JP2020006969A - 超音波シールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、外部に伝達される振動を抑えることができる超音波シールユニットを提供することである。【解決手段】超音波シールユニット５０は、コンバータ５０ａと、ホーン５０ｂと、固定部材５０ｄと、保持部材５０ｅとを備える。コンバータ５０ａは、電気信号から超音波を発生させる。ホーン５０ｂは、コンバータ５０ａが発生させた超音波によって振動する。固定部材５０ｄは、超音波シールユニット５０を固定するための部材である。保持部材５０ｅは、固定部材５０ｄによって超音波シールユニット５０が固定される位置とは異なる位置において、超音波シールユニット５０を保持するための部材である。【選択図】図１１

Description

本発明は、重なり合った複数のシートを接合するための超音波シールユニットに関する。

従来、シート状の包材であるフィルムから成形された袋に、食品等の被包装物を充填して密閉包装する製袋包装機が用いられている。この製袋包装機は、シート状のフィルムをチューブ状に成形する成形機構と、チューブ状に成形されたフィルムの両端部の重なり部分を縦方向にシールする縦シール機構とを備える。例えば、特許文献１（特開２００９−２８０２５８号公報）には、超音波シールユニットを備える縦シール機構が開示されている。この超音波シールユニットは、チューブ状のフィルムの重なり部分をホーンとアンビルとで挟み込み、ホーンを超音波振動させることで、重なり部分を超音波溶着させてシールする。

超音波シールユニットは、超音波シールユニットに生じる超音波振動の節の位置において、縦シール機構に固定されている。しかし、この場合においても、超音波シールユニットの超音波振動が縦シール機構に伝達されて、製袋包装機から発生する異音の原因となることがある。そのため、超音波シールユニットの振動が、できるだけ外部に伝達されないようにすることが好ましい。

本発明の目的は、外部に伝達される振動を抑えることができる超音波シールユニットを提供することである。

本発明に係る超音波シールユニットは、コンバータと、ホーンと、固定部材と、保持部材とを備える。コンバータは、電気信号から超音波を発生させる。ホーンは、コンバータが発生させた超音波によって振動する。固定部材は、超音波シールユニットを固定するための部材である。保持部材は、固定部材によって超音波シールユニットが固定される位置とは異なる位置において、超音波シールユニットを保持するための部材である。

この超音波シールユニットは、外部の部材に固定されると共に、固定される位置とは異なる位置において保持される。これにより、固定されるだけの場合と比べて、外部に伝達される振動が抑えられる。

また、固定部材は、超音波シールユニットの超音波振動の節の位置にあり、保持部材は、超音波シールユニットの超音波振動の節以外の位置にあることが好ましい。

この超音波シールユニットは、超音波振動の節以外の位置で保持されることで、保持されることが超音波振動に与える影響が低減される。そのため、保持されることによるシール品質の低下が抑えられる。

また、保持部材は、超音波シールユニットの超音波振動の方向において、固定部材とは異なる位置にあることが好ましい。

この超音波シールユニットは、固定される位置とは異なる位置で保持されることで、保持されることが超音波振動に与える影響が低減される。そのため、保持されることによるシール品質の低下が抑えられる。

また、超音波シールユニットは、ブースタをさらに備えることが好ましい。ブースタは、コンバータとホーンとの間に設置され、コンバータが発生させた超音波を増幅させる。固定部材は、ブースタに取り付けられている。

この超音波シールユニットは、超音波振動の節があるブースタの位置で固定されることで、外部に伝達される振動を抑えることができる。

また、保持部材は、弾性部材を介して超音波シールユニットを保持していることが好ましい。

この超音波シールユニットは、弾性部材を介して保持されることで、保持されることによるシール品質の低下を抑えることができる。

また、保持部材は、コンバータに取り付けられていることが好ましい。

この超音波シールユニットは、コンバータの位置で保持されることで、保持されることによるシール品質の低下を抑えることができる。

本発明に係る超音波シールユニットは、外部に伝達される振動を抑えることができる。

本発明の一実施形態である製袋包装機１の斜視図である。 製袋包装機１の概略的な構成を示す側面図である。 制御ユニット７のブロック図である。 製袋包装ユニット３の概略的な構成を示す斜視図である。 製袋包装ユニット３によって製造されるピロー型の袋の外観図である。 製袋包装ユニット３を正面右側から見た斜視図である。 製袋包装ユニット３を背面右側から見た斜視図である。 製袋包装ユニット３を正面右側から見た斜視図である。 アンビル５１の周辺を正面右側から見た斜視図である。 超音波シールユニット５０を正面右側から見た外観図である。 超音波シールユニット５０の縦断面図である。 変形例Ｂにおける、フォーマ構造体と縦シール構造体との間の位置合わせ機構の外観図である。 変形例Ｂにおける、フォーマ構造体と縦シール構造体との間の位置合わせ機構の縦断面図である。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の具体例の一つであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）製袋包装機の構成
図１は、本発明の一実施形態である製袋包装機１の斜視図である。図２は、製袋包装機１の概略的な構成を示す側面図である。製袋包装機１は、食品等の被包装物を袋詰めするための機械である。製袋包装機１は、主として、組合せ計量ユニット２と、製袋包装ユニット３と、フィルム供給ユニット４と、操作スイッチ５と、液晶ディスプレイ６と、制御ユニット７（図３参照）と、本体フレーム１０とから構成される。

