JP3051684B2

JP3051684B2 - 竪型充填包装機

Info

Publication number: JP3051684B2
Application number: JP8345690A
Authority: JP
Inventors: 浩井本; 謙次羽鳥; 秀一今井
Original assignee: Orihiro Engineering Co Ltd
Current assignee: Orihiro Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1996-12-25
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JPH10181703A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体あるいは粘体
等の充填物を筒状フィルムに投入し、その筒状フィルム
を熱シールすることで包装体を製造する竪型充填包装機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体あるいは粘体等の充填物を包
装する竪型充填包装機は、充填物が投入された筒状フィ
ルムを側方から押し潰しつつ回転するシゴキローラと、
シゴキローラの下方に配置された熱シール機構とを有
し、シゴキローラで筒状フィルムを挟みつつシゴキロー
ラを回転させて筒状フィルムを下方に送ることで筒状フ
ィルムに空充填部を形成し、この空充填部を熱シール機
構で熱シールして包装体を製造する構成となっている。
この種の竪型充填包装機では、充填量の一定化を図るた
め、シゴキローラの位置を上下させたり、あるいは定量
ポンプで充填物を投入すること等が一般的に実施されて
いるが、筒状フィルムの伸びのばらつき等の要因によ
り、満足される定量性は確保されていない。

【０００３】そこで、充填量の定量性を改善する目的
で、特開平５−７７８１３号公報には、シゴキローラと
熱シール機構との間に筒状フィルムの膨らみを規制する
成型板を設けた竪型充填包装機が開示されている。この
成型板は筒状フィルムを間において対向配置され、所定
の間隔を開けて閉じられる。そして、成型板を閉じた状
態で筒状フィルムに充填物を投入し、シゴキローラで筒
状フィルムを挟むことにより充填物を分離する。その
後、成型板を開くとともに、シゴキローラを回転させて
筒状フィルムを下方に送り、筒状フィルムに空充填部を
形成する。この空充填部が熱シール機構の間まで送られ
たら、熱シール機構により空充填部を熱シールおよび切
断し、包装体が得られる。このように、成型板で筒状フ
ィルムの膨らみを規制した状態で充填物を投入すること
で、筒状フィルムの形状が安定し、結果的に充填物の重
量も安定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、成型板
を有する竪型充填包装機であっても、充填ポンプの性能
や、充填物を作る工程に由来する充填物の物性（粘性や
比重等）の変化等、種々の要因によって、充填重量の精
度には数％程度のばらつきが生ずる。このばらつきは、
充填重量が少ない場合にはあまり大きな問題とはならな
いが、特に１袋に１０ｋｇ程度の充填物を充填する場合
には充填重量は数百ｇの幅でばらつき、製品の歩留りが
悪くなってしまう。

【０００５】そこで本発明は、充填重量のばらつきをよ
り小さくし、包装体の歩留りを向上させる竪型充填包装
機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の竪型充填包装機は、充填物が投入される筒状フ
ィルムを間において対向移動可能に配置され、前記筒状
フィルムを側方から押し潰しつつ下方に送るシゴキロー
ラと、前記シゴキローラの下方に配置され、前記筒状フ
ィルムを幅方向に熱シールおよび切断する熱シール機構
と、前記シゴキローラと前記熱シール機構との間に前記
筒状フィルムを間において対向移動可能に配置され、前
記充填物が投入された筒状フィルムを側方から押える一
対の成型板とを有し、前記成型板は、前記熱シール機構
で切断されることによって得られた包装体の重量の測定
結果に基づいて、前記筒状フィルムを押えたときの間隔
が制御される。

【０００７】上記のとおり構成された本発明では、充填
物が投入された筒状フィルムを成型板で押えた状態でシ
ゴキローラが閉じられ、これにより充填物が分割され
る。このままシゴキローラを回転させて筒状フィルムを
下方に送ると、筒状フィルムには空充填部が形成され、
この部分を熱シール機構で熱シールおよび切断すること
で、包装体が得られる。得られた包装体の重量は、例え
ば公知の重量測定装置等で測定され、その測定結果に基
づいて、筒状フィルムを押えたときの成型板の間隔が制
御される。その結果、包装体の重量が連続生産の間に生
じる種々の要因により変動してきた場合であっても、そ
の変動に応じて包装体の重量が制御される。

【０００８】また、前記成型板は、その移動方向と平行
に移動可能に設けられたシリンダ支持板に固定されたシ
リンダによって駆動され、シリンダ支持板の位置を制御
する構成としてもよい。これにより、成型板の移動量を
制御するのではなく、その支持位置を制御することで、
成型板の間隔が制御される。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００１０】図１は、本発明の竪型充填包装機の一実施
形態の概略構成を示す側面図である。また、図２は、図
１に示した竪型充填包装機の成型機構の平面図であり、
一部を断面で示している。

