JPH09254913A - スパイラル式ストレッチ包装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 追従制御方式における検出精度と対応速度を
向上させてプログラム制御方式と同等のフィルム繰出量
制御を行う。 【解決手段】 少くとも一対の延伸ローラーを含むフィ
ルム供給装置を被包装物に対して相対回転させてスパイ
ラル状に巻付けるスパイラル式ストレッチ包装機におい
て、前記フィルム供給装置と被包装物の間に、フィルム
の送り速度を検出してデジタル信号を発信するフィルム
速度検出手段を配置し、かつ該手段が発信するデジタル
信号によって、前記延伸ローラーの駆動源を自動的かつ
実質上、無段階に増減速することを特徴とするスパイラ
ル式ストレッチ包装機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスパイラル式ストレ
ッチ包装機に関し、より詳しくは従来のパワード・プレ
ストレッチ方式の欠点を改善したスパイラル式ストレッ
チ包装機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ストレッチ包装機において、被包
装物を巻装する合成樹脂フィルムを異なる周速で強制駆
動される上流と下流の延伸ローラーの間で延伸すること
によって該フィルムに張力を付与して被包装物を巻装す
るパワード・プレストレッチ方式の機械はフィルムを高
倍率で（例えば原寸の２．５倍に）延伸することができ
るため、フィルムが節減でき、かつフィルムを巻付けた
方向に大きな結束力が得られるという理由から注目され
てきた。

【０００３】パワード・プレストレッチ方式に関する恐
らく最初の提案は、フランス国特許出願公開明細書第
２，２８１，２７５号に見られる。該明細書には上記し
たパワード・プレストレッチ方式の張力付与機構を、い
わゆるパススルー式ストレッチ包装機に取付けた態様が
開示されている。このストレッチ包装機では、上流と下
流の延伸ローラーの間で延伸したストレッチフィルムの
応力の一部を延伸ローラー群と被包装物の間で緩和し
（つまり、被包装物にフィルムを巻付ける速度とより延
伸ローラーが繰り出すフィルムの速度を速く設定するこ
とにより）フィルムに加えられた最大延伸力がそのま
ま、被包装物に伝わらないようにしている。

【０００４】この点について具体的に説明すると、前記
延伸ローラーによってフィルムを（例えば２倍に）延伸
した後、フィルムを引張り応力から解放すると、フィル
ムは大幅に収縮し、その後、数分あるいはそれ以上の時
間内に、それより小さい縮み代だけ、ゆっくりと収縮す
る。このような応力緩和で一次的に収縮したフィルムで
被包装物を巻装し、二次的に起るフィルムの収縮で被包
装物を結束しようとするものである。

【０００５】前記出願の出願公開後に、出願された米国
特許第４，４１８，５１０号明細書（特公昭５９−５２
０８７号公報参照）には、前記応力緩和の工程を含む、
パワード・プレストレッチ方式の包装方法と装置を、被
包装物とフィルム供給装置との間に相対回転を発生させ
る（つまり、被包装物を回転テーブルに載せて回転させ
るか、あるいはフィルム供給装置を被包装物の周囲で回
転させる）ストレッチ包装機に応用した態様が開示され
ている。

【０００６】このように被包装物とフィルム供給装置の
間に相対回転を発生させてフィルムを被包装物の周囲に
巻き付ける包装方法では、被包装物の平面形状が四隅部
Ａ〜Ｄを有する正方形あるいは長方形の場合、図６
（ａ）〜（ｅ）に示すように、フィルム供給装置に対す
る被包装物の４隅の角度がＡ’〜Ａ''' 、Ｂ’〜Ｂ'''
、Ｃ’〜Ｃ''' 、Ｄ’〜Ｄ''' のように変化すると、
被包装物がフィルム供給装置に対して要求するフィルム
の繰り出し量（以下、「フィルム繰り出し要求量」とい
う）が変動する（図７参照）。もし、フィルム供給装置
の延伸ローラーの回転数（すなわち、フィルムの繰り出
し量）が一定であると、当然繰り出されるフィルムにか
かる張力はフィルム繰り出し要求量に比例して変動す
る。

