JP2009067468A - センターシール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成を採ると共に組み立てが容易に行なえ、かつ、熱伝導効率がよいセンターシール装置を提供すること
【解決手段】 筒状フィルムのフィルム重合端を両側から挟み込む一対の円筒状のセンターシーラ３１と、そのセンターシーラの内部空間内に配置された赤外線ヒータ３５と、を備える。センターシーラは、側周面がシール面３１ａとなる天板部３１ｃと、その円板部の裏面側に一体に設けられた筒状部３１ｄと、を有する。内部空間は、円板部と前記筒状部で囲まれた空間であり、筒状部の内周面並びに円板部の裏面の所定部位には、赤外線吸収膜を塗布する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、製袋充填包装機における、回転式のセンターシール装置に関するものである。

包装機の一形態であるピロー包装機は、以下のような構成を備えている。まず、原反ロールに巻き取られた帯状フィルムを連続して製袋器に供給し、その製袋器を通過させる際に筒状に製袋された筒状フィルムを形成する。また、この製袋器の上流側には被包装物搬送供給装置を配置し、その被包装物搬送供給装置から所定間隔毎に搬送される被包装物が、製袋器内に供給される。これにより、被包装物が製袋器内を通過すると、筒状フィルム内に所定間隔毎に収納されることになり、その被包装物は筒状フィルムとともに搬送される。そして、その搬送方向に沿って、センターシール装置並びにエンドシール装置が配置されている。センターシール装置は、筒状フィルムのフィルム重合端をシールするものである。エンドシール装置は、筒状フィルムを進行方向横方向（前後の被包装物が存在していない部分）にシールするとともに、カットすることで、先端の被包装物が収納された筒状フィルムの部分を後続の筒状フィルムから分離し、包装体を製造するようになる。

上記のセンターシール装置には、バー式（固定された直方体状の一対のバーシーラで筒状フィルムのフィルム重合端を挟み込む）と、回転式（一対のローラで筒状フィルムのフィルム重合端を挟み込む）とがあるが、包装用フィルムとバーシーラ面の滑り性等の特性からバー式のセンターシール装置は使用できないことがある。このような場合には、バーシーラに比べ包装用フィルムとの接触面積が小さい回転式のセンターシール装置を使用している。

この回転式のセンターシール装置は、電熱線からなる鋳込みヒータからの熱をセンターシーラ(ローラ)に与えて加熱を行い、接着を行っている。しかし、回転式のセンターシール装置は、空気電熱方式によりセンターシーラの加熱を行っているため、熱効率が良くないという問題がある。これに対し鋳込みヒータとセンターシーラとの間にスラストブッシュを介してセンターシーラを直接的に加熱するようにしたエンドシール装置がある（特許文献１）。
特開２００３−９５２２４

しかしながら、上述した従来の装置では、以下に示す問題がある。すなわち、特許文献１に示す構造からなる鋳込みヒータを用いた回転シール装置では、鋳込みヒータを内蔵するヒータブロックとセンターシーラとの対向面の表面積を増加させるために、両者の対向面の形状を複雑にしたものが多く、またヒータブロック及びセンターシーラとの隙間を極力なくすために部品に高い加工精度が要求され、加工が煩雑であると共に部品はとても高価なものとなってしまう。そして、センターシール装置の組付調整においては、ヒータブロックとセンターシーラとの隙間が均一となるように高精度な隙間調整を行う必要があり、その作業が繁雑であると共に、隙間が適切に設定できない場合には、効率よく熱伝導がされないばかりか、ヒータブロックとセンターシーラとが接触してしまうおそれもある。

さらに、特許文献１のような従来の回転式のセンターシール装置においては、熱電対を発熱体に取り付けている為、センターシーラの温度を測定することができず、表示されている温度と実際のセンターシーラのシール面温度には誤差が生じてしまう。この誤差も必ずしも一定ではなく状況によって変化するものであり、センターシーラの実際の温度を推定することは困難である。その結果、シールへの影響を避けることができず、シール不良や外観不良等の問題が発生してしまう。

更に、横ピロー包装機には、被包装品をフィルムに乗せて包装する包装機がある。この包装機におけるセンタ−シール装置は、ヒータブロックの下側にセンターシーラが位置する構造となり、熱対流が期待できない。発熱体の上側より熱が逃げてしまい、センターシーラに対しヒータブロックの熱を効率よく伝熱することができない。

