把持部材に袋が引き渡された後の工程でも生じる可能性はあり、そのような場合に対応できず、シール不良を生じてしまう。
実用新案登録第２５７８６０８号登録公報 特許第４０１１５６７号特許公報

本願発明は上記従来例の問題点に鑑みなされたものであり、供給された袋を途中でライン外に排出することなく全ての袋への充填物の充填を行うことができ、袋の検知手段の設置位置についての自由度が高く、最も適切な位置への設置ができるシール方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る一対の把持部材によって袋を把持し、所定の移動軌跡に沿って該袋を移送しながら充填物の袋詰めを行う自動袋詰め包装における、シール部材を用いて行う袋口シール方法においては、袋上でのシール位置を示す基準値を設定する工程と、把持部材により把持された袋の、袋の長さ方向での位置を検出する工程と、その検出された値と設定した基準値とに基づいて、シール部材の袋の長さ方向での位置を制御する工程とを備える構成とした。
また、本発明に係る一対の把持部材により袋の両側縁部を把持して該袋を所定の移動軌跡に沿って移送しながら充填物の袋詰めを行う自動袋詰め包装における袋口シール装置においては、袋の移動軌跡に沿って設定された袋位置検出工程に設けられ、把持部材により把持された袋の、袋の長さ方向における位置を検出する袋位置検出装置と、シール工程に設けられ、それぞれ袋の両側に位置し、袋の袋口をシールする一対のシール部材と、シール部材を互いに接離する方向に駆動する第1の駆動装置と、シール部材を袋の長さ方向で移動させる第2の駆動装置と、第2の駆動装置を制御する制御装置を設け、その制御装置は、予め設定された袋上でのシール位置を示す基準値と袋位置検出装置で検出した袋の実際の位置とに基づいて第2の駆動装置を制御する構成とした。
上記のシール方法及び装置によれば、袋位置検出装置を最適な位置に設置し、途中の工程で袋を不良として排出することなく、袋の位置ズレに対して確実に適切な補正を行い、シールの位置ズレを防止して、生産性を大幅に向上できる。
基準値としては、袋の袋口に対するシール位置を設定することができる。この場合、袋の袋口の位置の検出は各種センサを用いて容易確実に行えるので、好都合である。
袋位置検出装置を充填物の充填工程とシール工程との間に設けることができる。充填工程においては充填の際の衝撃により袋の位置ズレが生じる可能性があり、この構成の採用により、充填時に生じるズレに対しての補正を確実に行うことができる。特に袋位置検出工程をシール工程の直前の工程に設けると好都合である。
把持部材が間欠移動を行う場合、把持部材を袋位置検出工程では停止させず、袋が移動しながらその位置検出が行えるようにすることができる。この場合、検出の為に把持部材が停止しないので作業効率が高まる。

上記の如く構成された本願発明においては、供給された袋はすべて充填物の充填を行い、適正なシールを施すことができるので、従来に比して生産性の向上を図れる。さらに、袋位置検出装置の袋詰めラインに沿っての設置位置についての自由度が従来に比して大幅に高まり、最適な位置に設置し、何れの工程で生じるかを問わずに袋の位置ずれに対応できるので、シール不良の発生を従来に比して格段に高い比率で防止でき、生産性の向上を図ることができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、以下の実施の形態は例示的に示すものであり、本願発明の範囲がそれに限定されるものではない。

図1は本発明の実施の形態に係るシール装置を使用した袋詰め包装機の構成を模式的に示す図である。なお、本実施の形態での包装機１は、図示しない駆動源により間欠的に回転させられる回転テーブル3を備えた間欠回転式のものとして説明するが、本発明はそれに限定されるものではない。回転テーブル３には、所定の間隔で複数組の把持部材５が配置され、テーブル３と共に移動するようになっている。このそれぞれ一対の把持部材即ちグリッパ５は袋Ｗを図示のようにその両側縁部を把持して保持し、テーブル３の回転に伴い袋Ｗを以下に説明する各工程を通って移送するものである。この把持部材５は公知であるので、詳細な説明は省略する。