【００１１】図１において、筒状フィルム１は、シート
状のフィルムを製袋ガイド（不図示）によって筒状と
し、その合せ面を縦シール機（不図示）で熱シールする
ことによって形成されたもので、その中空部には、充填
物２を投入するための投入パイプ１０が配置される。図
１では、筒状フィルム１の下端が後述する熱シール機構
２０で予め熱シールされている状態を示している。

【００１２】投入パイプ１０の下方には、矢印Ａのよう
に対向移動して筒状フィルム１を押し潰す一対のシゴキ
ローラ１１が、筒状フィルム１を間において対向配置さ
れている。さらにシゴキローラ１１は回転可能に設けら
れ、筒状フィルム１を押し潰した状態で回転すること
で、筒状フィルム１を下方に送り、筒状フィルム１に空
充填部１ａを形成する。なお、シゴキローラ１１の上方
にも、シゴキローラ１１と同期して回転して筒状フィル
ム１を送るフィルム送りローラ（不図示）が配置されて
いる。筒状フィルム１は、シゴキローラ１１が開いてい
るときにはフィルム送りローラによって送られ、シゴキ
ローラ１１が閉じているときにはフィルム送りローラお
よびシゴキローラ１１によって送られる。

【００１３】シゴキローラ１１の下方には、筒状フィル
ム１を幅方向に熱シールおよび切断する熱シール機構２
０が、シゴキローラ１１と所定の間隔をあけて配置され
る。熱シール機構２０は、筒状フィルム１を間において
対向配置されたヒーターバー２１と受け部材２２とを有
し、それぞれ駆動手段（不図示）により筒状フィルム１
の送り方向と垂直な方向すなわち水平方向に対向移動さ
れる。

【００１４】ヒーターバー２１は電熱ヒータ等の加熱手
段（不図示）を内蔵しており、受け部材２２はヒーター
バー２１に対して進退可能に設けられたカッタ２３を内
蔵している。受け部材２２のヒーターバー２１と対向す
る面には、加熱手段の駆動により半溶融状態となった筒
状フィルム１が受け部材２２に付着するのを防止するた
め、シリコーンゴムが張り付けられている。ヒーターバ
ー２１の、カッタ２３と対向する部位には、カッタ２３
が前進した際にカッタ２３が侵入する溝が形成されてい
る。

【００１５】これらヒーターバー２１と受け部材２２と
で筒状フィルム１を挟んで加圧し、加熱手段を駆動させ
ることで、筒状フィルム１がその幅方向に熱シールされ
る。その後、カッタ２３を前進させることで、熱シール
された部分が切断される。

【００１６】シゴキローラ１１と熱シール機構２０との
間には、充填物２が投入された筒状フィルム１の膨らみ
を規制するための成型機構３０が配置されている。成型
機構３０は、筒状フィルム１を側方から挟むために筒状
フィルム１を間において対向配置された一対の成型板３
３ａ，３３ｂや、成型板３３ａ，３３ｂの駆動や位置を
調整のための種々の部材で構成される。

【００１７】以下に、成型機構３０について図１および
図２を参照して説明する。

【００１８】フレーム３１は、この成型機構３０全体を
支持する部材であり、床面等に設置されている。フレー
ム３１には、水平面内において互いに平行に配置された
２本の支持板ガイド４１が固定され、これら支持板ガイ
ド４１に、２つのシリンダ支持板３２ａ，３２ｂが摺動
自在に支持されている。

【００１９】各シリンダ支持板３２ａ，３２ｂにはそれ
ぞれ、シリンダ３９ａ，３９ｂがそのロッドを対向させ
て固定されており、各シリンダ３９ａ，３９ｂのロッド
には連結部材を介して成型板３３ａ，３３ｂが固定され
ている。各成型板３３ａ，３３ｂは筒状フィルム１を間
において互いに平行に配置された板状の部材である。２
つのシリンダ３９ａ，３９ｂを同時に駆動させることで
各成型板３３ａ，３３ｂが前進して筒状フィルム１を側
方から挟み、これによって筒状フィルム１の膨らみが規
制される。

【００２０】また、フレーム３１には、支持板ガイド４
１と平行に配置され、フレーム３１よりも内側の部分に
ねじ山が形成されたねじ軸３７が、各シリンダ支持板３
２ａ，３２ｂに対応してそれぞれ２つずつ回転自在に軸
支されている。各ねじ軸３７のねじ山の部分は、それぞ
れシリンダ支持板３２ａ，３２ｂに設けられた遊動ナッ
ト３８に螺合している。