組合せ計量ユニット２は、製袋包装ユニット３の上方に配置される。組合せ計量ユニット２は、被包装物の重量を複数の計量ホッパで計量し、所定の合計重量になるように各計量ホッパで計量された重量の値を組み合わせる。組合せ計量ユニット２は、組み合わせた所定の合計重量の被包装物を下方に排出して、製袋包装ユニット３に供給する。

製袋包装ユニット３は、組合せ計量ユニット２から被包装物が供給されるタイミングに合わせて、被包装物を袋の中に密封して包装する。製袋包装ユニット３の詳細な構成および動作については後述する。

フィルム供給ユニット４は、製袋包装ユニット３に隣接して設置され、袋に成形されるフィルムＦを製袋包装ユニット３に供給する。フィルム供給ユニット４は、フィルムＦが巻かれたフィルムロール４ａがセットされている。フィルム供給ユニット４は、フィルムロール４ａからフィルムＦを繰り出して、製袋包装ユニット３に供給する。

操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６は、製袋包装機１本体の前面に取り付けられている。液晶ディスプレイ６は、操作スイッチ５の操作者が視認できる位置に配置されている、タッチパネル式のディスプレイである。操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６は、製袋包装機１に対する指示、および、製袋包装機１に関する設定を受け付ける入力装置として機能する。液晶ディスプレイ６は、製袋包装機１に関する情報を表示する出力装置として機能する。

制御ユニット７は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等から構成されるコンピュータである。図３は、制御ユニット７のブロック図である。制御ユニット７は、組合せ計量ユニット２、製袋包装ユニット３、フィルム供給ユニット４、操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６に接続されている。制御ユニット７は、操作スイッチ５および液晶ディスプレイ６からの入力に基づいて、組合せ計量ユニット２、製袋包装ユニット３およびフィルム供給ユニット４を制御し、液晶ディスプレイ６に各種の情報を出力する。

本体フレーム１０は、組合せ計量ユニット２、製袋包装ユニット３、フィルム供給ユニット４、操作スイッチ５、液晶ディスプレイ６および制御ユニット７を直接的または間接的に支持している。

（２）製袋包装ユニットの構成
図４は、製袋包装ユニット３の概略的な構成を示す斜視図である。以下の説明において、「前（正面）」、「後（背面）」、「上」、「下」、「左」および「右」からなる６つの方向を、図４に示されるように定義する。

製袋包装ユニット３は、主として、成形機構１３と、搬送機構１４と、縦シール機構１５と、横シール機構１６と、ヒンジ固定機構１７と、クランプ固定機構１８とを備える。成形機構１３は、フィルム供給ユニット４から供給されるシート状のフィルムＦを筒状に成形する。搬送機構１４は、筒状に成形されたフィルムＦを下方に搬送する。縦シール機構１５は、筒状に成形されたフィルムＦの両端部の重なり部分を、搬送方向と平行な縦方向にシールして、筒状フィルムＦｃを形成する。横シール機構１６は、筒状フィルムＦｃを、搬送方向と直交する横方向にシールして、上端部および下端部が横シールされたピロー型の袋Ｂを形成する。ヒンジ固定機構１７は、本体フレーム１０に縦シール機構１５の主要部を固定する。クランプ固定機構１８は、成形機構１３と縦シール機構１５の主要部とを固定する。

図５は、製袋包装機１によって製造されるピロー型の袋Ｂの外観図である。袋Ｂは、縦方向に延びる縦シール部位Ｖ１と、横方向に延びる横シール部位Ｈ１，Ｈ２とを有する。縦シール機構１５は、筒状フィルムＦｃを超音波シールして、縦シール部位Ｖ１を形成する。横シール機構１６は、縦シール部位Ｖ１が形成された筒状フィルムＦｃを超音波シールして、横シール部位Ｈ１，Ｈ２を形成する。

（２−１）成形機構
図６は、製袋包装ユニット３を正面右側から見た斜視図である。図７は、製袋包装ユニット３を背面右側から見た斜視図である。図６および図７に示されるように、成形機構１３は、チューブ３１と、セーラ部３２と、支持フレーム３３とを有する。支持フレーム３３は、チューブ３１とセーラ部３２とを直接的に支持する。図６及び図７では、便宜上、後述するコンバータ５０ａの周囲の構成が一部省略されている。