符号７は給袋工程Ｉに対応して設けられた給袋装置であり、多数の袋Ｗを貯留して、その袋Ｗを一枚ずつ順に繰出しローラ１０により繰り出すコンベアマガジン９と、繰出されて適宜なストッパ（図示せず）により位置決めされた袋Ｗに吸着する一対の袋取出し吸盤１２を備えた取出し装置１１を備え、取出し装置１１は袋の姿勢を図示のように垂直状態に変換して給袋工程Ｉで停止して待機している把持部材５に袋を引き渡す。次いでテーブル3が間欠回転するに伴い袋Ｗは把持部材５によって保持されたまま所定の工程へ順次移送される。すなわち、工程IIは印刷工程であり、袋Ｗに製造日等の印刷がされる。工程IIIは開袋工程であり、それぞれ一対設けられた吸盤１３と開袋ガイド１４により袋Ｗを底の方まで十分に開く。工程IVは固形物充填工程であり、充填物のうちの固形物をホッパー１５を用いて袋Ｗ内へ投入する。なお、開袋ガイド１４は追従タイプであり、工程IIIから工程IVへ袋Ｗに追従して移動し、所定のタイミングで工程IIIへ戻る。工程Vは液体充填工程であり、液体状の充填物を充填する。工程VIは脱気工程で、ノズル１７を介して袋内へ蒸気を噴射して袋Ｗ内の空気を置換脱気する。

工程VIIは後述する袋位置検出装置２１により、把持部材５で保持されている袋の、袋の長さ方向での位置を検出する工程である。なお本実施の形態では、この工程VIIでテーブル3は停止せず、袋Ｗが移動しながらその位置が検出される。工程VIIIと工程IXはそれぞれ一対の熱板１８，１９を用いて袋Ｗをその袋口側所定の位置でシールする第1及び第2シール工程であり、冷却工程である工程Xではシールした部分を一対の冷却板２０で冷却した後に、完成品としての袋Ｗを放出する。

前述した袋位置検出装置２１は前述の通り把持部材５により把持されている袋の位置を検出するものであるが、この装置２１としては各種公知のセンサを用いた検出装置の採用が可能であり、本発明の為に特殊なセンサを採用する必要はない。例えば、袋の片側に位置し、袋の長さ方向に袋口縁部の両側に延びて配置された発光体と、袋の反対側に配置され、発光体と同じように延びて配置された受光体を使用することができる。この場合、袋Ｗの袋口縁部より下側に位置する発光体の部分からの光は袋Ｗにより遮られて受光体へは届かない。受光体によって受光された受光量によって袋Ｗの位置、本実施の形態では具体的には袋口縁部が位置している高さを知ることができる。

検出装置２１により検出された袋位置を示す信号を用いて後述のように第1、第2熱板１８，１９及び冷却板２０の高さ位置を制御するが、図2はそれらの制御関係を示す回路図である。すなわち、図1には図示してない制御装置２３が使用される。制御装置２３には予め袋上でのシールの位置を示す基準値が入力されている。この基準値は、本実施の形態では例えば袋口縁部からシール位置までの距離で示され、袋口から５ｍｍ幅でシールする場合には「０」、袋口から５ｍｍ離れた位置から５ｍｍ幅でシールする場合には「５」と入力される。シール幅及び冷却幅は使用する熱板１８，１９、冷却板２０の互いに対向した面のうちの袋Ｗに圧接される部分即ち圧接部の幅で決まる。例えば袋口縁部から始まって５ｍｍの幅でシールする場合、通常そのシール幅より幅の広い例えば２０ｍｍ幅の対向面を備えた熱板を使用し、その下側の５ｍｍの部分（圧接部）だけを袋に圧接させるように熱板の位置を決める。なお、この基準値は包装の仕様によって変更可能である。

