JPS63258710A - 包装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、各種のブロック状の冷凍食品やスナック食品
をポリエチレン等のフィルム状のシートから形成する柔
軟な袋内に密封して包装する包装装置に関する。

（従来の技術） 今日、商品を設定重量づつ計量して連続的な包装手段に
よってパッケージし流通処理する取引形態が普及してき
ている。そのための包装装置には、従来から種々のもの
が開発されているが、被包装物を供給する円筒（シリン
ダ）と、包装材料を筒状に形成する成形金具（フォーマ
−）との組み合わせにより構成されるたて型とロー包装
機が、計量された商品を連続して包装するうえで効率的
に好ましく、広く一般に使用されている。

このたて型ピロー包装機では、フィルム状のシートをシ
ートロールから連続的に給送し、それを筒状シートにし
て製袋する途中、もしくはその直後に内容物を充填し、
熱圧着などの封着により密封し、個別の袋に切り離すよ
うにしているので、固形ばら物、粉体、粒体、液体、粘
ちょう物などの広範な商品の袋詰め作業を自動化するこ
とができる。この種の包装機の性能は、シートロールか
らの包装材料の供給機構、封着機構、切断機構など各種
の機構部を連続して駆動するとき、それらの間のタイミ
ングの調整をどの程度まで精度良く行なえるか否かにか
かっている。

（発明が解決しようとする問題点） このような従来の包装装置の駆動機構には、シール装置
が袋の天と次の袋の地になるシール部分の幅方向を所定
の長さだけ同時に封着してその中央を切断する間欠駆動
方式と、筒状シートの幅方向を封着するシール装置自体
は上下動せずに固定され、筒状シートをベルトなどの引
き出し定寸決め装置などで給送している回転駆動方式と
がある。前者の方式では熱板が直接にシートをつかんで
シートロールから引き出しているために、シートの材質
によっては、切断事故などが生じて連続包装作業が中断
するなどの問題があった。

他方、後者の回転駆動方式では前者の不都合を除去して
いるが、袋の幅方向での封着に要する時間だけシートの
給送が停止され、装色能率の点で限界があった。

本発明の目的は、このような従来技術の持つ問題点を解
消し−　゛、複数のサーボ モータにより一連の包装工程でシートを連続して処理し
て、包装工程を中断することなく効率良く実現できる包
装装置を提供しようとするものである。

更に本発明の目的は、始動時並びに一時停止後の運転再
開時において、正規のタイミングで運転が開始され、常
に円滑な包装動作が行われるようにすることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、フィルム状のシートロールから引き出
されたシートを筒状に形成し、そこに投入される物品を
密封して包装する包装装置において、前記シートロール
から筒状シートを所定の速度で送り出す第１のサーボモ
ータと、この第１のサーボモータに同期して動作しなが
ら縦方向接合部を封着する縦シール装置と、筒状シート
の横方向を封着して切断する横シール装置と、この横シ
ール装置を筒状シートの送り方向に等速移動させる第２
のサーボモータと、この第２のサーボモータと同期して
前記横シール装置のシール機構と切断機構とを所定のタ
イミングで繰り返し駆動させて前記筒状シートから袋を
形成する第３のサーボモータと、前記縦シール装置と横
シール装置との初期位置を記憶する記憶手段と、停止指
令を受けたとき縦シール装置と横シール装置との初期位
置を検出して前記各サーボモータを停止制御する制御手
段とを有することを特徴とする包装装置を提供できる。

更に本発明によれば、起動指令を受けたとき、前記縦シ
ール装置あるいは横シール装置のみを非同期に駆動して
動作タイミングのづれを解消してから同期運転に移行す
ることを特徴とする包装装置を提供できる。

（作用） 本発明では、筒状シートの縦方向接合部を封着するとと
もに、横シール装置を筒状シートと等速に移動させなが
ら横方向を封着して切断し、その後に横シール装置を袋
の縦幅に応じた初期位置に復帰させる一連の工程により
包装を行ない、サーボモータを正確にタイミング制御す
ることにより、個別に計量されて供給される商品に対し
て、包装工程を停止することなく効率良く袋内に密封し
て包装できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

第１図は、設定重量づつに計量された商品をボリエチレ
ン製の柔軟な袋に包装して連続処理する包装装置の一例
を模式的に示す斜視図で、第２図は、上記包装装置での
シートの加工処理過程を更に模式的に説明するための図
である。