【０００７】このことは前記米国特許明細書第４，４１
８，５１０号明細書（特公昭５９−５２０８７号公報）
の他、米国特許第４，４５８，４６７号明細書（特開昭
５７−１６６２５２号公報）、米国特許第４，５９０，
７４６号明細書においても指摘されている。しかしなが
ら、単に被包装物にフィルムを巻装する速度より、延伸
ローラーが繰り出す速度を速く設定して延伸したときフ
ィルムに加えられた応力の一部を緩和することだけで、
この問題を解決することはできない。その理由は、前述
のように応力を緩和されたフィルムは瞬間的に大幅に収
縮し、相対回転中、被包装物の隅角部に引かれて再び引
き延ばされることは起り得るし、二次的なフィルムの収
縮は被包装物の隅角部と隅角部の間、すなわち、各辺の
部分で発生する。従って、被包装物の隅角部にかかるフ
ィルムの応力は依然大きく、例えば、空容器のバルク包
装の場合、セパレートシートの隅角部に係合しているフ
ィルムが裂けたり、セパレートシートの隅角部が折れ曲
がったり、又はＰＥＴ瓶やアルミ鑵のような空容器が変
形したりする原因となりうる。

【０００８】このような問題を解決する手段もいくつか
提案されている。例えば、前記米国特許第４，４５８，
４６７号明細書（特開昭５７−１６６２５２号公報）に
は延伸ローラー装置と被包装装置の間にスプリングで付
勢されている（一方向に引かれている）張りローラーを
介在させ、被包装物からのフィルム繰出し要求量の変化
に応じて変化する張りローラーの動きで可変抵抗器を調
節し、これによって延伸ローラーを駆動するモーターを
増減速して、被包装物からのフィルム繰り出し要求量に
対応して、延伸したフィルムを送り出す方法が提案され
ている。

【０００９】又、前記米国特許第４，５９０，７４６号
明細書には、延伸ローラー装置の出口にエアシリンダー
で付勢されるスイングアームの先端に取付けたローラー
にフィルムを係合させ（被包装物からの）フィルム繰出
し要求量の変化に応じて変位するスイングアームの動き
により、ポテンシオメーターを介して、延伸ローラー装
置を駆動するモーターを高速、常速、低速の３段階に制
御して、フィルム繰り出し要求量に対応して延伸したフ
ィルムを繰り出す方法が提案されている。

【００１０】これら両方法はいづれもフィルム繰り出し
要求量を捉えて、これに追従する方法（以下、「追従制
御方式」という）で、しかもフィルム繰り出し要求量を
張りローラー装置あるいはスイングアームの機械的動き
に変えて、これによりアナログ信号を発信させ、延伸ロ
ーラーの駆動モーターを増減速するので、対応が遅く、
被包装物とフィルム供給装置の相対回転数が低い場合は
まだしも、１包装サイクル当り数回乃至十数回フィルム
を巻き付ける必要のあるスパイラル式ストレッチ包装機
では包装能率を上げるため、最近では回転テーブルを用
いる場合はその回転速度を１５〜２０ｒ．ｐ．ｍ．ま
で、フィルム供給装置を回転アームに取付けて回転させ
る場合は最高３５ｒ．ｐ．ｍ．まで上げられるよう設計
された機械が販売されており、このような被包装物とフ
ィルム供給装置の相対回転数の場合、前記した先行技術
では駆動モーターを変速した時点ではすでにフィルム繰
り出し要求量が変ってしまっていて検出と対応の間に不
都合な位相のづれが発生する。

【００１１】又、前記フィルム繰出し要求量を捉える手
段もスプリングで付勢されたダンサーローラーとポテン
シオメーターあるいは可変抵抗器の組合せで精度も低
く、更に制御も例えば三段階といったようにラフで、結
果的には、前記した問題の解決には結び付いていない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記した問題を解決す
るには、包装する製品の平面寸法の何種類かを予じめ設
定することにより、フィルム供給装置に対する被包装物
の角度（被包装物を回転させる回転テーブル、あるいは
被包装物の周囲でフィルム供給装置を円運動させる回転
アームの回転角度）毎に被包装物からのフィルム繰り出
し要求量を演算し、一方回転体（回転テーブル又は回転
アーム）にエンコーダーを取付けて、回転体の回転角度
毎に演算されたフィルム繰り出し要求量に基いて、フィ
ルム供給装置からのフィルム繰り出し量（繰り出し速
度）を制御すること（以下、「プログラム制御方式」と
いう）ができる。一方、従来の追従制御方式における検
出精度と対応速度を格段に向上させれば、前記プログラ
ム制御方式に概ね近く、実用上損色ない制御をすること
もできよう。