また、本実施の形態の例のように、複数回のシール或いは冷却を行う場合、通常シール幅或いは冷却幅を後工程になるに従って増加することが行われる。例えば一次シールは袋口縁部から５ｍｍ幅、二次シールは６ｍｍ幅、冷却は７ｍｍ幅で行うことがある。この場合、同じ寸法の熱板、冷却板を使用する場合、二次シールでは熱板を一次シールより１ｍｍ下げる必要があり、冷却板は２ｍｍ下げる必要がある。これに対応するにはそれぞれに対して基準値を設定してもよいし、基準値は一つにして、図５を参照して後述する移動量を算出する算出式をそれぞれに対応する式とすることも可能である。これについては再度述べる。

袋位置検出装置２１で検知される袋Ｗの位置は、本実施の形態では袋の長さ方向での袋口縁部の位置として検出され、より具体的には、基準位置での熱板１８等の位置に対する高さとして検出される。すなわち、位置ズレしないで把持部材５により保持されている袋Ｗの袋口から例えば５ｍｍ離れた位置でシールするように位置した場合の熱板１８に対する、実際に検知された袋Ｗの袋口縁部の位置すなわち距離として検出される。この検出値と基準値との差が袋位置のズレであり、制御装置２３はこの分の補正をするように後述する熱板１８等を駆動するそれぞれの第２駆動装置を制御する。なお、制御装置２３には第１シール工程、第２シール工程、冷却工程でそれぞれ使用する熱板或１８，１９或いは冷却板２０のための後述する第２駆動手段が接続されている。

次に図３及び４を参照して、シール装置２５について説明する。なお、工程IXで使用される第２シール装置も工程Xで使用される冷却装置も同じ構成を採用しているので、工程VIIIすなわち第１シールで使用する第１シール装置２５についてのみ説明する。シール装置２５は、前述の熱板１８と袋位置検出装置２１と制御装置２３とに加えて、袋Ｗにシールを施すために熱板１８を互いに近づき或いは離れる方向に移動させる第１駆動装置２６と、前述の袋位置のズレを補正するために熱板１８を上下方向すなわち袋Ｗの長さ方向へ移動させる第２駆動装置５１とを備えている。なお、袋位置検出装置２１と制御装置２３とは第２シール装置と冷却装置とにおいても共通に使用される。

図３はシール装置２５の平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。先ず第１駆動装置２６について説明する。符号２８は機台２７の上面に固定して立てられた支持スタンドであり、支柱２９を上下動可能に支持している。支柱２９の上端にはボックスフレーム３０が取付けられている。ボックスフレーム３０にはそれぞれ左右の熱板１８a、bを担持した熱板取付けブロック３１、３２が先端に取付けられたスライド軸３３，３４が上下に隔てた位置で図中左右方向に移動可能に支持されている。熱板１８a、bは袋Ｗを挟んで両側に位置する。熱板１８a、bには公知のとおりヒータ４４a、bが内蔵されている。図はシール前の状態を示している。

ボックスフレーム３０内には図４の紙面垂直方向に伸びる支点軸３５により回動可能に支持された揺動レバー３６が取付けられている。揺動レバー３６は三叉状になっており、支点軸３５から上下に延びる第１、第２レバー部３７，３８はそれぞれその先端において、連結ロッド４０、連結リンク４１を介して、それぞれスライド軸３４，３３に固定された連結部材４２，４３に連結されている。連結ロッド４０，連結リンク４１はそれぞれの両端において連結されている部材に対して回動可能である。また、連結部材４２、４３のそれぞれ下端側４２a、上端側４３aは二股になってそれぞれスライド軸３３，３４に嵌り、スライド軸３３，３４の回り止めの役目をしている。

揺動レバー３６の第３レバー部３９は図において支点軸３５から右方向へ延びている。一方、支柱２９には上下方向所定の位置でエアーシリンダ取付けブロック４５が支柱から右下方へ延びるようにして取付けられており、第３レバー部３９とブロック４５とはそれぞれその先端においてエアーシリンダ４６に回動可能に連結されている。図４から判るとおり、適宜なタイミングでエアーシリンダ４６が操作されてロッド４７が延びると揺動レバー３６が反時計方向に回動し、熱板１８a、１８b が互いに近づき、袋Ｗにシールを施す。ロッド４７が引っ込むと熱板１８a、１８bは互いに離れる方向へ移動する。

