(57)【要約】【課題】トグルリンクにかかる負荷を軽減して、部品交換の頻度を減らし、装置の信頼性を高めることができると共に、容器頂部の外面を傷つけることなく、成形不良の発生を防止して安定的に容器頂部をシールすることができる容器頂部シール装置を提供すること。【解決手段】トグル機構により両側が開閉する一対のシールジョー２１，２２を備えた容器頂部シール装置８であって、一対のシールジョー２１，２２は、先行して全閉状態となる先行シールジョー２１と、先行シールジョー２１が全閉状態となった後に先行シールジョー２１に当接する後追シールジョー２２とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トグル機構により両側が開閉する一対のシールジョーを備えた容器頂部シール装置であって、
前記一対のシールジョーは、先行して全閉状態となる先行シールジョーと、該先行シールジョーが全閉状態となった後に先行シールジョーに当接する後追シールジョーとからなることを特徴とする容器頂部シール装置。
【請求項２】
トグル機構が、シールジョーを備えた水平移動部材及び垂直移動部材がトグルリンクで連結され、垂直移動部材の昇降によりシールジョーが開閉する機構であることを特徴とする請求項１に記載の容器頂部シール装置。
【請求項３】
先行シールジョー側のトグルリンクが、先行シールジョーが全閉状態となった時に垂直移動部材に対して直角となるよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の容器頂部シール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器頂部シール装置に関し、詳しくは、切妻屋根形状容器の頂部（上縁リブ）をシールする装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、切妻屋根形状容器の頂部をシールする装置としては、固定ジョーと、固定ジョーに、これの左側より、内容物充填容器の切妻屋根形状頂部に形成された上縁シール部を介して押圧される可動ジョーと、可動ジョーが取り付けられかつ左右方向にのびた水平ロッド挿通孔を有する左右動自在な可動ホルダと、可動ホルダの左方に配置され、かつテーパ部を有する垂直昇降ロッドと、左端に取付けられたローラがテーパ部に当接するように復帰ばねによって左向きに付勢されかつ右端がロッド挿通孔に通されてその右方に突出している水平進退ロッドと、ロッド挿通孔の右端開口縁部に係合しうるように進退ロッドの突出端に設けられている係合部材と、ロッド挿通孔の左端開口縁部より左方に位置するように進退ロッドの左右中間に設けられているばね受けと、進退ロッドにはめられてロッド挿通孔の左端開口縁部とばね受けの間に介在されている押圧ばねとよりなる容器頂部密封装置（特許文献１参照。）や、上縁リブ付切妻屋根形状密封容器を製造する包装機械であって、胴部をホルダで保持し、切妻屋根形状に折畳まれるべき頂部をホルダから上方に突出させた状態で容器を、圧着ステーションを経由して搬送する容器搬送コンベヤが備わっている包装機械において、圧着ステーションにおける容器頂部移動経路を挟んでその両側に、一対の圧着部材が配置され、両圧着部材に、頂部のリブとなるべき上端部を圧着する一対の垂直面と、これらの下端に上端がそれぞれ連なりかつ所定の切妻屋根形状に折畳まれた頂部の屋根面と合致する一対の下向き傾斜面とがそれぞれ形成されている、容器頂部密封装置（特許文献２参照。）等が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７４５１４１号公報
【特許文献２】特開平４−２７９４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示される容器頂部密封装置は、一対のシールジョーの一方が固定式で内側位置に固定されているため、シールジョー間に挿入する前段階で、容器頂部を十分に収縮させておく必要があり、また、シールジョー間で容器頂部外面及び固定側シールジョーが接触して移動することから、容器頂部外面に傷がつき、場合によっては容器頂部が変形して成形不良が発生する（例えば、特許文献２の図６参照。）という問題があった。
【０００５】
