JP2012166836A - 物品移送装置およびそれを備えた包装システム - Google Patents

Abstract

【課題】製袋包装機の横シール部分への物品の噛み込みに起因するシール不良を低減することができる、製袋包装機への物品移送装置を提供する。
【解決手段】物品移送装置４は、漏斗状構造体４０と、高圧空気供給管４９とを備える。漏斗状構造体４０には、上方から落下してくる物品を受け入れるための上端開口４０ａと、製袋包装機へと物品を落とすための下端開口４０ｂと、それらの開口４０ａ，４０ｂの間の内側空間Ｓ２とが形成される。内側空間Ｓ２の上部の断面積は、内側空間Ｓ２の下部の断面積よりも大きい。内側空間Ｓ２を囲う内周面４０ｃには、螺旋状に配置された多数の空気噴出穴４１ｃが形成される。高圧空気供給管４９は、多数の空気噴出穴４１ｃから内側空間Ｓ２に向けて気体を吹き出させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、製袋包装機への物品移送装置およびそれを備えた包装システムに関する。

従来から、シート状の包材を筒状に成形し、その中にスナック菓子などの物品を充填した状態で包材の上下の端部を横シールして袋を製造する製袋包装機が存在する。例えば、縦型の製袋包装機は、シート状の包材を筒状に成形した後、筒状の包材の縦に重なり合う両縁を縦シールする。そして、落下してきた物品が筒状の包材の内部空間に位置している状態のときに、筒状の包材のうち１つの袋になる部分の上下の端部が順に横シールされ、筒状の包材の中に物品が存在する状態で下シール部と上シール部が形成される。詳細には、先行する袋の上端部となる部分と後続の袋の下端部となる部分とにまたがって横シールが施され、その直後（あるいは同時）に横シール部分の中央がカッターにより上下に切り離され、筒状の包材に下シール部および上シール部が形成される。このような動作の繰り返しにより、製袋包装機は、物品が充填された袋を連続的に製造する。

ここで、袋に充填される物品がポテトチップスのように比重の小さい物品であった場合、一群の物品が落下してくるときに上下に間延びし、横シール部分に物品が噛み込んでしまうことがある。このような噛み込みによるシール不良を抑制するために、特許文献１（特開昭６１−１９０４１０号公報）に開示されている技術など、各社が工夫を凝らしている。

特許文献１（特開昭６１−１９０４１０号公報）に開示されている包装装置では、充填物の落下速度を加速する空気流を作るために、下方に向く開口から内部に空気を入れているが、それらの開口４の配置に特徴はない。吸引ファンによってホッパの下方で充填パイプから空気を吸引するといった特徴はあるものの、開口４については、フラップ１９を形成して下方へ向く空気流を生じさせることのみが記述されている。

しかし、袋の長さを小さくして、物品群（充填物）を小さな袋に充填するためには、特許文献１（特開昭６１−１９０４１０号公報）の包装装置の構成では不十分である。

本発明の課題は、製袋包装機へ落下させる物品が製袋包装機においてコンパクトにまとまるような物品移送装置を提供することにある。

本発明に係る物品移送装置は、製袋包装機へ物品を落下させる装置である。製袋包装機は、筒状の包材を横シールすることで、上方から落下してくる物品が充填された袋を、筒状の包材から製造する機械である。物品移送装置は、筒状部と、気体吹出部とを備えている。筒状部には、上方から落下してくる物品を受け入れるための上端開口と、製袋包装機へと物品を落とすための下端開口と、上端開口と下端開口との間の空間である内側空間とが形成されている。また、筒状部の内側空間の上部の断面積は、内側空間の下部の断面積よりも大きい。そして、筒状部の内側空間を囲う内周面には、螺旋状（弦巻線状）に配置された複数の穴が形成されている。気体吹出部は、筒状部の複数の穴から、筒状部の内側空間に向けて、気体を吹き出させる。

ここでは、気体吹出部が、筒状部の内周面に螺旋状に配置された複数の穴から、内側空間に向けて気体を吹き出させる。すると、内側空間に螺旋状の気体の流れが生じるようになり、内側空間を落下する物品に、筒状部の内周面に沿った回転力（旋回力）が作用する。これにより、旋回する運動をしながら物品が製袋包装機へと落下していくようになり、製袋包装機において袋への物品の充填度合いが向上する。