次にボックスフレーム３０、従って熱板１８a、１８bを上下動させる第２駆動装置５１について説明する。支持スタンド２８にはギヤボックス５２が取付けられ、図においてその左側面にサーボモータ５３が取付けられ、ギヤボックス５２内に延びるその出力軸５４には駆動ギヤ５５が一体回転可能に取付けられている。一方、ギヤボックス５２から上方へ延び、回転可能に取付けられた調整軸５６のギヤボックス５２内に位置する下端部には駆動ギヤ５５に噛合う被動ギヤ５７が一体回転するように取付けられている。調整軸５６の上端側には雄ネジ部５８が形成され、支柱２９に固定されたナットプレート５９に形成された雌ネジ部６０に螺合している。調整軸５６はギヤボックス５２に対して上下動しないようになっている。従ってサーボモータ５３が回転すると、その回転方向に応じてボックスフレーム３０が、従って熱板１８a、１８bが一緒に上下動することとなる。

図５は第２駆動装置の動作を制御する際のフローチャートである。ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２で前述の袋位置検出装置２１により袋Ｗの長さ方向での袋Ｗの位置が検出される。その信号が制御装置２３に入力され、熱板１８等を移動させる移動量が算出される。すなわち、検出装置２１で検出された検出値から前述の基準値をマイナスする。そしてさらに前回に算出された移動量をマイナスして熱板１８a、１８bの移動量を算出する。これは、本実施の形態では、前回、その時の算出値に基づいて熱板１８a、１８bを移動させた際に、シール終了後にも熱板１８a、１８bの位置は元の位置に戻さずにその移動された位置に保持しておくようにしたからである。勿論シール終了後に元の位置に復帰させることは可能であり、その場合には前回に算出された移動量をマイナスすることはしない。

この算出された移動量に基づいて第１の熱板１８の上下方向への移動制御が行われる。すなわち、ステップＳ３での算出値がマイナスであればステップＳ４でその絶対値分だけ第１の熱板１８を下降させる。算出値がゼロである場合に熱板１８を動かさずにステップＳ２に戻る。算出値がプラスならばステップＳ７において熱板１８をその絶対値分だけ上方へ移動させる。この上下動は、袋Ｗが第１シール工程へ移動中に行われるが、移動後に行っても良い。この上下動に対して適宜なタイミングで第１駆動装置を作動させて袋口のシールを行う。

本実施の形態では第２の熱板１９と冷却板２０も同様に制御する。すなわち、第２シール工程へ移動される袋Ｗに対して、前述のようにしてステップＳ３で算出された移動量に基づいて第２の熱板１９を第１の熱板１８と同様に制御して袋Ｗの位置ズレを補正して（ステップＳ５，Ｓ８）シールする。その間に次の袋Ｗの袋位置検出が行われ、それに基づいて第１の熱板１８の次の制御が行われる。第２シール工程で処理され冷却工程へ移動される袋Ｗに対しても第１シール工程、第２シール工程で行われたと同じように冷却板２０の制御が行われ（ステップＳ６，Ｓ９）、適切な冷却が行われる。

なお上記は第１シール、第２シール、冷却全て同じ幅で行う場合であるが、前述したように、本実施の形態の例のように複数回のシール或いは冷却を行う場合、それぞれの工程でのシール幅或いは冷却幅を変える場合が多い。従って同じ寸法の熱板或いは冷却板を使用する場合にはその移動量を変えなければならないことも前述したとおりである。そしてその場合にそれぞれに対して基準値を設定してもよいと説明すると共に、移動量を算出する式をそれぞれに対応する算出式としてもよいと説明した。この後者については、例えば前述の例のように袋口縁部から一次シールは５ｍｍ、二次シールは６ｍｍ、冷却は７ｍｍの幅で行うとした場合に、一次シールについてはステップＳ３に示した式で移動量を算出し、二次シールについてはこの式から「１ｍｍ」を、冷却シールについては「２ｍｍ」を減じる算出式を用意することにより行える。