チューブ３１は、略上下方向に延びる略円筒状の部材である。チューブ３１の正面側には、部分的にフラット面３１ａが形成されている（図８参照）。フラット面３１ａは、略鉛直方向に延びている。チューブ３１は、上下端に開口を有する。チューブ３１の上部は、漏斗形状になっている。組合せ計量ユニット２（図１参照）から所定量ずつ落下してくる被包装物Ｃは、図４に示されるように、チューブ３１の上端の開口からチューブ３１の内部に投入され、チューブ３１の内部を通過して落下する。

セーラ部３２は、チューブ３１を取り囲むように配置されている。セーラ部３２は、シート状のフィルムＦをチューブ３１に巻き付けるように、フィルムＦを案内する。セーラ部３２は、斜面３２ａを有する。フィルムロール４ａから繰り出されたシート状のフィルムＦは、斜面３２ａに接触しつつ、斜面３２ａに沿って斜め上方に搬送される。

図７に示されるように、チューブ３１の外表面とセーラ部３２との間には、狭小の隙間Ｓ１が形成されている。隙間Ｓ１は、チューブ３１の全周に沿って存在する。斜面３２ａを登り切ったフィルムＦは、隙間Ｓ１に挿入される。フィルムＦは、隙間Ｓ１を通り抜ける間に、チューブ３１の外表面に巻き付けられる。その結果、フィルムＦは、シート状から円筒状に成形される。シート状のフィルムＦが円筒状に成形されると、フィルムＦの左の縁と右の縁とが重なり合う。その後、筒状フィルムＦｃは、チューブ３１を包み込むような態様で、チューブ３１の外表面に沿って下方に搬送される。

図７に示されるように、支持フレーム３３は、板部材３６と、左右一対のハンドル３７，３７と、梁３７ａと、左右一対の梁３７ｂ，３７ｂと、梁３７ｃとを有する。板部材３６と、ハンドル３７，３７と、梁３７ａ，３７ｂ，３７ｂ，３７ｃとは、適宜固定されており、互いの位置関係は、一定である。

板部材３６は、平面視において略矩形形状の部材である。板部材３６の中央には、平面視において略円形の開口３６ａが形成されている。チューブ３１は、開口３６ａを上下に貫通するように配置される。ハンドル３７，３７は、板部材３６の正面左右付近から上方に延びるように配置される。梁３７ａは、ハンドル３７，３７の略中央間に架けられている。梁３７ｂ，３７ｂは、ハンドル３７，３７の上端とチューブ３１との間に架けられている。梁３７ｃは、梁３７ａの中央とチューブ３１との間に架けられている。チューブ３１は、梁３７ｂ，３７ｂ，３７ｃに固定されている。その結果、チューブ３１は、支持フレーム３３に固定されている。

図示されないが、セーラ部３２も、支持フレーム３３に固定されている。その結果、支持フレーム３３を介し、チューブ３１とセーラ部３２との位置関係が固定されている。

板部材３６の左右には、スライドレール３６ｂ，３６ｂが前後に延びるように形成されている。スライドレール３６ｂ，３６ｂは、本体フレーム１０の一部である前後に延びる軸を、前後にスライド可能に受け取る。製袋包装機１の正面に立ったユーザは、ハンドル３７，３７を握り、本体フレーム１０の上記軸をスライドレール３６ｂ，３６ｂに沿ってスライドさせることにより、成形機構１３全体を交換することができる。チューブ３１およびセーラ部３２の形状およびサイズは、製造される袋Ｂの形状およびサイズに応じて異なる。ユーザは、製造される袋Ｂに対応する成形機構１３を容易に製袋包装機１に取り付けることができる。

（２−２）搬送機構
搬送機構１４は、左右一対のプルダウンベルト機構４０，４０を有する。図４に示されるように、プルダウンベルト機構４０，４０は、チューブ３１を挟んで左右対称に配置される。プルダウンベルト機構４０，４０は、それぞれチューブ３１に沿って上下方向に延びている。

プルダウンベルト機構４０，４０は、それぞれ駆動ローラ４０ｂ，４０ｂと、従動ローラ４０ｃ，４０ｃと、ベルト４０ａ，４０ａとを有する。駆動ローラ４０ｂ，４０ｂは、図示されないモータにより駆動される。従動ローラ４０ｃ，４０ｃは、それぞれ駆動ローラ４０ｂ，４０ｂの回転に応じて回転する。ベルト４０ａ，４０ａは、筒状フィルムＦｃを吸着する。その結果、プルダウンベルト機構４０，４０は、筒状フィルムＦｃを吸着しながら、チューブ３１の外表面に沿って下方に搬送する。

（２−３）縦シール機構
縦シール機構１５は、筒状に成形されたフィルムＦを縦方向（図４では、上下方向）にシールする。縦シール機構１５は、チューブ１３ａの正面側に配置される。縦シール機構１５は、チューブ１３ａに近づくように、あるいは、チューブ１３ａから遠ざかるように前後方向に移動する。

縦シール機構１５は、主として、超音波シールユニット５０と、アンビル５１と、エアシリンダ部５２と、エア噴出部５３とを有する。図８は、製袋包装ユニット３を正面右側から見た斜視図である。図８では、便宜上、後述するコンバータ５０ａの周囲の構成が一部省略されている。図９は、アンビル５１の周辺を正面右側から見た斜視図である。