なお、気体吹出部は、筒状部の複数の穴から内側空間に向けて気体を連続的に吹き出させてもよいし、間欠的に吹き出させてもよい。

また、筒状部の内側空間の断面積は、下端開口から上端開口に向けて徐々に大きくなっていることが好ましい。この場合には、内周面に急な段差部などが存在しなくなり、物品が内周面に衝突することによる物品の損傷がより低減される。

また、筒状部の内周面の鉛直線に対する傾斜角度は、３°〜２５°であることが好ましい。この傾斜角度が大きければ、たとえ内周面に形成した複数の穴から気体を内側空間に吹き出していても物品の内周面への物理的な衝突の頻度が高くなり、物品の損傷がある程度避けられないためである。ポテトチップスのような比重の小さな物品を扱う場合には、さらに傾斜角度を３°〜２０°の範囲に設定することが好ましい。

本発明に係る包装システムは、上述の本発明に係る物品移送装置と、製袋包装機とから成る包装システムである。製袋包装機は、シート状の包材を筒状に成形するフォーマー部と、そのフォーマー部で筒状となった包材の中に物品がある状態において筒状の包材を横シールする横シール部とを有している。そして、製袋包装機は、物品が充填された袋を製造する。物品移送装置は、製袋包装機のフォーマー部の上方に位置しており、筒状の包材の内部空間に向けて物品を落下させる。

本発明によれば、旋回する運動をしながら物品が製袋包装機へと落下していくようになり、製袋包装機において物品がコンパクトにまとまる。

本発明の一実施形態に係る物品移送装置、製袋包装機および計量機の概略斜視図。 物品移送装置、製袋包装機および計量機の制御ブロック図。 製袋包装機の主要部分に対する物品移送装置の配置を示す概略斜視図。 漏斗状構造体の側面図を含む物品移送装置の概略図。 漏斗状構造体の平面図。 図５のVI-VI矢視断面図。 物品移送装置および製袋包装機における物品の落下状態を示す図。 物品移送装置および製袋包装機における物品の落下状態を示す図。

〔全体概略〕
本発明の一実施形態に係る物品移送装置４および縦型の製袋包装機３から成る包装システムを、その上方に配置される計量機２とともに図１に示す。この包装システムは、物品となるポテトチップス等のみかけ比重の小さな物品（食品）をフィルムで覆い、筒状となったフィルムを縦および横にシールして袋を製造する。

物品は、包装システムの物品移送装置４の上方の計量機２から、所定量ずつ落下してくる。計量機２は、フィーダ、プールホッパ２４、計量ホッパ２５、集合排出シュート２６などから構成される組み合わせ計量装置である。

物品移送装置４は、製袋包装機３における物品の充填効率を上げるため、後述する内側漏斗部材４１の内周面４０ｃに沿って物品が回るように物品に力を加えるともに、その内周面４０ｃと物品との接触による物品の損傷（例えば、物品がポテトチップスの場合、ポテトチップスの割れ）が低減されるように内周面４０ｃから空気を吹き出す。

計量機２から物品移送装置４に落下し、さらに物品移送装置４から下方に落ちてきた物品は、製袋包装機３に入る。製袋包装機３は、物品の袋詰めを行う本体部分である製袋包装ユニット５（図３参照）と、この製袋包装ユニット５に袋となるフィルムＦを供給するフィルム供給ユニット６と、両ユニット５，６の駆動部分の動きを制御する制御装置９０（図２参照）とから構成されている。製袋包装機３において、物品はフィルムで覆われ、筒状のフィルムが縦シール、横シールされることによって、物品が充填された袋Ｂ（図３および図８を参照）が連続的に製造されていく。

〔製袋包装機のフィルム供給ユニット〕
フィルム供給ユニット６は、製袋包装ユニット５の成形機構１３に対してシート状のフィルムＦを供給するユニットであって、製袋包装ユニット５に隣接して設けられている。このフィルム供給ユニット６では、フィルムＦが巻かれたフィルムロール６ｂがセットされており、このフィルムロール６ｂからフィルムＦが繰り出される。