本発明は、簡単な構成を採ると共に組み立てが容易に行なえ、かつ、熱伝導効率がよいセンターシール装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係るセンターシール装置は、（１）連続して供給される帯状フィルムを筒状に形成する手段と、その筒状に形成された筒状フィルムの重合端にシールを施すセンターシール装置と、そのセンターシール装置の下流側に配設され、前記筒状フィルムの幅方向にシール・カットを施すエンドシール装置とを備えた自動包装機に用いられる前記センターシール装置であって、前記重合端を両側から挟み込む一対の円筒状のセンターシーラと、そのセンターシーラの内部空間内に配置された赤外線ヒータと、を備え、前記センターシーラは、側周面がシール面となる円板部と、その円板部の裏面側に一体に設けられた筒状部と、を有し、前記内部空間は、前記円板部と前記筒状部で囲まれた空間であり、前記筒状部の内周面並びに前記円板部の裏面の所定部位には、赤外線吸収膜が塗布されるようにした。円板部は、実施形態では天板部３１ｃに対応する。筒状部は、実施形態では円筒部３１ｄに対応する。筒状部は、実施の形態のように必ずしもキレイな円筒にする必要はない。

赤外線ヒーターは距離があまり関係がないため、従来のようにヒートシーラの内面形状や、鋳込みヒータを内蔵するブロック形状を複雑にする必要が無く、簡単な構造のセンターシーラとすることができる。更に、赤外線ヒータとヒートシーラの相対位置関係もさほど高精度に位置決めする必要もなく、また、上記のように距離にあまり関係がないのでセンターシーラの内部空間を従来に比べて広く採ることができる。よって、加工精度も比較的ラフにできると共に、組み立て精度も要求されないので、センターシール装置を簡単に製造・組み立てすることができる。

（２）前記筒状部の内周面は、凹凸及びまたは溝部を形成するとよい。溝の方向は問わない。係る構成にすると、内周面の表面積が広くなり、赤外線ヒータから発する熱の吸収効率が高くなるので、効率の良い加熱（熱シール）を行なうことができる。この凹凸及びまたは溝部を形成する部位は、筒状部の内周面に限ることはなく、円板部の裏面側に形成しても良い。

（３）筒状部の開口部位側には、金属製の反射板を配置するとよい。このようにすると、赤外線ヒータから筒状部の開口部側に向けて放射された赤外線が、その反射板で反射されて戻され、センターシーラに至る。これにより、開口部側に逃げていく赤外線（熱）は反射板で反射されてセンターシーラに至るので、センターシーラの加熱に利用でき、より加熱の効率が良くなる。（４）この反射板は、例えば、ステンレス板或いはアルミ板から形成することができる。

（５）前記円板部の表面に、温度センサを設けることができる。このようにすると、センターシーラ（シール面）の温度を直接測定でき、よりきめ細かい温調制御が行なえる。また、センターシーラの温度を測定する為の熱電対をセンターシーラシール面近傍に取り付けた。これによりセンターシーラの温度を正確に測定し、温度制御をすることが可能となる。表示温度と実際のセンターシーラ表面温度に差が無いため、従来の測定誤差に起因するシール不良、外観不良等を無くすことができる。この温度センサの設置位置は、できるだけ外周縁近傍（シール面近く）に位置するとよい。（６）温度センサは、例えば熱電対とすることができる。もちろん他のセンサを用いても良い。

（７）赤外線ヒータは、例えば線状のシーズヒータであり、そのシーズヒータをコイル状に形成することができる。コイルのターン数は任意であり、１ターンも含む。

熱対流が期待できない場合であっても、本発明の回転式のセンターシール装置は、赤外線を主な伝熱方式としているため、効率の良い熱の享受を行なうことができる。すなわち、赤外線ヒータの下方に円板部が配置されるような場合でも、本発明では、精度を落とすことなくセンターシーラを加熱することができる。

そして、本発明のセンターシール装置は、赤外線ヒーターの熱により、センターシーラの加熱を行うようにした伝熱方式である。よって、安定した温度制御を行うことができ、安定して確実にシールすることができる。