超音波シールユニット５０は、コンバータ５０ａと、ホーン５０ｂと、ブースタ５０ｃとを有する。ホーン５０ｂ、ブースタ５０ｃ及びコンバータ５０ａは、背面側から正面側に向かって略水平方向に、この順番で配置される。エアシリンダ部５２は、ブースタ５０ｃおよびコンバータ５０ａの直ぐ上に配置される。コンバータ５０ａは、図示されない高周波電源に接続されている。コンバータ５０ａは、圧電素子を有し、電気信号から超音波を発生させる。具体的には、コンバータ５０ａの圧電素子は、高周波電源から高周波交流電圧が供給されることにより、伸縮運動を引き起こす。これにより、コンバータ５０ａは、電気的エネルギーを機械的振動エネルギーに変換して、超音波を発生させる。ホーン５０ｂは、コンバータ５０ａが発生させた超音波の振動エネルギーが伝達される共鳴体である。ブースタ５０ｃは、コンバータ５０ａとホーン５０ｂとの間に配置される。ブースタ５０ｃは、コンバータ５０ａが発生させた超音波を増幅させるとともに、超音波シールユニット５０を固定する役割を果たす。超音波シールユニット５０の挙動は、制御ユニット７により制御される。超音波シールユニットの詳細な構成については後述する。

図９に示されるように、アンビル５１は、チューブ３１のフラット面３１ａから正面側に突出するように、チューブ３１に固定されている。アンビル５１は、金属製である。アンビル５１は、正面視において略正方形の板５１ａと、板５１ａの中央から正面側に突出する突起部５１ｂとを有する。アンビル５１は、非可動式である。突起部５１ｂは、ホーン５０ｂに対面するように配置される。筒状フィルムＦｃの重なり部分は、ホーン５０ｂとアンビル５１との間に挟まれつつ、略鉛直下方へと搬送される。筒状フィルムＦｃの重なり部分は、ホーン５０ｂとアンビル５１との間を通過する間に、ホーン５０ｂから伝播される超音波の振動エネルギーによる摩擦熱によって溶着する。これにより、筒状フィルムＦｃの重なり部分は、縦方向に超音波シールされる。その結果、筒状フィルムＦｃの正面中央に縦シール部位Ｖ１が形成される。

アンビル５１は、チューブ３１のフラット面３１ａの上端付近にビス止めされる。アンビル５１は、チューブ３１に対し着脱式である。従って、アンビル５１が磨耗しても、チューブ３１をそのままに、アンビル５１のみを交換することができる。

エアシリンダ部５２は、超音波シールユニット５０を、アンビル５１に対して略水平方向に往復動させる。その結果、エアシリンダ部５２は、ホーン５０ｂを筒状フィルムＦｃの重なり部分およびアンビル５１に対して加圧する。エアシリンダ部５２は、制御ユニット７により制御される。

エア噴出部５３は、超音波シールユニット５０の直ぐ下方、すなわち、筒状フィルムＦｃの進行方向に沿って超音波シールユニット５０およびアンビル５１の直ぐ下流側に配置される。エア噴出部５３は、エア噴出口からエアを噴出する。エアは、ホーン５０ｂおよびアンビル５１を通過した直後の筒状フィルムＦｃの重なり部分に向けて噴出される。その結果、ホーン５０ｂからの超音波により熱溶着された筒状フィルムＦｃの重なり部分が冷え固まるのが促進される。エア噴出部５３によるエアの噴出量および噴出のタイミングは、制御ユニット７により制御される。

（２−４）横シール機構
図４に示されるように、横シール機構１６は、前後一対のシールジョー６０，６０と、シールジョー６０，６０を駆動する駆動装置（図示せず）とを有する。シールジョー６０，６０は、筒状フィルムＦｃを挟んで前後対称に配置される。シールジョー６０，６０は、それぞれ左右方向に延びている。一方のシールジョー６０は、１つの振動体を有し、他方のシールジョー６０は、１つのアンビルを有する。振動体およびアンビルは、それぞれ左右方向に延びている。

シールジョー６０，６０は、互いに同期を取りながら、それぞれ左又は右側面視においてＤ字状に旋回しつつ、筒状フィルムＦｃに対し前後対称に近づいたり離れたりする。同じシールジョー６０に取り付けられた振動体とアンビルとは、そのシールジョー６０の回転中心に対し、略１８０°離れた位置に配置される。シールジョー６０，６０は、互いに最も近づいた時に、一方のシールジョー６０に取り付けられた振動体のホーンと、他方のシールジョー６０に取り付けられたアンビルとの間で、筒状フィルムＦｃを挟み込む。筒状フィルムＦｃの、シールジョー６０，６０のホーンとアンビルとに挟み込まれた部分は、左右方向に超音波シールされる。一回の挟み込み動作により、先行する袋Ｂの上部の横シール部位Ｈ１と、その次に製造される袋Ｂの下部の横シール部位Ｈ２とが同時に形成される。