フィルムロール６ｂから繰り出されるフィルムＦは、フィルムロール６ｂを回転させる送出モータ６ａ（図２参照）の作動により送り出され、後述する製袋包装ユニット５のプルダウンベルト機構１４の作動により製袋包装ユニット５側に引っ張られて、搬送が為される。送出モータ６ａやプルダウンベルト機構１４の動きは制御装置９０によって制御される。

〔製袋包装機の製袋包装ユニット〕
製袋包装ユニット５は、図３に示すように、シート状で送られてくるフィルムＦを筒状に成形する成形機構１３と、筒状となったフィルムＦ（以下、筒状フィルムＦｍという。）を下方に搬送するプルダウンベルト機構１４と、筒状フィルムＦｍの両側部の重なり部分を縦にシールする縦シール機構１５と、筒状フィルムＦｍを横にシールすることで袋Ｂの上下の端部を熱封止する横シール機構１７とを有している。

＜成形機構１３＞
成形機構１３は、チューブ１３ｂと、フォーマー１３ａとを有している。チューブ１３ｂは、円筒形状の部材であり、上下端が開口している。このチューブ１３ｂの上端の円形開口は、後述する物品移送装置４の漏斗状構造体の下端開口４０ｂとつながっている。

フォーマー１３ａは、チューブ１３ｂを取り囲むように配置されている。フォーマー１３ａは、シート状のフィルムＦをチューブ１３ｂの周囲に巻きつかせるような形状をしている（図３参照）。フィルムロール６ｂから繰り出されてきたシート状のフィルムＦは、フォーマー１３ａと下チューブ１３ｂとの間を通るときに筒状に成形され、フィルムＦの上面が筒状フィルムＦｍの内周面となり、フィルムＦの下面が筒状フィルムＦｍの外周面となる。

＜プルダウンベルト機構１４＞
プルダウンベルト機構１４は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍを吸着して下方に搬送する機構であり、図３に示すように、チューブ１３ｂを挟んで左右両側にそれぞれベルト１４ｃが設けられている。プルダウンベルト機構１４では、吸着機能を有するベルト１４ｃを駆動ローラ１４ａおよび従動ローラ１４ｂによって回して筒状フィルムＦｍを下方に運ぶ。なお、図３においては、駆動ローラ１４ａ等を回転させるローラ駆動モータの図示を省略している。

＜縦シール機構１５＞
縦シール機構１５は、チューブ１３ｂに巻き付いた筒状フィルムＦｍの重なり部分を、一定の圧力でチューブ１３ｂに押しつけながら加熱して縦にシールする機構である。この縦シール機構１５は、チューブ１３ｂの正面側に位置しており、ヒーターや、そのヒーターにより加熱され筒状フィルムＦｍの重なり部分に接触するヒータベルトを有している。また、縦シール機構１５は、図示しないが、ヒータベルトをチューブ１３ｂに近づけたり遠ざけたりするための駆動装置も備えている。

＜横シール機構１７＞
横シール機構１７は、成形機構１３、プルダウンベルト機構１４および縦シール機構１５の下方に配置されている。横シール機構１７は、ヒーターを内蔵する一対のシールジョー５１を含む機構である（図３、図７および図８を参照）。

一対のシールジョー５１は、互いに対称な軌跡を描きながら略Ｄ字状に旋回する。この旋回移動の駆動機構として、特開平１０−５３２０６号公報に開示されているようなものを用いており、図２に示すジョー押圧用モータ５１ａや旋回用モータ５１ｂを備えている。そして、略Ｄ字状に旋回する一対のシールジョー５１は、互いに押しつけ合う状態で筒状フィルムＦｍを挟持し、袋の上下の端部となる筒状フィルムＦｍの一部分に圧力および熱を加えてシール（横シール）を施す。また、シールジョー５１の片方の内部には、図示しないカッターが内蔵されている。このカッターは、シールジョー５１による横シール部分の高さ方向の中心位置において、袋Ｂと後続の筒状フィルムＦｍとを切り離す役割を果たす。図８に示すように、切り離された後の袋Ｂや後続の筒状フィルムＦｍには、横シールによって下シール部Ｂ１および上シール部Ｂ２が形成される。