図１から図８は、本発明の好適な一実施の形態を示している。本実施の形態のセンターシール装置が実装されるピロー包装機１０は、包装機本体１１と、その包装機本体１１に対して帯状の包装フィルムを連続して供給するフィルム供給装置１２と、包装機本体１１の上流側に配置され、その包装機本体１１に対して被包装物１３を所定間隔毎に供給する被包装物搬送供給装置１４とを備えている。

フィルム供給装置１２は、帯状フィルム１５をロール状に巻き取った原反ロール１６に対し、図示省略する駆動モータ（サーボモータ等の速度制御可能なモータ）の出力を連係し、原反ロール１６の回転速度を適宜制御しながら一定速度で包装機本体１１に供給する。また、図示省略しているが、原反ロール１６から包装機本体１１に至る所定位置に各種のローラを配置し、原反ロール１６から送り出された帯状フィルム１５は、そのローラに掛け渡されることで、所定の経路を通って包装機本体１１に導かれる。もちろん、本発明では、必ずしも原反ロール１６に駆動モータを連係する必要はなく、包装フィルムの搬送経路上にフィードローラを設け、引き出すようにしても良い。

被包装物搬送供給装置１４は、前後に配置されたスプロケット１７（図では、進行方向前方のみ記載）と、その複数のスプロケット１７に掛け渡されたエンドレスチェーン１８と、そのエンドレスチェーン１８に所定ピッチ毎に取り付けられた複数の押送フィンガー１９とにより構成される。これにより、被包装物１３の後面に押送フィンガー１９が突き当たると、押送フィンガー１９の移動に伴い、被包装物１３も前進移動する。

包装機本体１１は、供給される帯状フィルム１５を筒状フィルム２１に整袋する製袋器２０と、その製袋器２０の下流側に配置されたセンターシール装置２５と、そのセンターシール装置２５の下流側に配置され、筒状フィルム２１を搬送するベルトコンベア２３と、ベルトコンベア２３の下流側に配置されたエンドシール装置３０と、エンドシール装置３０の下流側に配置された搬出コンベア２６と、を備えている。

製袋器２０は、フィルム供給装置１２から連続して供給される帯状フィルム１５を通過させることで、帯状フィルム１５の両側端縁部１５ａ同士を接触（重合）させるとともに、筒状となった筒状フィルム２１に整袋するものである。また、被包装物搬送供給装置１４から包装機本体１１に対して順次供給される被包装物１３は、製袋器２０内に挿入される。これにより、製袋器２０に供給された被包装物１３は、筒状フィルム２１内に所定間隔ごとに配置されることになる。

センターシール装置２５は、筒状フィルム２１のフィルム重合端２１ａ（筒状に製袋された帯状フィルム１５の両側端縁部１５ａを重ね合わせた部分）をシールする。このセンターシール装置２５は、図２に示すように、筒状フィルム２１の進行方向両側に一対のセンターシーラ２５ａを配置し、そのセンターシーラ２５ａにて筒状フィルム２１のフィルム重合端２１ａを両側から挟み込み加熱することで熱シールするものである。

エンドシール装置３０は、筒状フィルム２１に対し、進行方向と直交する方向、つまり、横断する方向にシールすると共にカットするものである。そのシール・カットするフィルム部位は、前後の被包装物１３の間の所定位置である。これにより、エンドシール装置３０を通過することで、筒状フィルム２１の先頭部分は、後続から分離され、包装体２７が製造される。

図示の例では、エンドシール装置３０は、筒状フィルム２１を挟んで上下に対向配置されるトップシーラ３０ａ，３０ｂを備え、そのトップシーラ３０ａ，３０ｂのシール面３０ａ′，３０ｂ′を対向させた状態を保持しながらそれぞれを所定の軌跡で公転移動させるように構成されたいわゆるボックスモーションタイプの装置であるが、上下に配置された一対の回転軸にそれぞれトップシーラを取付け、両トップシーラがその回転軸を中心に回転する回転式など、各種のタイプがある。