一方のシールジョー６０には、カッターが内蔵される。カッターは、シールジョー６０，６０が筒状フィルムＦｃを挟み込んでいる間に、筒状フィルムＦｃを左右方向に切断する。その結果、筒状フィルムＦｃから袋Ｂが切り離される。

（２−５）ヒンジ固定機構
ヒンジ固定機構１７は、本体フレーム１０に縦シール構造体を固定する。縦シール構造体とは、縦シール機構１５の主要部からなる構造体である。より具体的には、縦シール構造体とは、縦シール機構１５の上述した構成要素のうち、アンビル５１を除く構成要素からなる。縦シール構造体は、その構成要素が適宜固定されることにより構成される。

ヒンジ固定機構１７は、フレームケース１７ａと、各種ヒンジとからなる。フレームケース１７ａは、本体フレーム１０に固定される。フレームケース１７ａは、縦シール構造体を部分的に収容する。縦シール構造体は、フレームケース１７ａにビス等で固定される。縦シール構造体は、一体的にフレームケース１７ａに対し着脱自在である。各種ヒンジは、フレームケース１７ａの折り曲げ可能部分に配置される。各種ヒンジが開閉することにより、フレームケース１７ａが折り曲げ可能部分で水平方向に折り曲がる。フレームケース１７ａが折り曲げ可能部分で折り曲げられると、縦シール構造体が高さ位置を変えることなくチューブ３１に対して移動する。ユーザは、各種ヒンジの開閉の度合いを調整することにより、縦シール構造体に含まれる超音波シールユニット５０およびホーン５０ｂと、チューブ３１に固定されているアンビル５１との位置関係を調整することができる。図示されないが、ヒンジ固定機構１７は、調整後の各種ヒンジの開閉の度合いを保持するための固定具を有する。

（２−６）クランプ固定機構
クランプ固定機構１８は、フォーマ構造体と縦シール構造体とを固定する。フォーマ構造体とは、成形機構１３とアンビル５１とからなる構造体である。フォーマ構造体は、その構成要素が適宜固定されることにより構成される。フォーマ構造体は、一体的に本体フレーム１０に対し着脱可能である。かかる着脱は、フォーマ構造体の一部であるスライドレール３６ｂ，３６ｂに、本体フレーム１０の一部である軸をスライドさせることより実現される。

クランプ固定機構１８は、爪型フック１８ａと、環状フック１８ｂと、レバー１８ｃとを有する。図８に示されるように、爪型フック１８ａは、フォーマ構造体に含まれる支持フレーム３３の板部材３６の正面中央に固定されている。環状フック１８ｂは、縦シール構造体に固定されている。環状フック１８ｂを爪型フック１８ａに引っ掛けた状態で、レバー１８ｃを締めると、フォーマ構造体と縦シール構造体との位置関係が固定される。つまり、クランプ固定機構１８により、縦シール構造体に含まれる超音波シールユニット５０のホーン５０ｂと、チューブ３１に固定されているアンビル５１との位置関係を固定することができる。

クランプ固定機構１８は、ヒンジ固定機構１７により固定されたフォーマ構造体と縦シール構造体との位置関係を補強するように固定する。ヒンジ固定機構１７は、フォーマ構造体と縦シール構造体との位置関係を、主として水平方向に変化しないように固定する。クランプ固定機構１８は、フォーマ構造体と縦シール構造体との位置関係を、主として鉛直方向に変化しないように固定する。従って、ヒンジ固定機構１７およびクランプ固定機構１８により、超音波シールユニット５０のホーン５０ｂとアンビル５１との位置関係が適切に維持される。

なお、ヒンジ固定機構１７およびクランプ固定機構１８がフォーマ構造体と縦シール構造体とを固定している状態では、エアシリンダ部５２は、ホーン５０ｂからアンビル５１に略向かう方向に超音波シールユニット５０を移動し、筒状フィルムＦｃを加圧する。つまり、縦シール構造体は、超音波シールユニット５０がホーン５０ｂからアンビル５１に略向かう方向に移動するのを許容している。一方、ヒンジ固定機構１７およびクランプ固定機構１８がフォーマ構造体と縦シール構造体とを固定している状態では、超音波シールユニット５０は、ホーン５０ｂからアンビル５１に略向かう方向以外の方向には固定されている。つまり、縦シール構造体は、超音波シールユニット５０を、ホーン５０ｂからアンビル５１に略向かう方向以外の方向には移動できないように支持している。

（３）超音波シールユニットの詳細な構成
図１０は、超音波シールユニット５０を正面右側から見た外観図である。図１１は、超音波シールユニット５０の縦断面図である。図１１は、正面側から背面側に向かって超音波シールユニット５０の長手方向（前後方向）に沿って、超音波シールユニット５０を鉛直方向に切断した場合の断面図である。