〔物品移送装置〕
物品移送装置４は、下シール部Ｂ１に向かって筒状フィルムＦｍ内を落ちていく物品（図８の物品群Ｃ２を参照）を鉛直方向にコンパクト化する目的で配備されている装置である。この物品移送装置４を配備することで、下シール部Ｂ１に続く筒状フィルムＦｍの中における物品群の充填率が向上し、物品群が内側に存在する状態の筒状フィルムＦｍの内部空間におけるデッドスペース（物品が存在しないスペース）が少なくなる。具体的には、物品移送装置４がなければ、筒状フィルムＦｍの内部空間における物品群の分布状態は逆円錐状になるが、物品移送装置４を配備することで、下シール部Ｂ１の直上空間の両サイド部分にも物品が入り込むようになる。

物品移送装置４は、主として、漏斗状構造体４０と、高圧空気供給管４９とから構成される。

漏斗状構造体４０は、図４〜６に示すように、内側漏斗部材４１と、外側漏斗部材４３と、上部環状蓋部材４５と、下部環状蓋部材４７とから成る透明樹脂製で筒状の構造体であり、上端に上端開口４０ａ、下端に下端開口４０ｂが形成されている。

上下が開いている内側漏斗部材４１は、漏斗状構造体４０の内側空間Ｓ２を囲う漏斗形状の部材であって、その内周面が漏斗状構造体４０の内周面４０ｃとなっている。この内周面４０ｃには、上部から下部にかけて螺旋状に並ぶ多数の空気噴出穴４１ｃが形成されている。ここでは、平面図である図５に示すように、３０以上の空気噴出穴４１ｃが形成されている。平面視においては、空気噴出穴４１ｃは、旋回するにつれ中心へと近づく曲線（渦巻線）に沿って並んでおり（図５参照）、ここでは約２巻の渦巻線に沿って並んでいる。なお、内側漏斗部材４１の下端の開口は、漏斗状構造体４０の下端開口４０ｂとなっている。また、図４〜６に示すように、漏斗形状の内側漏斗部材４１の内側の空間である漏斗状構造体４０の内側空間Ｓ２は、その上部の断面積が下部の断面積よりも大きく、下端開口４０ｂから上端開口４０ａに向けて内側空間Ｓ２の断面積は徐々に大きくなっている。

外側漏斗部材４３は、いずれの高さ位置においても内側漏斗部材４１よりも外径が大きな漏斗形状の部材である。外側漏斗部材４３、内側漏斗部材４１とも、内周面および外周面の鉛直線に対する傾斜角度は等しく、その傾斜角度は３°〜２５°の範囲に設定されている。外側漏斗部材４３には、後述する高圧空気供給管４９の先端のソケットが装着される円孔が開けられている。

上部環状蓋部材４５および下部環状蓋部材４７は、筒状の内側漏斗部材４１と外側漏斗部材４３とに挟まれた筒状の空間の上下を塞ぐために設けられた部材である。上部環状蓋部材４５および下部環状蓋部材４７は、内側漏斗部材４１或いは外側漏斗部材４３と一体的に成形されていてもよいし、別体であってもよい。これらの上部環状蓋部材４５および下部環状蓋部材４７が塞いだ、内側漏斗部材４１と外側漏斗部材４３とに挟まれた筒状の空間を、以下、高圧空気供給空間Ｓ１と呼ぶ（図４及び図６を参照）。なお、上部環状蓋部材４５の開口が、漏斗状構造体４０の上端開口４０ａとなっている。

高圧空気供給管４９は、その先端が外側漏斗部材４３に開けられた円孔にソケットを介して接続され、漏斗状構造体４０の高圧空気供給空間Ｓ１へと高圧空気を送り込む。高圧空気供給管４９へは、工場内の高圧空気供給設備あるいはブロアといった送風機である高圧空気供給源１００（図４参照）から高圧空気が供給される。また、高圧空気供給管４９には、エアー遮断弁４ａが配備されている。エアー遮断弁４ａの開閉指令は、後述する制御装置９０が行う。

〔制御装置〕
制御装置９０は、計量機２の制御、物品移送装置４のエアー遮断弁４ａの開閉制御、および製袋包装機３の制御を行うものであって、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されている。制御装置９０は、図１および図２に示す操作スイッチ類７やタッチパネル式ディスプレイ８から入力された操作や設定に従って、フィルム供給ユニット６や製袋包装ユニット５の各機構の駆動部分などを制御する。また、制御装置９０は、計量機２のフィーダ、プールホッパ２４、計量ホッパ２５などの駆動を制御する。さらに、制御装置９０は、計量機２および製袋包装機３にある各種センサから必要な情報を取り込み、その情報を各種制御において利用する。