【００１３】本発明はかかる事情に鑑みなされたもの
で、その課題は予じめ被包装物の平面寸法を設定してお
く必要がないという従来の追従制御方式の利点を踏襲
し、かつ被包装物からのフィルム繰り出し要求量の変動
を精密かつ敏速に捉え、これに基づいて、フィルム供給
装置の延伸ローラーの駆動モーターの速度を、最少のタ
イムラグと、高い精度で制御することにより、実用上前
記プログラム制御方式にきわめて近い効果を得ることの
できるスパイラク式パワード・プレストレッチ包装機を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のスパイラル式ストレッチ包装機は、フィル
ム巻取を回動自在に支持するフィルム巻取支持部と、下
流ローラーを上流ローラーより、設定された周速比で速
く強制駆動させて回転する少くとも一対の延伸ローラー
を含むフィルム供給装置を被包装物に対して相対回転さ
せると共に、昇降させることにより被包装物の周囲にフ
ィルムに張力を付与してスパイラル状に巻付けるスパイ
ラル式ストレッチ包装機において、前記フィルム供給装
置と被包装物の間に、フィルム昇降装置と共に昇降し、
フィルムの送り速度を検出してデジタル信号を発信する
フィルム速度検出手段を配置し、かつ該手段が発信する
デジタル信号によって、前記延伸ローラーの駆動源を自
動的かつ実質上、無段階に増減速することを特徴とす
る。

【００１５】なお、前記速度検出手段を、パルスエンコ
ーダーを取付けた非駆動のローラーとし、かつ前記延伸
ローラーの駆動源を前記パルスエンコーダーが発信する
信号を受けて回転するサーボモーターとするのが好まし
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明においては、例えば非駆動
ローラーを被包装物とフィルム供給装置の間に、前記フ
ィルム供給装置から適当な距離だけ離して配置し、該ロ
ーラーには、例えば１回転につき２，０００回パルス信
号を発信するパルスエンコーダーのような回転速度検出
手段を取付け、該手段からの信号によって、フィルム供
給装置の延伸ローラーを駆動する、例えば４，０００パ
ルスで１回転する交流サーボモーターのような駆動手段
を回転させることにより、１０，０００分の１程度の誤
差範囲で、前記フィルム繰り出し要求量を捉え、これに
基いて１／１００秒以内にフィルムの繰り出し速度を変
化させ、実用上、前記した「プログラム制御方式」にき
わめて近いフィルム繰り出し量の実質上無段階に近い制
御が達成される。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例２例
（以下、それぞれ第１、第２実施例という）について詳
細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。図１は本発明の第１実施例のスパイラル式ストレ
ッチ包装機の側面図、図２は図１の装置の要部平面概略
図である。図中の符号１はベースフレーム、２は回転テ
ーブル、３はコンベア、４は架柱、５はグリッパー、６
はセンサー、７は被包装物押え装置、８はカッターアー
ム、９は被包装物、１０はフィルム供給装置、１１，１
２は延伸ローラー、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは
プーリー、１３は速度検出手段、１４は交流サーボモー
ター、１５は交流サーボモーター、、１６はブレーキロ
ーラー、１７はガイドローラー、１６ａ，１７ａは減速
器、１８はニップローラー、１９はガイドローラーであ
る。

【００１８】図１に示すストレッチ包装機は広く市販さ
れている自動スパイラル式ストレッチ包装機であって、
ベースフレーム１上には、コンベア３を備え、被包装物
９を積載して回転する回転テーブル２が設けられてい
る。又、回転テーブル２上には、ストレッチフィルムＦ
の先端を挟持するグリッパー５と、被包装物９を定位置
で停止させるセンサー６が設けられ、前記架柱４には、
該架柱に沿って昇降するフィルム供給装置１０と、被包
装物９の頂面を押える被包装物押え装置７が設けられて
いる。なお、これらの装置とは別にベースフレーム１上
にはカッターアーム８が設けられている。