超音波シールユニット５０では、正面側から背面側に向かって、コンバータ５０ａ、ブースタ５０ｃ及びホーン５０ｂが、この順番で配置されている。超音波シールユニット５０を含む縦シール構造体は、ヒンジ固定機構１７を介して本体フレーム１０に固定されている。すなわち、超音波シールユニット５０は、製袋包装機１に固定されている。

超音波シールユニット５０では、ブースタ５０ｃは、略円筒形状を有し、外側に向かって突出している環状の固定部材５０ｄが取り付けられている。固定部材５０ｄは、超音波シールユニット５０を製袋包装機１に固定するための部材である。固定部材５０ｄは、ネジ留め及びクランプ等によって、外部の部材である取り付け部材１７ａに取り付けられている。取り付け部材１７ａは、ヒンジ固定機構１７に連結されている。このように、超音波シールユニット５０は、固定部材５０ｄによって製袋包装機１に固定されている。なお、図１１に示されるように、ブースタ５０ｃ及び固定部材５０ｄは、一体的に成形されている。しかし、固定部材５０ｄは、ブースタ５０ｃに取り付けられて固定される独立した部材であってもよい。

超音波シールユニット５０では、コンバータ５０ａは、保持部材５０ｅと接触している。超音波シールユニット５０は、保持部材５０ｅによって保持されている。ここで、「保持されている」とは、ネジ留め及びクランプ等によって外部の部材に直接固定されることを意味するのではなく、外部の部材に直接固定されていない状態で外部の部材と接触していることを意味する。具体的には、超音波シールユニット５０では、保持部材５０ｅは、弾性部材５０ｆを介して、コンバータ５０ａと接触している。保持部材５０ｅは、一部が欠けた円環形状の部材である。保持部材５０ｅは、円環形状の欠けた部分が上側になるように設けられている。そのため、図１０に示されるように、保持部材５０ｅは、左側、右側及び下側からコンバータ５０ａを保持している。これにより、超音波シールユニット５０が保持される。保持部材５０ｅは、取り付け部材１７ａ等の外部の部材に固定されている。

弾性部材５０ｆは、保持部材５０ｅとコンバータ５０ａとの間に設けられている。弾性部材５０ｆは、ゴム及びスポンジ等の弾性体から成形される。弾性部材５０ｆは、保持部材５０ｅに接着されている。しかし、弾性部材５０ｆは、コンバータ５０ａには接着されていない。そのため、超音波シールユニット５０が保持部材５０ｅによって保持されている状態では、弾性部材５０ｆは、コンバータ５０ａと接触しており、かつ、コンバータ５０ａと連結されていない。図１０では、３つの弾性部材５０ｆが、コンバータ５０ａの側面の左側、右側及び下側と接触している。

このように、超音波シールユニット５０は、超音波シールユニット５０の長手方向において、固定部材５０ｄの位置において固定され、保持部材５０ｅの位置において保持されている。すなわち、超音波シールユニット５０が固定される位置と保持される位置とは、超音波シールユニット５０の長手方向において互いに異なっている。

次に、超音波シールユニット５０における固定部材５０ｄの位置の詳細について説明する。超音波シールユニット５０は、コンバータ５０ａが発生させた超音波により、超音波シールユニット５０の長手方向に振動する。以下、便宜的に、この振動を、超音波シールユニット５０の超音波振動と呼ぶ。図１１には、前後方向において、ホーン５０ｂの先端からコンバータ５０ａの途中までの範囲における、超音波シールユニット５０の超音波振動の波形の一例が示されている。図１１において、波形Ｗ１及び波形Ｗ２は、超音波振動の振幅が最大となっている時の波形である。波形Ｗ１及び波形Ｗ２は、振幅がゼロとなる節Ｎを有する。以下、超音波振動の波形の節Ｎを、単に、超音波振動の節Ｎと呼ぶ。

超音波シールユニット５０では、前後方向において、固定部材５０ｄは、超音波シールユニット５０の超音波振動の節Ｎの位置にある。

（４）特徴
（４−１）
製袋包装機１は、筒状フィルムＦｃの両端部の重なり部分を縦方向に超音波シールするための超音波シールユニット５０を有する製袋包装ユニット３を備える。超音波シールユニット５０は、主として、コンバータ５０ａ、ホーン５０ｂ、ブースタ５０ｃ、固定部材５０ｄ及び保持部材５０ｅから構成される。コンバータ５０ａ、ブースタ５０ｃ及びホーン５０ｂは、超音波シールユニット５０の長手方向（前後方向）において、正面側から背面側に向かって、この順番で配置されている。