【００２１】さらに、フレーム３１の両側方にはそれぞ
れ回転軸３６ａ，３６ｂが軸支されており、各回転軸３
６ａ，３６ｂの回転はウォームギア３５を介してねじ軸
３７に伝達される構成となっている。回転軸３６ａ，３
６ｂを回転させてねじ軸３７を回転させると、シリンダ
支持板３２ａ，３２ｂが支持板ガイド４１に沿って移動
され、成型板３３ａ，３３ｂの間隔が調整可能となって
いる。この間隔を調整することにより、充填物２が充填
された筒状フィルム１を成型板３３ａ，３３ｂで挟んだ
ときの筒状フィルム１の厚みが調整され、結果的に、充
填物２の充填重量が調整される。

【００２２】一方の回転軸３６ａには、成型板制御部４
３からのパルス信号によって回転されるサーボモータ３
４が連結されており、このサーボモータ３４を回転させ
ることにより一方の成型板３３ａの位置が調整可能であ
る。重量測定器４４は、は、熱シール機構２０で熱シー
ルおよび切断されることによって得られた包装体の重量
を測定し、その測定結果と予め決められた重量（基準重
量）との差に応じたパルス信号を出力するもので、成型
板制御部４３は、重量測定器４４からの出力に基づいて
にサーボモータ３４にパルス信号を出力し、サーボモー
タ３４を所定の回転数だけ回転させることによって成型
板３３ａの位置を制御する。重量測定器４４は、充填包
装機の傾向制御用に市販されている重量測定装置を用い
ることもできる。

【００２３】他方の回転軸３６ｂにはハンドル４２が固
定されており、他方の成型板３３ｂの位置は、このハン
ドル４２を回転させることによって、手動で調整可能で
ある。

【００２４】次に、本実施形態の竪型充填包装機の動作
について、図３および図４を参照しつつ説明する。

【００２５】まず、図３（ａ）に示すように、シゴキロ
ーラ１１、成型板３３ａ，３３ｂおよび熱シール機構２
０を開いた状態で、投入パイプ１０から筒状フィルム１
内に充填物２を投入する。

【００２６】充填物２の投入が終了したら、図３（ｂ）
に示すように、成型板３３ａ，３３ｂを前進させて筒状
フィルム１を側方から挟み、その状態で、図３（ｃ）に
示すように、シゴキローラ１１を閉じて筒状フィルム１
を側方から押し潰す。これにより、充填物２が分割され
るが、このとき、筒状フィル１は側方の膨らみが成型板
３３ａ，３３ｂによって規制されているので、筒状フィ
ルム１の形状はほぼ一定となり、結果的に、分割される
充填物２の量がほぼ一定となる。

【００２７】次いで、図３（ｄ）に示すように成型板３
３ａ，３３ｂを開く。その後、図４（ｅ）に示すよう
に、シゴキローラ１１を回転させて筒状フィルム１を下
方に送り、筒状フィルム１に空充填部１ａを形成する。

【００２８】そして、空充填部１ａの下端部が熱シール
機構２０の間に達したら、図４（ｆ）に示すように、熱
シール機構２０を閉じて筒状フィルム１の熱シールおよ
び切断を行い、図４（ｇ）に示すように、シゴキローラ
１１および熱シール機構２０を開く。以上の一連の動作
を繰り返すことで、包装体５が連続して生産される。

【００２９】このように、成型板３３ａ，３３ｂで筒状
フィルム１を挟んだ状態で、シゴキローラ１１で充填物
２を分割することによって、筒状フィルム１の形状が安
定し、結果的に包装体５の重量が安定する。しかし、実
際には、投入される充填物２の粘性や比重といった物性
は常に一定ではなく、筒状フィルム１への投入状況は連
続生産の間に変動している。また、充填物２を投入する
ためのポンプの性能によっても、筒状フィルム１への投
入状況は変動する。筒状フィルム１への投入状況が変動
すると、充填物２の投入時に成型板３３ａ，３３ｂで規
制していない部分の筒状フィルム１の伸びにばらつきが
生じ、包装体５の重量を変動させる要因となる。また、
充填物２の比重が変動すると、筒状フィルム１の形状が
一定であっても、包装体５の重量が変動してしまう。

【００３０】そこで、本実施形態では、生産された包装
体５の重量を測定し、その測定結果に基づいて、包装体
５の重量が基準重量になるように、サーボモータ３４を
制御して成型板３３ａの位置を変えることによって、包
装体５の重量の安定性を向上させている。以下に、サー
ボモータ３４の制御手順の一例について説明する。