上述したように、センターシール装置２５は、筒状フィルム２１のフィルム重合端２１ａを所定の圧力で挟み込むとともに加熱するための一対の円盤状のセンターシーラ３１を備える。このセンターシーラ３１は、その外周面上方が径方向外側に突出するシール面３１ａとなり、一対のシール面３１ａ間に筒状フィルム２１のフィルム重合端２１ａが挿入され、そこで加圧・加熱される。このセンターシーラ３１の具体的な構造は、中心側のボス部３１ｂと、そのボス部３１ｂと一体的に径方向外側に向けて延びる円板状の天板部（円板部）３１ｃと、その天板部３１ｃの外周縁近傍のやや内側に一体的に下方に向けて延びる筒状部たる円筒部３１ｄと、を備えている。天板部３１ｃの外周縁がシール面３１ａとなる。円筒部３１ｄは、下方が開口しており、これにより、円筒部３１ｄの内側には、天板部３１ｃと円筒部３１ｄとにより区切られた凹部空間３１ｅが形成される。

センターシーラ３１のボス部３１ｂには、回転軸３２が連結され、この回転軸３２が上下２カ所にて軸受け部３３を介して筐体３４に回転可能に軸受け支持される。また、回転軸３２の上方所定位置には、第１傘歯車３５が連結される。一方、筐体３４の天面に連係された軸受け部４２に軸受け支持される棒状の回転棒４１の両端にそれぞれ第２傘歯車３６を一体に形成すると共に、その第２傘歯車３６と上記の第１傘歯車３５とを、噛み合わさせる。

また、回転棒４１の軸方向中央部位には、第１歯車３７が一体に形成されている。この第１歯車３７と噛み合う第２歯車３８は、駆動モータ４０の出力軸３９の先端に連結されている。これにより、駆動モータ４０が回転駆動すると、その回転力が、出力軸３９→第２歯車３８→第１歯車３７→回転棒４１→第２傘歯車３６→第１傘歯車３５→回転軸３２と伝わり、その回転軸３２の上端に連結されたセンターシーラ３１が回転する。

一方、センターシーラ３１の凹部空間３１ｅ内には、赤外線ヒータ４５を配置している。この赤外線ヒータ４５として、本実施形態では、シーズヒータを用いている。このシーズヒーターは、比較的容易に曲げることができるので、凹部空間３１ｅの寸法形状に合わせて、コイル状に２巻している。もちろん、本発明では、シーズヒータに限ることはなく、各種の赤外線ヒータを用いることができる。

凹部空間３１ｅの内周面、つまり、円筒部３１ｄの内周面並びに天板部３１ｃの下面に、赤外線吸収膜４６を塗布する。これにより、赤外線ヒータ４５から放射された熱は、赤外線吸収膜４６に吸収され、センターシーラが加熱される。更に、円筒部３１ｄの内周面は、ネジ溝を切り、表面積を広くし、赤外線ヒータ４５から発する熱の吸収効率を高くしている。なお、本実施形態では、ネジ溝を切ることで表面積を広くしたが、円筒部３１ｄの円周方向に沿って形成される無端状の溝を複数本（多数本）設けても良いし、溝の方向を上下方向に延びるようにしても良く、さらには、円筒部３１ｄの内周面の表面に適宜の凹凸を設けるなど、各種の構造を採ることができる。

さらに本実施形態では、センターシーラ３１の下方開口部をほぼ閉塞するように、金属製の反射板４８を設けている。この反射板４８は、例えば、ステンレスや、アルミなどを用いることができる。これにより、赤外線ヒータ４５から放射された熱のうち、開口部側に放射されたものは、その反射板４８より反射され、センターシーラ３１の凹部空間３１ｅの表面に至り、赤外線吸収膜４６にて吸収される。よって、赤外線ヒータ４５から四方に向けて放射された赤外線は、直接または反射後に赤外線吸収膜４６に吸収されることになり、放射された熱を効率よくセンターシーラ３１の加熱に利用できる。

このように、赤外線ヒータ４５から放射された熱（赤外線）を吸収する方式としたため、熱対流が期待できない場合であっても、効率の良い熱の享受を行うことができる。つまり、本実施形態では、センターシール装置を筒状フィルムの下側に配置しているが、上下反転し、筒状フィルムの上側にセンターシール装置を配置する（筒状フィルムのフィルム重合端が上側に位置する）ようにした場合、従来の鋳込みヒータを内蔵するヒートブロックから熱対流を利用してセンターシーラを加熱するようにした場合には、その多くはセンターシーラが存在しない上方空間側に逃げてしまって効率が悪くなるが、本実施形態では係る問題はなく、下側に設置したものと同等の性能を発揮できる。