超音波シールユニット５０は、固定部材５０ｄによって製袋包装機１に固定されている。図１１に示されるように、前後方向において、固定部材５０ｄは、超音波シールユニット５０の超音波振動の節Ｎの位置に設けられている。具体的には、前後方向において、超音波振動の節Ｎが、固定部材５０ｄが占める範囲内に位置するように、固定部材５０ｄが設けられている。超音波振動の節Ｎは、超音波シールユニット５０の超音波振動の振幅がゼロとなる位置である。すなわち、固定部材５０ｄは、超音波シールユニット５０の超音波振動による振幅が最も小さい部分に取り付けられている。これにより、超音波シールユニット５０の超音波振動が固定部材５０ｄに与える影響、及び、固定部材５０ｄが超音波シールユニット５０の超音波振動に与える影響が極小化される。仮に、固定部材５０ｄが、超音波シールユニット５０の超音波振動の節Ｎの位置に設けられていない場合、超音波シールユニット５０の超音波振動の一部が固定部材５０ｄを介して本体フレーム１０に伝達され、その結果、ホーン５０ｂから筒状フィルムＦｃに伝播される超音波の振動エネルギーが低減するおそれがある。これにより、筒状フィルムＦｃの縦シール部位Ｖ１に摩擦熱が十分に発生せず、縦シール品質が低下する可能性がある。また、超音波シールユニット５０から本体フレーム１０に伝達された超音波振動は、製袋包装機１から発生する騒音及び異音の原因となる可能性がある。

また、超音波シールユニット５０は、保持部材５０ｅによって保持されている。具体的には、コンバータ５０ａは、超音波シールユニット５０の超音波振動に影響が出ない程度の強さで、保持部材５０ｅによって支持されている。このように、超音波シールユニット５０は、固定部材５０ｄによって製袋包装機１に固定されているだけではなく、保持部材５０ｅによって保持されている。その結果、超音波シールユニット５０が固定部材５０ｄによって固定されているだけの場合と比較して、超音波シールユニット５０から外部に伝達される超音波振動が低減される。そのため、コンバータ５０ａを保持部材５０ｅによって保持することで、ホーン５０ｂから筒状フィルムＦｃに伝播される超音波の振動エネルギーが低減して縦シール品質が低下することが抑制される。また、超音波シールユニット５０から外部に伝達される超音波振動が低減されることにより、製袋包装機１から発生する騒音及び異音が低減される。

（４−２）
超音波シールユニット５０の長手方向（前後方向）において、保持部材５０ｅは、固定部材５０ｄとは異なる位置に設けられている。保持部材５０ｅは、超音波シールユニット５０の超音波振動の節Ｎ以外の位置に設けられていることが好ましい。超音波シールユニット５０がこのように保持されることによって、保持されることが超音波シールユニット５０の超音波振動に与える影響が低減される。その結果、縦シール品質の低下が抑制され、かつ、製袋包装機１から発生する騒音及び異音が低減される。

（４−３）
超音波シールユニット５０では、コンバータ５０ａは、弾性部材５０ｆを介して保持部材５０ｅによって保持されている。すなわち、コンバータ５０ａは、弾性部材５０ｆのみと接触し、外部の部材に固定されている保持部材５０ｅと接触していない。そのため、弾性部材５０ｆによって、保持部材５０ｅに伝達されるコンバータ５０ａの振動が抑制される。これにより、超音波シールユニット５０の超音波振動が保持部材５０ｅを介して外部に伝達されることが抑制されるので、ホーン５０ｂから筒状フィルムＦｃに伝播される超音波の振動エネルギーの低減が抑えられる。その結果、縦シール品質の低下が抑制され、かつ、製袋包装機１から発生する騒音及び異音が低減される。

（５）変形例
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

（５−１）変形例Ａ
上記の実施形態では、図１０に示されるように、保持部材５０ｅは、一部が欠けた円環形状を有し、円環形状の欠けた部分が上側になるように設けられている。また、保持部材５０ｅとコンバータ５０ａとの間には、３つの弾性部材５０ｆが、コンバータ５０ａの側面の左側、右側及び下側と接触する位置に設けられている。

しかし、保持部材５０ｅの形状及び個数、弾性部材５０ｆの形状及び個数、並びに、コンバータ５０ａが保持部材５０ｅ及び弾性部材５０ｆによって保持される箇所は、図１０に示される構成に限定されない。例えば、保持部材５０ｅは、１つの弾性部材５０ｆを介して、コンバータ５０ａの側面の下側のみを支持してもよい。

また、上記の実施形態では、保持部材５０ｅに弾性部材５０ｆが接着されているが、保持部材５０ｅの少なくとも一部が、弾性部材５０ｆのような弾性体で成形されてもよい。例えば、保持部材５０ｅの全体が、円環形状の弾性体で成形され、外部の部材に固定されてもよい。この場合、コンバータ５０ａは、保持部材５０ｅによって直接保持される。

本変形例の場合でも、実施形態と同様に、超音波シールユニット５０が固定部材５０ｄによって固定されているのみの場合と比較して、超音波シールユニット５０から外部に伝達される超音波振動が低減される。その結果、縦シール品質の低下が抑制され、かつ、製袋包装機１から発生する騒音及び異音が低減される。