【００３１】包装動作に先立ち、重量測定器４４に、図
５に示すように、基準重量Ｗ０、製品仕様上の上限値Ｗ
１Ｕ、製品仕様上の下限値Ｗ１Ｌ、許容誤差の上限値Ｗ
２Ｕおよび許容誤差の下限値Ｗ２Ｌを設定しておく。許
容誤差とは、サーボモータ３４を駆動するか否かの判断
基準となる値であり、この許容誤差の上限値Ｗ２Ｕと下
限値Ｗ２Ｌとの間の範囲である許容誤差範囲は、製品仕
様上の上限値Ｗ１Ｕと下限値Ｗ１Ｌとの間の範囲である
製品仕様上の誤差範囲の中に含まれる。

【００３２】重量測定器４４は、包装体５の重量が測定
されたら、過去の所定回数分の重量の平均値を求める。
この所定回数は、重量測定器４４に予め設定されていて
もよいし、操作者が設定できるようにしてもよい。重量
の平均値が求められたら、基準重量Ｗ０から平均値を減
算する。この減算値が許容誤差範囲内に収まっていれ
ば、重量測定器４４は成型板制御部４３に対して何も出
力しない。従って、サーボモータ３４は駆動されず、各
成型板３３ａ，３３ｂの位置関係はそのままで上述した
包装動作が行われる。

【００３３】上記減算値が許容誤差範囲から外れていた
場合には、重量測定器４４は成型板制御部４３にパルス
信号を出力し、成型板制御部４３は、そのパルス信号に
基づいてサーボモータ３４を回転させ、一方のシリンダ
支持板３２ａの位置を制御する。この際、減算値がプラ
スの値であるとき、すなわち平均値が基準重量Ｗ０より
も大きいときには、重量測定器４４は、シリンダ支持板
３２ａを他方のシリンダ支持板３２ｂに対して前進させ
る方向にサーボモータ３４を回転させるような信号を出
力する。これにより、成型板３３ａ，３３ｂを閉じたと
きの両者の間隔が小さくなり、次回の包装動作で得られ
る包装体５の重量が小さくなる。逆に、減算値がマイナ
スの値であるとき、すなわち平均値が基準重量Ｗ０より
も小さいときには、重量測定器４４は、シリンダ支持板
３２ａを他方のシリンダ支持板３２ｂに対して後退させ
る方向にサーボモータ３４を回転させるような信号を出
力する。これにより、成型板３３ａ，３３ｂを閉じたと
きの両者の間隔が大きくなり、次回の包装動作で得られ
る包装体５の重量が大きくなる。

【００３４】ここで、サーボモータ３４の回転数に対す
るシリンダ支持板３２ａの移動量は、ウォームギア３５
の減速比およびねじ軸３７のピッチから予め分かってお
り、また、シリンダ支持板３２ａの移動量に対する包装
体５の重量の変化量は、成型板３３ａと筒状フィルム１
との接触面積および充填物２の比重からおおよそ求める
ことができる。これらの関係から、サーボモータ３４の
単位回転数当たりの包装体５の重量のおおよその変化量
が分かる。従って、サーボモータ３４の回転数に対する
包装体５の重量の変化の割合を成型板制御部４３に設定
しておけば、サーボモータ３４の回転数は上記減算値に
基づいて決定することができる。また、１回の制御での
サーボモータ３４の回転数を予め決めておき、上記減算
値の正負に応じて、サーボモータの３４回転方向のみを
制御してもよい。

【００３５】そして、１つの包装体５が生産される度に
上述した処理を行うことで、包装体５の重量が常に許容
誤差範囲内に収まるように成型板３３ａの位置が制御さ
れるので、包装体５を連続生産している間に充填物２の
比重が変動したり、筒状フィルム１の伸びが生じた場合
であっても、包装体５の重量のばらつきをより小さくす
ることができる。

【００３６】また、成型板３３ａの駆動にはシリンダ３
９ａを用い、そのシリンダ３９ａを支持するシリンダ支
持板３２ａの位置を制御することによって成型板３３
ａ，３３ｂの間隔を制御しているので、成型板３３ａ，
３３ｂの間隔の制御を成型板３３ａ，３３ｂの開閉動作
の制御とは独立して行うことができる。従って、成型板
制御部４３は、１回の包装動作毎に成型板３３ａの移動
量を制御するのではなく、必要に応じてシリンダ支持板
３２ａの位置を制御するだけで、筒状フィルム１を挟ん
だときの成型板３３ａ，３３ｂの間隔を容易に制御する
ことができる。