包装装置１は、フレーム２の上部に設けられたコーン型
のシュート３を介して図示しない組合せ計量装置の重合
ホッパと接続され、電源、及び制御装置４、コンピュー
タ５を備えている。後部には、所定サイズのポリエチレ
ン族のフィルム状のシートロール６が交換自在に設けら
れ、そこから引き出されたシート７は、シュート３を介
して上方から設定サイクルで排出される組合せ計量され
た所定重量の物品８を収納するために、フォーマ−９に
より筒状シート１０に形成される。

筒状シート１０に対する送り装置１１は、縦シール装置
１２の所定距離下方に配置され、ともに第１のサーボモ
ータ１３からシャフト、伝達ベルト、リンク機構などを
介して筒状シート１０と所定の圧で接触し、それを所定
の速度で下方に送り出すとともにその速度に同期する速
度で縦シール装置１２を移動せしめ、その熱溶着作用を
有するシール機構により筒状シート１０の縦方向接合部
を封着している。この縦方向の封着動作は、シール機構
のシール可能長さに対応した縦シール装置１２のボック
スモーションによって繰り返されることで、筒状シート
】０の長さ方向を封着した袋が連続して形成される。

横シール装置１４は、縦シールされた筒状シート１０を
前後から挟んでそこに内挿されたヒータなどの熱により
幅方向に所定の長さだけ熱溶着するシール機構と、幅方
向の中央部分から筒状シート１０を切断するカッターと
を有している。また、この横シール装置１４は、上記シ
ール機構とカッターとを駆動する第３のサーボモータ１
５を含み、これらを全体として第２のサーボモータ１６
の回転力を変換して上下する昇降バー１７によって上下
方向、つまり筒状シート１０の送り方向で等速移動する
ものである。

なお、この横シール機構１４は後に詳述するように、物
品８を密封した所定サイズの袋１８の縦幅に応じた位置
まで所定のタイミングで復帰されるもので、このとき幅
方向のシール機構の動きは、所謂ボックスモーションと
なる。

第２図に基づいて、更に上記３つのサーボモータ１３．
１５．１６によるシートロール６から物品の包装に至る
工程制御について説明する。

上記第１のサーボモータ１３は、シートロール６からシ
ート７を一定速度で送り出すＡＣサーボモータである。

このシートロール６を軸方向で位置制御してトラッキン
グするシートトラッキング用のモータ２０により、上記
シート７はピンチローラ１９からフォーマ９に正確に位
置決めされて供給されている。そして、筒状シート１０
に形成されたシートをその両側の接合部で封着する縦シ
ール用のヒータを備えた縦シール装置１２が、このサー
ボモータ１３と同期する速度で下降しながら、所定のサ
イクルでシートを円筒に加工している。

また、第２のサーボモータ１６は、横シール装置１４を
シート送り速度に同期して下降させるためのＡＣサーボ
モータであり、横シール装置１４が筒状シート１０の横
方向を封着して切断する時間だけそれをシート送り速度
と等速で下降させ、所定の昇降ストロークで昇降制御用
のラック１７に沿って上昇させて、次のサイクルでの袋
１８の上端に対応する位置まで復帰させている。そして
横シール装置１４に設けた横シール用のヒータとナイフ
ユニットとは、上記第３のサーボモータ１５によって、
計量装置２１から投入される物品や、後に詳述する袋１
８の設定横幅に応じた開閉ストロークで、かつ所定のタ
イミングで開閉駆動される。なお、横シール装置１４の
上昇速度ｖ１は後に詳述する下降速度ｖ２より太きく（
Ｖｌ＞ｖ２）、速やもどしのサイクルを構成している。

２２はダンサ−・バーであり、これによりシート７の張
力を調整している。また、シート７に対して、アイマー
ク（Ｅｙｅ　Ｍａｒｋ）検出のためのセンサ２３と、プ
リンタ２４が近接して配置されている。アイマークは、
横シール装置１４で袋１８の口を閉じて切断する位置に
ついての基準信号を形成するもので、また、プリンタ２
４によりシート７の所定の位置に製造年月日などを刷込
んでいる。さらに、縦シール装置１２により長手方向の
接合部を封着しつつ投入される物品８が例えば粘看性を
有するものである場合に必要とされるバイブレータや、
計量装置２１から物品８の落下速度を加速するためのア
クセレータ２５、縦、横のシール装置１２．１４に接続
されるエア圧力発生器２６なども備えている。

第３図は、こうした構成の包装工程を含む上記包装装置
１を制御するコントローラの一例を示すブロック図で、
３つのサーボモータ１３，１５゜１６を含むシート給送
のタイミングを制御するコントローラ部３０と、袋１８
の縦、横のシールを行なうヒータ類のシーケンス制御を
行なうシーケンサ部３１とから構成されている。