【００１９】前記フィルム供給装置１０は図２に示すよ
うに、フィルム巻取Ｆからフィルムが余分に巻出されな
いように該フィルムを制動するブレーキローラー１６
と、その相手方となるガイドローラー１７と、減速機１
４ａ、一対のプーリー１１ａ，１１ｂを介して交流サー
ボモーター１４で駆動される上流延伸ローラー１１と、
減速機１５ａ、一対のプーリー１２ａ，１２ｂを介して
交流サーボモーター１５で駆動される下流延伸ローラー
１２と、これら両延伸ローラー１１，１２の間に配置さ
れたガイドローラー１７と、フィルムＦを下流延伸ロー
ラー１２の周囲に常時接触させておくためのニップロー
ラー１８とで構成されている。又、フィルム供給装置１
０には下流延伸ローラー１２と適当な間隔をおいて非駆
動ローラー１３ａと、その回転軸上に取付けられたパル
スエンコーダー１３ｂからなるフィルム速度検出手段１
３が取付けられている（図３参照）。

【００２０】本実施例の装置ではコンベア３によって回
転テーブル２上に搬入された被包装物９はセンサー６に
よって回転テーブル２の中央で停止する。このとき、ス
ハレッチフィルムＦの先端はグリッパー５によって挟持
されている。次に被包装物押え装置７が架柱４に沿って
下降し、被包装物９の頂面を押える。回転テーブル２
が、先づ２ｒ．ｐ．ｍ．程度の低速で回転を開始し、約
半回転以内に１５〜２０ｒ．ｐ．ｍ．の高速回転に移行
する。次いで、フィルム供給装置１０が架柱４に沿って
上昇し、被包装物９の上端を若干超えた所で下降に転
じ、フィルムＦを被包装物９の側面にスパイラル状に巻
き付ける。フィルム巻取から巻出されたフィルムは交流
サーボモーター１４で駆動される上流延伸ローラー１１
と、交流サーボモーター１５で駆動される下流延伸ロー
ラー１２の間で延伸され張力を付与される。

【００２１】非駆動ローラー１３ａは張力を付与された
（あるいは一旦延伸した後、下流延伸ローラー１２と被
包装物９の間で応力の一部が緩和され、瞬間的に一次収
縮した）フィルムＦと接触して、該フィルムに駆動され
て回転する。非駆動ローラー１３ａの回転軸に取付けら
れているパルスエンコーダー１３ｂはパルス信号（例え
ば１回転につき２，０００パルス）を発信し、（例えば
いづれも４，０００パルスで１回転する）交流サーボモ
ーター１４，１５に伝え、該モーターを回転させる。回
転する被包装物９の隅角部がフィルムＦを引張ることに
よって生ずるフィルムの一部伸びを含む送り速度の変動
はパルスエンコーダー１３ｂが発信するパルス信号の頻
度の変動として交流サーボモーター１４，１５に伝えら
れ、これらモーターを増減速する。このようにして、フ
ィルム供給装置１０は、被包装物９からのフィルム繰り
出し要求量に応じたフィルムの供給を１００分の１秒以
内という最短のタイムラグで行うことができる。

【００２２】フィルム供給装置１０が下降を完了し、被
包装物９の下部側面に、張力を付与したフィルムを所定
の回数巻き付けると、回転テーブル２は減速しながら所
定の位置で停止する。次いでカッターアーム８が揺動
し、フィルムの巻き終り端部を被包装物９の側面に押着
し、次にグリッパー５が閉じてフィルムを挟持すると、
カッターアーム８の熱線ナイフに通電され、グリッパー
５の被包装物寄りでフィルムを切断する。被包装物の押
え装置７が上昇すると、コンベア３が始動し、包装済の
被包装物９を排出する。

【００２３】図４は本発明の第２実施例の自動スパイラ
ル式ストレッチ包装機の側面図、図５は図４の装置の平
面図である。図中の符号は図１〜３におけるのと同じ意
味を有し、２０はフレーム、２１は旋回アーム、２１ａ
は柱型ガイド、２１ｂはバランスウエイト、２２は回転
軸、２３はモーターである。第２実施例の装置では被包
装物９とフィルム供給装置１０との間に相対回転を生じ
させる手段として、第１実施例のように回転テーブルで
はなく、フィルム供給装置１０を搭載して被包装物９の
周囲を旋回する旋回アーム２１を用いている。すなわ
ち、旋回アーム２１はフレーム２０の上部中心に支持さ
れ、回転軸２２を軸として、モーター２３によって駆動
され、設定されたプログラムに従い回転し、停止する。
このタイプの装置は被包装物９を回転させず、旋回アー
ム２１を旋回させるので、その回転数も３５ｒ．ｐ．
ｍ．まで上げることができる。従って、フィルム供給要
求量の変動に対して、第１実施例のタイプよりはるかに
敏速な対応が必要とされる。