【００３７】本実施形態では、一方のシリンダ支持板３
２ａの位置が制御可能に成型機構３０を構成した例を示
したが、両方のシリンダ支持板３２ａ，３２ｂの位置を
制御可能に構成してもよい。また、シリンダ３９ａ，３
９ｂのストロークが制御可能な場合には、シリンダ支持
板３２ａ，３２ｂは固定しておき、シリンダ３９ａ，３
９ｂのストロークそのものを制御するように構成しても
よい。

【００３８】

【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。

【００３９】本実施例では、図１および図２に示した竪
型充填包装機を用いて、液状の充填物を充填包装した。
その包装体５の基準重量Ｗ０は１６２００ｇであり、製
品仕様上の下限値Ｗ１Ｌを１６１３０ｇ、上限値Ｗ１Ｕ
を１６３８０ｇとした。また、シリンダ支持板３２ａの
位置を移動させるか否かの基準となる重量（許容誤差）
は、下限値Ｗ２Ｌを１６１７０ｇ、上限値Ｗ２Ｕを１６
２５０ｇとした。成型板３３ａ，３３ｂは、幅が４００
ｍｍ、高さが２３０ｍｍのものを用い、成型板３３ａ，
３３ｂが筒状フィルム１を挟むときには成型板３３ａ，
３３ｂの全面が筒状フィルム１に接触するものとして、
サーボモータ３４の回転数に対する包装体５の重量の変
化の割合を成型板制御部４３に設定した。

【００４０】以上の条件に従って、過去１０個分の重量
の平均値に基づいてサーボモータ３４を制御しつつ、２
１５個の包装体５を製造した。その結果、全ての包装体
５の重量の平均値は１６２０２．５ｇ、標準偏差は５
３．３ｇとなった。本実施例では、基準重量Ｗ０に対す
る仕様上の下限の幅が７０ｇと小さいため、仕様の下限
よりも少ない重量となったものが５個あったが、重量の
ばらつきを±１％の範囲内に抑えることができ、十分に
満足する結果が得られた。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、包装体の
重量の測定結果に基づいて成型板の間隔を制御すること
で、包装体の連続生産の間に充填物の物性や投入状況に
変動があった場合でも、重量のばらつきの小さい包装体
を生産し、包装体の歩留りを向上させることができる。

【００４２】また、成型板の駆動にはシリンダを用い、
そのシリンダを支持するシリンダ支持板の位置を制御す
ることによって成型板の間隔を制御することで、成型板
の間隔の制御を成型板の開閉動作の制御とは独立して、
容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の竪型充填包装機の一実施形態の概略構
成を示す側面図である。

【図２】図１に示した竪型充填包装機の平面図である。

【図３】図１に示した竪型充填包装機の動作を説明する
ための図である。

【図４】図１に示した竪型充填包装機の動作を説明する
ための図である。

【図５】包装体の基準重量に対する製品仕様上の誤差範
囲および許容誤差範囲の関係を示す図である。

【符号の説明】

１筒状フィルム１ａ空充填部２充填物５包装体１０投入パイプ１１シゴキローラ２０熱シール機構３０成型機構３１フレーム３２ａ，３２ｂシリンダ支持板３３ａ，３３ｂ成型板３４サーボモータ３５ウォームギア３６ａ，３６ｂ回転軸３７ねじ軸３８遊動ナット３９ａ，３９ｂシリンダ４１支持板ガイド４４重量測定器４５成型板制御部４６成型板ガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−77813（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−154201（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65B 9/12 B65B 57/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充填物が投入される筒状フィルムを間に
おいて対向移動可能に配置され、前記筒状フィルムを側
方から押し潰しつつ下方に送るシゴキローラと、前記シゴキローラの下方に配置され、前記筒状フィルム
を幅方向に熱シールおよび切断する熱シール機構と、前記シゴキローラと前記熱シール機構との間に前記筒状
フィルムを間において対向移動可能に配置され、前記充
填物が投入された筒状フィルムを側方から押える一対の
成型板とを有し、前記成型板は、前記熱シール機構で切断されることによ
って得られた包装体の重量の測定結果に基づいて、前記
筒状フィルムを押えたときの間隔が制御される竪型充填
包装機。
【請求項２】前記成型板はシリンダによって駆動さ
れ、前記シリンダは前記成型板の移動方向と平行に移動
可能に設けられたシリンダ支持板に固定され、前記シリ
ンダ支持板の位置を制御することで前記成型板の間隔が
制御される請求項１に記載の竪型充填包装機。