コントローラ部３０は、コントロールパネル３４を有し
、それを介してプログラムローダ３２、ティーチングペ
ンダント３３などと接続可能に構成されている。つまり
ＣＰＵ基板で構成されるコントローラ３５に設定データ
を人力し、計量装置２１での計量動作を制御しつつそれ
ぞれＡＣサーボドライバ３６１，３６２，３６３を介し
てサーボモータ１３，１５．１６の位置及び速度の制御
を行ない、更に横シール装置１４ダンサ−・バー２２な
どのリミットスイッチ類からの情報３７を受は取って、
アクセレータ２５、プリンタ２４、及び横シール装置１
４のナイフ駆動部１４１と接続され、それらの駆動タイ
ミングを制御している。

シーケンサ部３１では、縦シール用のヒータＩ１１横シ
ール用のヒータＨ２，）１３の温度制御、シートトラッ
キング用のモータ２０のオン・オフ制御、エア圧力発生
器２６からの押付用の圧力制御、上記アクセレータ２５
のオン・オフ制御などを行なっている。そのためのマン
・マシンインタフェイスとして、ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ
３の温度設定を変更し、トラッキング用モータ２０の手
動操作を主として行なう操作スイッチ３８、シーケンサ
３９での制御シーケンスを表示し、変更し、その動作状
態のモニタを行なうグラフィックプログラマ４０、ミニ
プログラマ４１などがシーケンサ部３１と接続可能に構
成されている。

次に上記構成の包装装置１での包装工程を、第４図に示
す装置運転手順のフローと、第５図に示すモード設定操
作の基本フローを参照して説明する。

まず、ステップａでシーケンサ部３１の電源を投入し、
次にステップｂでコントローラ部３ｏの電源を投入する
。ステップＣでは、コントローラパネル３４のサーボ・
オン釦を押して、サーボモータ１３，１５．１６の電源
をオンにする。電源を立ち上げた時点でコントローラ部
３０が、各サーボモータ１３，１５．１６の停止位置を
把握していない場合には、通常はここで原点復帰操作が
行なわれる。このステップｄでの原点復帰は、Ｍ３．　
Ｍｌ、　Ｍｌの順に行なわれる。

サーボモータ１５、つまりＭ３は、筒状シートを挟んで
開閉動作する横シール装置１４を閉じる方向に動作させ
たときに、リミットスイッチなどで検出される原点位置
を基準にして原点が設定され、その位置を横シール装置
の準備位置と呼ぶ。

サーボモータ１６つまりＭｌは、筒状シートの８動と反
対に上昇した横シール装置１４が、リミットスイッチな
どで検出される原点位置に達したときのモータ位相を基
準にして原点が設定される。

サーボモータ１３つまりＭｌは、筒状シートの８動方向
を正転方向として、正転で回転させた縦シール装置１２
が、リミットスイッチなどで検出される原点位置に達し
たときのモータ位相を基準にして原点が設定される。コ
ントローラ３５は、動作条件を記憶しており、ステップ
ｅで必要であれば手動操作のステップｆに移行して、動
作条件の設定値を変更する。

この手！ｌｌＩ操作は、後に説明する手動モードを選択
して実行されるもので、このとき変更設定可能な条件は
、コントローラ部３０では、１分当りの袋の生産個数で
示される生産速度、袋の縦幅の寸法、同横幅の寸法、ア
イマークからシートの切断位置までの距離、横シール装
置の駆動、つまり筒状シートを幅方向に所定の長さだけ
封着するタイミンクに先行して計量装置２１に物品の投
入を要求するダンプリクエスト信号を出力するまでの時
間、およびアイマークからプリンタ２４で印字する位置
までの距離などである。なお、アイマークを用いない場
合には、あらかじめ設定された袋長さでシーク処理する
ことも可能である。また、シーケンサ部３１では、ヒー
タＨ１，Ｈ２，）１３の温度制御目標値、押付用のエア
圧力の制御目標値などである。こうした動作条件の変更
設定にあたっては、手動モードに切替えて、必要に応じ
て包装装置１の各部を手動で勅かし、動作チェックを行
なうことができる。

ステップｇでは、セミオートモードを選択して、試運転
が行なわれる。この試運転とは、実際に計量された物品
の袋詰めを行なう前に、空袋を作ってその袋の出来具合
をチェックするステップであり、これは必要に応じて実
行される。