（５−２）変形例Ｂ
上記の実施形態では、製袋包装ユニット３は、フォーマ構造体と縦シール構造体とを固定するクランプ固定機構１８を備える。クランプ固定機構１８は、フォーマ構造体と縦シール構造体との位置関係が、主として鉛直方向に変化しないように固定することで、超音波シールユニット５０のホーン５０ｂと、チューブ３１のアンビル５１との位置関係を適切に維持する。

縦シール構造体による筒状フィルムＦｃの縦シール品質を安定化させるためには、ホーン５０ｂとアンビル５１との位置関係、又は、ホーン５０ｂとアンビル５１との接触状態が適切に調節されることが重要である。例えば、ホーン５０ｂとアンビル５１とが互いに接触する相対的な位置が、所定の最適な位置からわずかに異なっていても、縦シール品質が低下するおそれがある。

そのため、縦シール品質を確保するためには、縦シール構造体のホーン５０ｂと、フォーマ構造体のアンビル５１との位置関係の調整作業が必要である。しかし、フォーマ構造体のチューブ３１を交換する場合等では、この調整作業に時間がかかるおそれがある。そこで、縦シール構造体とフォーマ構造体との間の位置合わせのための作業を簡略化して、フォーマ構造体の交換作業を迅速に行えるようにすることが好ましい。

図１２及び図１３は、そのような位置合わせのための作業を簡略化することができる機構の一例を示す。図１２は、フォーマ構造体と縦シール構造体との間の位置合わせ機構の外観図である。図１３は、フォーマ構造体と縦シール構造体との間の位置合わせ機構の縦断面図である。

この位置合わせ機構では、縦シール構造体は、位置決めピン６１を有し、フォーマ構造体は、ピン孔６２を有する。位置決めピン６１は、縦シール機構１５に固定されている。位置決めピン６１は、後側に向かって突出している突起であり、図１３に示されるように、テーパ状の断面形状を有する。すなわち、位置決めピン６１の径は、前側から後側に向かうに従って減少する。ピン孔６２は、成形機構１３の支持フレーム３３に形成されている。ピン孔６２は、位置決めピン６１を嵌め込むことができる形状を有している。フォーマ構造体と縦シール構造体との位置関係が固定されている場合、例えば、フォーマ構造体が適切に取り付けられている場合、位置決めピン６１は、ピン孔６２の中に嵌め込まれている。一方、フォーマ構造体と縦シール構造体との位置関係が固定されていない場合、例えば、フォーマ構造体が交換作業のために一時的に外されている場合、位置決めピン６１は、ピン孔６２から外れている。

この位置合わせ機構では、位置決めピン６１及びピン孔６２を前後方向において相対的に移動させることにより、位置決めピン６１をピン孔６２の中に挿入して嵌め込んだり、位置決めピン６１をピン孔６２の中から出したりすることができる。位置決めピン６１は、テーパ形状を有している。これにより、位置決めピン６１をピン孔６２の中に挿入する際に、位置決めピン６１の先端がピン孔６２の開口に当たることにより位置決めピン６１の移動が阻害される不具合が起こりにくい。そのため、この位置合わせ機構では、位置決めピン６１をピン孔６２の中にスムーズに挿入することができる。

従って、本変形例では、テーパ形状を有する位置決めピン６１によって、位置決めピン６１とピン孔６２との間の位置関係の調整が容易となるので、フォーマ構造体の交換時等において、フォーマ構造体と縦シール構造体との間の位置関係の調整作業を簡略化できる。その結果、フォーマ構造体の交換作業を迅速に行いつつ、フォーマ構造体の不適切な位置合わせ等に起因する縦シール品質の低下を抑制することができる。

５０ 超音波シールユニット
５０ａ コンバータ
５０ｂ ホーン
５０ｃ ブースタ
５０ｄ 固定部材
５０ｅ 保持部材
５０ｆ 弾性部材

特開２００９−２８０２５８号公報

Claims (6)

1. 超音波シールユニットであって、
   電気信号から超音波を発生させるコンバータと、
   前記コンバータが発生させた超音波によって振動するホーンと、
   前記超音波シールユニットを固定するための固定部材と、
   前記固定部材によって前記超音波シールユニットが固定される位置とは異なる位置において、前記超音波シールユニットを保持するための保持部材と、
   を備える、超音波シールユニット。
2. 前記固定部材は、前記超音波シールユニットの超音波振動の節の位置にあり、
   前記保持部材は、前記超音波シールユニットの超音波振動の節以外の位置にある、
   請求項１に記載の超音波シールユニット。
3. 前記保持部材は、前記超音波シールユニットの超音波振動の方向において、前記固定部材とは異なる位置にある、
   請求項１又は２に記載の超音波シールユニット。
4. 前記コンバータと前記ホーンとの間に設置され、前記コンバータが発生させた超音波を増幅させるブースタをさらに備え、
   前記固定部材は、前記ブースタに取り付けられている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波シールユニット。
5. 前記保持部材は、弾性部材を介して前記超音波シールユニットを保持している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の超音波シールユニット。
6. 前記保持部材は、前記コンバータに取り付けられている、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の超音波シールユニット。

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