なお、上記の説明では袋口縁部からの袋上のシール位置までの距離を基準値とする例を説明したが、例えば上記の例で説明した袋口縁部から所望の幅でシールする場合にはそれに代えてシール幅を基準値として設定することも可能である。

本発明の実施の形態に係るシール装置を使用した袋詰め包装機の構成を示す図である。 シール装置の制御回路を示す図である。 シール装置の平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 シール装置の制御のフローチャートである。

符号の説明

１：袋詰め包装機 ３：回転テーブル ５：把持部材 ７：給袋装置 １１：袋取出し装置 １８：第１の熱板 １９：第２の熱板 ２０：冷却板 ２１：袋位置検出装置 ２３：制御装置 ２５：シール装置 ２６：第１駆動装置 ５１：第２駆動装置

Claims (9)

1. 一対の把持部材によって袋を把持し、所定の移動軌跡に沿って該袋を移送しながら充填物の袋詰めを行う自動袋詰め包装における、シール部材を用いて行う袋口シール方法において、
   前記袋上でのシール位置を示す基準値を設定する工程と、
   前記把持部材により把持された袋の、袋の長さ方向での位置を検出する工程と、
   前記検出された値と前記基準値とに基づいて、前記シール部材の前記袋の長さ方向での位置を制御する工程と、
   を含んでなる袋口シール方法。
2. 請求項１記載のシール方法において、前記基準値として、前記袋の袋口縁部からシール位置までの距離が設定されていることを特徴とする、袋口シール方法。
3. 一対の把持部材により袋の両側縁部を把持して該袋を所定の移動軌跡に沿って移送しながら充填物の袋詰めを行う自動袋詰め包装機に使用する袋口シール装置において、前記袋の移動軌跡に沿って設定された袋位置検出工程に設けられ、前記把持部材により把持された袋の、袋の長さ方向における位置を検出する袋位置検出装置と、シール工程に設けられ、それぞれ前記袋の両側に位置し、前記袋の袋口をシールする一対のシール部材と、前記シール部材を互いに接離する方向に駆動する第1の駆動装置と、前記シール部材を袋の長さ方向で移動させる第2の駆動装置と、前記第2の駆動装置を制御する制御装置とを含み、前記制御装置は、予め設定された前記袋上でのシール位置を示す基準値と前記検出された袋の実際の位置とに基づいて前記第2の駆動装置を制御することを特徴とする、袋口シール装置。
4. 請求項３に記載のシール装置において、前記基準値として、前記袋の袋口縁部からシール位置までの距離が設定されていることを特徴とする、袋口シール装置。
5. 請求項３又は４に記載のシール装置において、前記袋詰め包装機は充填工程に設けられた充填物充填装置を備え、前記袋位置検出工程は、前記充填工程と前記シール工程との間に設けられていることを特徴とする、袋口シール装置。
6. 請求項３乃至５のいずれか1に記載のシール装置において、前記袋位置検出工程は、前記シール工程の直前の工程に設けられていることを特徴とする、袋口シール装置。
7. 請求項３乃至６のいずれか１に記載のシール装置において、前記把持部材は間欠移動を行い、前記把持部材は前記袋位置検出工程では停止せず、前記袋が移動しながら前記袋の長さ方向での位置が検出されることを特徴とする、袋口シール装置。
8. 請求項３乃至７のいずれか1に記載のシール装置において、前記把持部材は前記袋を懸垂状態で保持していることを特徴とする、袋口シール装置。
9. 請求項３乃至８のいずれか1に記載のシール装置において、前記シール部材は、第1シール部材と、第2シール部材と、シール部冷却部材とを備え、前記第1シール部材と第2シール部材とシール部冷却部材とに対してそれぞれ前記第1及び第2の駆動装置が設けられ、該それぞれの第2の駆動装置は前記制御装置により制御されることを特徴とする、袋口シール装置。

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