この制御装置９０は、製袋包装ユニット５のプルダウンベルト機構１４、縦シール機構１５、横シール機構１７とともに、物品移送装置４のエアー遮断弁４ａに開閉指令を送る役割も果たしている。

〔製袋包装機へと物品を落下させる物品移送装置の役割および特徴〕
（１）
物品移送装置４は、計量機２から落下してくる物品群（図３の物品群Ｃを参照）を、漏斗状構造体４０の上端開口４０ａから受け入れる。その後、物品群は、漏斗状構造体４０の内側空間Ｓ２を落下していき（図７の物品群Ｃ３を参照）、漏斗状構造体４０の下端開口４０ｂから物品群を製袋包装機３のチューブ１３ｂの中へと落とす（図８の物品群Ｃ３を参照）。物品群が漏斗状構造体４０の内側空間Ｓ２を落下しているときには、高圧空気供給管４９から漏斗状構造体４０の高圧空気供給空間Ｓ１へと高圧空気が送り込まれており、高圧空気供給空間Ｓ１にある高圧空気が、螺旋状に並ぶ多数の空気噴出穴４１ｃから内側空間Ｓ２へと吹き出されている。製袋包装機３では連続的に袋Ｂが製造されており、製袋包装機３のチューブ１３ｂにつながっている物品移送装置４の内側空間Ｓ２でも、上から下へと流れる空気流が生じている。この空気流に螺旋状に並ぶ空気噴出穴４１ｃから吹き出される空気が合流することで、漏斗状構造体４０の内側空間Ｓ２には、図７及び図８において二点鎖線で示すような、漏斗状構造体４０の内周面４０ｃに沿った螺旋状の下向きの空気の旋回流が生じる。

この螺旋状の旋回流が漏斗状構造体４０の内側空間Ｓ２に生じるため、計量機２から落下してくる物品群は、整列されるとともに、遠心力がかけられた状態で製袋包装機３へと落下していくことになる。これにより、製袋包装機３において、下シール部Ｂ１の直上の筒状フィルムＦｍの内部空間の両サイド部分にも物品が入り込むようになり、筒状フィルムＦｍの内部空間におけるデッドスペース（物品が存在しないスペース）が少なくなる。すなわち、漏斗状構造体４０の内側空間Ｓ２に螺旋状の旋回流を生じさせたことによって、物品の充填効率が向上している。

なお、製袋包装機３のフォーマー１３ａの下方空間において旋回流を発生させる構成を採ることもできるが、その高さ位置で物品群に旋回流を当てても殆ど効果がなく、デッドスペースも変わらずに存在してしまう結果となる。これに対し、本実施形態の包装システムでは、製袋包装機３の上方に物品移送装置４を配備し、その高さ位置で物品群に螺旋状の空気の旋回流を当てているため、物品群が内側に存在する状態の筒状フィルムＦｍの内部空間におけるデッドスペースを低減することができている。

（２）
また、本実施形態に係る物品移送装置４では、下端開口４０ｂから上端開口４０ａに向けて内側空間Ｓ２の断面積は徐々に大きくなり、内側空間Ｓ２を囲う面、すなわち内側漏斗部材４１の内周面４０ｃの鉛直線に対する傾斜角度は３°〜２５°の範囲に設定されている。このため、内側漏斗部材４１の内周面４０ｃに急な段差部は存在せず、物品が内周面４０ｃに衝突することによる物品の損傷は殆ど起きない。内側漏斗部材４１に形成された螺旋状に並ぶ空気噴出穴４１ｃから吹き出される空気は、内周面４０ｃに沿った螺旋状の旋回流となり、物品が内周面４０ｃに衝突するときの衝突エネルギーを緩和あるいは吸収するからである。