【００２４】旋回アーム２１の一端には下方に向かって
垂直に伸びる柱型ガイド２１ａか取付けられており、該
ガイドにはフィルム供給装置１０と、その上方に被包装
物押え装置７が取付けられていて、それぞれ図示されて
いないモーターで駆動されるチェーンにより、前記柱型
ガイド２１ａに沿って昇降する。又、旋回アーム２１の
他端には該アームの回転をスムースにする目的でバラン
スウエイト２１ｂが取付けられている。フィルム供給装
置１０（図３参照）を含め、これ以外の構造及び作動は
第１実施例の装置と異なるところはないので、詳細な説
明を省略する。

【００２５】

【発明の効果】本発明においては、例えば非駆動ローラ
ーを被包装物とフィルム供給装置の間に、前記フィルム
供給装置から適当な距離だけ離して配置し、該ローラー
には、例えば１回転につき２，０００回パルス信号を発
信するパルスエンコーダーのような回転速度検出手段を
取付け、該手段からの信号によって、フィルム供給装置
の延伸ローラーを駆動する、例えは４，０００パルスで
１回転する交流サーボモーターのような駆動手段を回転
させることにより、１０，０００分の１程度の誤差範囲
で前記フィルム繰り出し要求量を捉え、これに基いて１
／１００秒以内にフィルムの繰り出し速度を変化させ、
予じめ被包装物の平面寸法を設定しておかなくても、実
用上「プログラム制御方式」にきわめて近く、かつフィ
ルム繰り出し量を、実質上無段階に制御することのでき
るスパイラル式パワード・プレストレック包装機を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のスパイラル式ストレッチ
包装機の側面図である。

【図２】図１の装置の要部概略平面図である。

【図３】図１の装置の非駆動ローラーの部分側面図であ
る。

【図４】本発明の第２実施例のスパイラル式ストレッチ
包装機の側面図である。

【図５】図４の装置の平面図である。

【図６】フィルム供給装置を被包装物に対して相対回転
させるタイプのストレッチ包装機において、前記相対回
転の各段階において、フィルム供給要求量の変動が生ず
る過程を説明するための概略平面図である。

【図７】図６の各過程で発生するフィルム供給要求量の
変動をプロットしたグラフである。

【符号の説明】

１：ベースフレーム、２：回転テーブル、３：コンベ
ア、４：架柱、５：グリッパー、６：センサー、７：被
包装物押え装置、８：カッターアーム、９：被包装物、
１０：フィルム供給装置、１１：上流の延伸ローラー、
１１ａ，１１ｂ：プーリー、１２：下流の延伸ローラ
ー、１２ａ，１２ｂ：プーリー、１３：フィルム速度検
出手段、１３ａ：非駆動ローラー、１３ｂ：パルスエン
コーダー、１４，１５：交流サーボモーター、１４ａ，
１５ｂ：減速機、１６：ブレーキローラー、１７：ガイ
ドローラー、１８：ニップローラー、２０：フレーム、
２１：旋回アーム、２１ａ：柱型ガイド、２１ｂ：バラ
ンスウエイト、２２：回転軸、２３：モーター。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂東 栄二 東京都千代田区外神田３丁目６番４号 王 子製袋株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム巻取を回動自在に支持するフィ
   ルム巻取支持部と、下流ローラーを上流ローラーより、
   設定された周速比で速く強制駆動させて回転する少くと
   も一対の延伸ローラーを含むフィルム供給装置を被包装
   物に対して相対回転させると共に、昇降させることによ
   り被包装物の周囲にフィルムに張力を付与してスパイラ
   ル状に巻付けるスパイラル式ストレッチ包装機におい
   て、前記フィルム供給装置と被包装物の間に、フィルム
   昇降装置と共に昇降し、フィルムの送り速度を検出して
   デジタル信号を発信するフィルム速度検出手段を配置
   し、かつ該手段が発信するデジタル信号によって、前記
   延伸ローラーの駆動源を自動的かつ実質上、無段階に増
   減速することを特徴とするスパイラル式ストレッチ包装
   機。
2. 【請求項２】 前記フィルム速度検出手段がパルスエン
   コーダーを備えた非駆動のローラーで、かつ前記駆動源
   が前記パルスエンコーダーが発信する信号を受けて増減
   速するサーボモーターである請求項１記載のスパイラル
   式ストレッチ包装機。