ステップｈでは、オートモードが選択され、実際に計量
された物品を袋に入れて包装作業が行なわれる。運転中
にも、前記コントローラ部３０、シーケンサ部３１での
設定を変更することが出来るが、変更された条件で運転
を行なうときには、一旦サイクルを停止する。予定の数
だけ包装が終了し、あるいは別の事情で停止するときに
は、運転開始時と逆にまずサーボドライバ３６１〜３６
３の電源をオフし、その後にコントローラ部３０、シー
ケンサ部３１の電源を切る（ステップｉ〜ｋ）。

上記コントローラ部３０の主要な機能を実行する時には
、それに応じたモードが選択されなくてはならないが、
ここでは、第５図に示すモードフローに従って基本的な
操作について説明する。

電源を投入すると、コントローラ部３０は手動モードに
なり、手動操作が可能になる。この時、コントローラ部
３０では、各サーボモータがどの位置にあるかを把握し
ていないため、原点復帰モードを選択して各軸について
の原点位置を探すことが必要になる。原点復帰の完了後
に、手動モードを選択して包装装置の機構部の、例えば
シート位置の微調整などを行なう。エディツトモードは
、自動運転時の動作条件の設定、変更を行なうモードで
、前述の通り、同様のモード選択が自動モードからも可
能である。自動モードは、オートモードとセミオートモ
ードとがあり、運転中に異常が発生したときには、手動
モードを選択して手動操作によりその原因を除去する。

第６図は連続運転中の動作の一部を示したもので、横シ
ール装置１４の動作のほぼ１サイクルを含むものである
。該第６図中（ｂ）〜（ｄ）は、連続運転時における各
サーボモータＭｌ　、Ｍ２　、Ｍ３の動作パターンを示
しており、上記コントローラ部３０の外部入出力信号と
のタイミングの関係について、次に説明する。

同図（ａ）で、シート上のアイマークをセンサ２３が検
出すると、検出信号が送られて、サーボモータＭ１によ
るシート送り速度に規定されるタイミングＴｘｌ　、Ｔ
ｘ２に従って横シール装置１４とプリンタ２４が動作す
る。ｘｌ、ｘ２は、動作条件として設定された値と各モ
ータの加減速パラメータにより、シートの長さとして算
出される。

横シール装置１４は、アイマーク検出後のＴ　ｘ　１経
過してその原点位置から下降を始め、シート送り速度と
等速で所定の時間だけ下降を続けて横シール加工を終了
した、その後、停止して上昇にしり、原点位置に復帰す
るサイクルを有している。このサイクルでは横シール装
置１４がシート送り速度に達してから所定の時間後に、
シール機構とナイフとが閉じるようにサーボそ一タＭ３
が制御され、横シール装置１４が減速を始める直前にサ
ーボモータＭ３により袋の横幅に規定される広さになる
位置までシール機構とナイフとが開かれ、横シール装置
１４は筒状シートに対して相対的に上昇を開始する。

同図（ｆ）゛は、計量された物品のダンプリクエスト出
力で、次のサイクルでの横シール装置１４が閉じるタイ
ミングで物品が袋まで落下するように制御され、そのサ
イクルでのダンプ準備完了人力を確認してから出力され
ている。ダンプ準備完了人力がない場合には、自動モー
ドから抜けて停止する。

同図（ｈ）には、縦シール装置１２の開制御のタイミン
グを示している。縦シール装置１２は、機械停止時に閉
状態となっていると、シートが焼は付きを行すため、開
のタイミングで原点復帰させており、ここでは縦シール
装置１２はその原点位置に復帰しながらサーボモータＭ
１と機構的に連動して行なわれるボックスモーションに
より、筒状シートの長手方向の接合部を連続して封着し
て袋に形成している。

同図（ｊ）は、袋に日付などを印字するためのプリンタ
コマンド出力を示している。これは、アイマーク検出か
らサーボモータＭ１によりシートがＸ２だけ送られた時
に、プリンタ準備完了入力がオンしていれば出力される
。なお、自動運転中に２回続けてプリンタコマンドが出
力できないときには、サイクルを停止する。

前記第６図は自動運転中の動作の一部を示したもので、
横シール装置１４のほぼ１サイクル動作を含むものであ
るが、実際の運転においては始動時における縦シール装
置１２と横シール装置１４の動作に関して同期がとられ
る。また一時停止した後で運転再開する場合も同様であ
る。