上述の（１）、（２）に関する具体的な実験結果を、以下に示す。

＜実験条件＞
・サンプル（物品）：コーンチップ
・能力：連続製袋で１２０ｂｐｍ（１分間に１２０袋）〜１３０ｂｐｍ
・袋サイズＡ：幅１５２ｍｍ、高さ２００ｍｍ（幅１４０ｍｍ、高さ１９０ｍｍ）
・袋サイズＢ：幅１５２ｍｍ、高さ１７８ｍｍ（幅１４０ｍｍ、高さ１７０ｍｍ）
＊Ａ，Ｂとも、括弧内は袋内の物品が占める領域
＜使用した計量機、物品移送装置および製袋包装機＞
・計量機：株式会社イシダ製のＣＣＷ−Ｒ−２１４Ｗ
・製袋包装機：株式会社イシダ製のＡＴＬＡＳ
・図４〜６に示す上述の物品移送装置４
＜実験内容および評価基準＞
物品移送装置４を配備しない状態では横シール部分にコーンチップが噛み込む不良が５％以上生じていた、上述の小さい袋サイズに挑戦している実験条件において、物品移送装置４を追加した包装システムで、横シール部分への噛み込み率（シール不良率）が許容範囲に収まるかどうかを評価する。

＜実験結果＞
シール不良率が、許容範囲である１％以下に下がった。

〔変形例〕
（Ａ）
上記の実施形態では、製袋包装時において物品移送装置４のエアー遮断弁４ａを常時開けているという前提で説明を行っているが、製袋包装機３の横シール動作のタイミングに合わせてエアー遮断弁４ａを開閉させることも考えられる。

（Ｂ）
また、上記の実施形態では、漏斗状構造体４０に２つの漏斗部材４１，４３の間に高圧空気供給空間Ｓ１を形成し、そこに高圧空気を供給しているが、外側漏斗部材４３をなくし、内側漏斗部材４１の空気噴出穴４１ｃに高圧空気供給用のチューブを直接つなげてもよい。

２ 計量機
３ 製袋包装機
４ 物品移送装置
１３ 成形機構
１３ａ フォーマー
１３ｂ チューブ
１７ 横シール機構
４０ 漏斗状構造体（筒状部）
４０ａ 漏斗状構造体の上端開口
４０ｂ 漏斗状構造体の下端開口
４０ｃ 漏斗状構造体の内周面（＝内側漏斗部材の内周面）
４１ 内側漏斗部材
４１ｃ 螺旋状に配列されている内側漏斗部材の多数の空気噴出穴
４３ 外側漏斗部材
４５ 上部環状蓋部材
４７ 下部環状蓋部材
４９ 高圧空気供給管（気体吹出部）
９０ 制御装置
１００ 高圧空気供給源
Ｂ 袋
Ｆ シート状フィルム（包材）
Ｆｍ 筒状フィルム（筒状の包材）
Ｓ１ 高圧空気供給空間
Ｓ２ 漏斗状構造体の内側空間

特開昭６１−１９０４１０号公報

Claims (4)

1. 筒状の包材を横シールすることで上方から落下してくる物品が充填された袋を前記筒状の包材から製造する製袋包装機へ、物品を落下させる物品移送装置であって、
   上方から落下してくる物品を受け入れるための上端開口と、前記製袋包装機へと物品を落とすための下端開口と、前記上端開口と前記下端開口との間の空間である内側空間とが形成され、前記内側空間の下部の断面積よりも前記内側空間の上部の断面積のほうが大きく、内周面に螺旋状に配置された複数の穴が形成されている、筒状部と、
   前記筒状部の複数の前記穴から、前記筒状部の前記内側空間に向けて気体を吹き出させる気体吹出部と、
   を備えた、物品移送装置。
2. 前記筒状部の内側空間の断面積は、前記下端開口から前記上端開口に向けて徐々に大きくなっている、
   請求項１に記載の物品移送装置。
3. 前記筒状部の内周面の鉛直線に対する傾斜角度は、３°〜２５°である、
   請求項１又は２に記載の物品移送装置。
4. シート状の包材を筒状に成形するフォーマー部と、前記フォーマー部で筒状となった包材の中に物品がある状態において筒状の包材を横シールする横シール部とを有し、物品が充填された袋を製造する、製袋包装機と、
   前記フォーマー部の上方に位置し、前記筒状の包材の内部空間に向けて物品を落下させる、請求項１から３のいずれかに記載の物品移送装置と、
   を備えた包装システム。

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