さらに本実施形態では、図５に示すように、センターシーラ３１の天板部３１ｃの上面に溝３１ｆを設けると共に、その溝３１ｆに熱電対５０を設置する。この熱電対５０の設置位置は、天板部３１ｃの外周縁近傍、つまり、シール面３１ａの近傍としている。これによりセンターシーラ３１の温度を正確に測定し、温度制御することが可能である。これにより、表示温度と実際のセンターシーラのシール面３１ａの表面温度に差が無くなるので、従来の測定誤差に起因するシール不良や外観不良等を招くことを加給的に抑制できる。

なお、熱電対５０に接続されるリード配線５１は、回転軸３２の内部に通し、回転軸３２の下端から外部に導くとともに、スリップリングを用いて外部装置と導通を図るようにしている。

図９は、本実施形態のセンターシール装置と、従来の鋳込みヒータを用い、熱対流による空気伝熱を利用した加熱方法を採ったセンターシール装置とにおける、立ち上がり時の温度特性を示している。この例では、設定温度を２００°とし、本実施形態の赤外線伝熱方式はシーズヒーター（ヒーター容量４００Ｗ）を用い、比較例である空気伝熱方式は鋳込みヒーター（ヒーター容量５００Ｗ）を用いた。温調制御箇所は、シーラの表面温度とした。

本実施形態の方が、昇温効率が高く早く設定温度に達することがわかる。設定温度である２００°近辺での温度変化が、本実施形態の方が緩やかになるが、これは、オーバーシュートを抑制できるためである。つまり、本実施形態では、直接シーラの表面温度を測定し、それをフィードバックして温調制御を行なうようにしたため、オーバーシュートの発生を加給的に抑えることができる。従って、温調制御パラメータを更に変更・調整することで当該緩やかさを更に改善することができる。

本発明が実装させるピロー包装機の一例を示す図である。 そのピロー包装機のセンターシール装置付近を示す概略斜視図である。 本発明に係るセンターシール装置の一実施形態の正面図である。 本発明に係るセンターシール装置の一実施形態の側面図である。 本発明に係るセンターシール装置の一実施形態の平面図である。 図４におけるＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係るセンターシール装置の一実施形態の斜視図である。 センターシーラ部分を示す断面図（センターシーラが図３〜図７の状態から９０°回転した状態）である。 本発明の効果を説明する図である。

符号の説明

１０ ピロー包装機
１１ 包装機本体
１２ フィルム供給装置
１３ 被包装物
１４ 被包装物搬送供給装置
２１ 筒状フィルム
２１ａ フィルム重合端
２５ センターシール装置
３０ エンドシール装置
３１ センターシーラ
３１ａ シール面
３１ｃ 天板部
３１ｅ 凹部空間
３０ 赤外線吸収膜
４６ 赤外線吸収膜
４８ 反射板

Claims (7)

1. 連続して供給される帯状フィルムを筒状に形成する手段と、その筒状に形成された筒状フィルムの重合端にシールを施すセンターシール装置と、そのセンターシール装置の下流側に配設され、前記筒状フィルムの幅方向にシール・カットを施すエンドシール装置とを備えた自動包装機に用いられる前記センターシール装置であって、
   前記重合端を両側から挟み込む一対の円筒状のセンターシーラと、
   そのセンターシーラの内部空間内に配置された赤外線ヒータと、
   前記センターシーラを回転させる駆動機構と、
   を備え、
   前記センターシーラは、側周面がシール面となる円板部と、その円板部の裏面側に一体に設けられた筒状部と、を有し、
   前記内部空間は、前記円板部と前記筒状部で囲まれた空間であり、
   前記筒状部の内周面並びに前記円板部の裏面の所定部位には、赤外線吸収膜が塗布されたことを特徴とするセンターシール装置。
2. 前記筒状部の内周面は、凹凸及びまたは溝部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のセンターシール装置。
3. 前記筒状部の開口部位側には、金属製の反射板を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のセンターシール装置。
4. 前記反射板は、ステンレス板或いはアルミ板から形成したことを特徴とする請求項３に記載のセンターシール装置。
5. 前記円板部の表面に、温度センサを設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のセンターシール装置。
6. 前記温度センサは、熱電対であることを特徴とする請求項５に記載のセンターシール装置。
7. 前記赤外線ヒータは、線状のシーズヒータであり、そのシーズヒータをコイル状に形成したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のセンターシール装置。

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