以下、始動から同期運転に移行する迄の過程を第７図に
ついて説明する。なお図中（ｄ）は前記横シール装置の
全ての動作、即ち第６図（Ｃ）　、　（ｄ）　。

（ｅ）　、　（ｉ）のすべてを表わす。

コントロール部３０が始動されると、図中の初期動作Ａ
に移り、ダンプリクエストは出力されないままで、前記
第６図のサイクルが１サイクルだけ実行され、フィルム
送りは停止し、縦シール装置１２と、横シール装置１４
が共に開となって、０！備位置に復帰し、次の同期待の
期間Ｂに移行する。

この同期待の期間Ｂは、全てのタイミングを連続運転の
パターンに一致させる期間である。即ち、まず第１と第
２のダンプリクエスト信号が出力され、同期待期間終了
の少し前にシート送りモータＭ１が起動されてシート送
り速度に達した後、第′２のダンプリクエスト信号の立
上りから時間Ｔｄｓ後に縦シール装置１２、横シール装
置１４が同時に閉じ、以後同期運転に移行する。

包装動作を一時停止するときは、停止指令に応じて自動
的に停止動作りが行われる。まずダンプリクエストの出
力を禁止し、コントローラ部３０に記憶された原点位置
に基いて第３のサーボモータ１５と第２のサーボモータ
１６を原点位置に復帰させ、従って横シール装置１４を
準備位置に復帰させる。同様に第１のサーボモータ１３
も原点位置に復帰され、縦シール装置１２が準備位置に
復帰される。

更に図示の通り、運転停止後再起動した場合は、前記初
期動作Ａは省略され、直ちに前記Ｂと同様な同期待状態
Ｆを経て同期運転に移行する。

こうして、本発明の包装装置においては、３つのサーボ
モータＭｌ、Ｍ２．Ｍ３をそれぞれタイミングを取って
制御して、筒状に形成されるシートの送り速度に合わせ
て連続して袋を形成することができ、これらのサーボモ
ータによって縦シール、横シールを行なう封着機構は、
包装工程を中断することなく、精度良く設定された袋の
サイズに合わせて動作制御される。また、袋のサイズ設
定や、包装される物品の種類とは独立に、シール時間を
決定することができ、しかもシートの材料に応じて適切
なタイミングを持たせることで、確実な包装が可能にな
る。

この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施態様に
ついて説明したが、その好ましい実施態様の説明は、構
成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲に記載
された本発明の精神に反しない限りでの種々な変形、あ
るいはそれらを組み合わせたものに変更することができ
ることは明らかである。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明伊舎会寺暗によれば、各機
構部をサーボモータによりタイミング制御することでシ
ートを停止させることなく精度良い自動運転を可能とし
ており、そのための包装効率の良い包装装置を提供でき
、しかも連続して製法するときに袋やその内容物を痛め
ることなく、汎用性のある包装装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の包装装置を示す全体構成
図、第２図は、サーボモータにより制御されるシート加
工過程の概略を示す模式図、第３図は、包装装置の各機
構部を制御するコントローラを示すブロック構成図、第
４図は、同実施例での運転手順を示す流れ図、第５図は
、基本的なモード設定操作を示す流れ図、第６図は、連
続運転時の１サイクルのタイミングを示す図、第７図は
、起動、停止、再起動を含むタイミングを示す図である
。 １・・・包装装置、７・・・シート、８・・・物品、１
１・・・送り装置、１２・・・縦シール装置、１３・・
・第１のサーボモータ、１４・・・横シール装置、１５
・・・第３のサーボモータ、１６・・・第２のサーボモ
ータ、３０・・・コントローラ部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィルム状のシートロールから引き出されたシー
   トを筒状に形成し、そこに投入される物品を密封して包
   装する包装装置において、前記シートロールから筒状シ
   ートを所定の速度で送り出す第１のサーボモータと、こ
   の第１のサーボモータに同期して動作しながら縦方向接
   合部を封着する縦シール装置と、筒状シートの横方向を
   封着して切断する横シール装置と、この横シール装置を
   筒状シートの送り方向に等速移動させる第２のサーボモ
   ータと、この第２のサーボモータと同期して前記横シー
   ル装置のシール機構と切断機構とを所定のタイミングで
   繰り返し駆動させて前記筒状シートから袋を形成する第
   ３のサーボモータと、前記縦シール装置と横シール装置
   との初期位置を記憶する記憶手段と、停止指令を受けた
   とき縦シール装置と横シール装置との初期位置を検出し
   て前記各サーボモータを停止制御する制御手段とを有す
   ることを特徴とする包装装置。
2. （２）起動指令を受けたとき、前記縦シール装置あるい
   は横シール装置のみを非同期に駆動して動作タイミング
   のづれを解消してから同期運転に移行することを特徴と
   する前記特許請求の範囲第（１）項に記載の包装装置。