また、上記特許文献２に示される容器頂部密封装置は、上記のような容器に関する問題点を解決することができるものの、部品の磨耗が激しく、比較的頻繁に部品を交換する必要があるという装置側の問題があった。すなわち、全閉状態で大きなシール力（通常１０００〜２０００ｋｇｆ）を必要とするシール装置の駆動リンクはトグル機構等による増力機構が一般的に組み込まれているが、この部分はＰＶ値（Ｐ：面圧とＶ：速度との積）が大きいため、ブッシュ、ピン等のリンク要素の磨耗が激しく、これによるガタが生じ、この部分のガタはシール性に大きく影響するので、結果的に短期間（およそ半年から１年）での部品交換が必要となっていた。他方、部品の耐久性を向上させるために、ピン、ブッシュ等をサイズアップすることも考えられるが、この場合、装置が大型化し、非常に整備性が悪くなるため好ましくない。
【０００６】
本発明の課題は、トグルリンクにかかる負荷を軽減して、部品交換の頻度を減らし、装置の信頼性を高めることができると共に、容器頂部の外面を傷つけることなく、成形不良の発生を防止して安定的に容器頂部をシールすることができる容器頂部シール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、両側が開閉する一対のシールジョーを備えた容器頂部シール装置において、一方のシールジョーを他方のシールジョーよりも先に全閉状態にし、他方のシールジョーを全閉状態で停止した一方のシールジョーに対して当接させ、容器頂部をシールするというように、それぞれのシールジョーの動作に変化を与えることにより、先行シールジョー側のピン、ブッシュ等のリンク要素にかかる負荷が大幅に軽減されると共に、後追シールジョー側のリンク要素にかかる負荷も従来の両開型のシールジョーに比して軽減され、さらには、容器頂部の外面を傷つけることなく、成形不良も防止することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。本発明は、片開型のシールジョー（特許文献１）及び両開型のシールジョー（特許文献２）の両者のメリットを享受しつつ、デメリットを排除したものである。
【０００８】
すなわち本発明は、（１）トグル機構により両側が開閉する一対のシールジョーを備えた容器頂部シール装置であって、前記一対のシールジョーは、先行して全閉状態となる先行シールジョーと、該先行シールジョーが全閉状態となった後に先行シールジョーに当接する後追シールジョーとからなることを特徴とする容器頂部シール装置に関する。
【０００９】
また本発明は、（２）トグル機構が、シールジョーを備えた水平移動部材及び垂直移動部材がトグルリンクで連結され、垂直移動部材の昇降によりシールジョーが開閉する機構であることを特徴とする上記（１）に記載の容器頂部シール装置に関する。
【００１０】
さらに本発明は、（３）先行シールジョー側のトグルリンクが、先行シールジョーが全閉状態となった時に垂直移動部材に対して直角となるよう構成されていることを特徴とする上記（２）に記載の容器頂部シール装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の容器頂部シール装置によれば、トグルリンクにかかる負荷を軽減して、部品交換の頻度を減らし、装置の信頼性を高めることができると共に、容器頂部の外面を傷つけることなく、成形不良の発生を防止して安定的に容器頂部をシールすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の容器頂部シール装置としては、トグル機構により両側が開閉する一対のシールジョーを備え、一対のシールジョーは、先行して全閉状態となる先行シールジョーと、先行シールジョーが全閉状態となった後に先行シールジョーに当接する後追シールジョーとからなる装置であれば特に制限されるものではなく、本発明の装置は、切妻屋根形状容器の頂部（上縁リブ）のシールに用いられる。切妻屋根形状容器としては、具体的に、牛乳、ジュース、お酒などの飲料パック等を挙げることができ、傾斜した屋根部には口栓を備えていてもよい。
【００１３】
本発明の装置における一対のシールジョーは、両側のシールジョーが開閉するものであり、容器頂部がシールジョーの間に進入しシール所定位置に搬送されるまでの間は、シールジョーの間は十分な空間が形成され、容器頂部がシールジョーに触れることがないので、容器頂部外面の傷つきを防止することができると共に、容器頂部の変形を防いで成形不良を防止することができる。
【００１４】
また、一対のシールジョーは、先行シールジョー及び後追シールジョーからなり、先行シールジョーが全閉状態になった後に後追シールジョーが先行シールジョーに当接する。例えば、先行シールジョーが後追シールジョーより先に閉動作を開始するように制御することができ、また、同時に閉動作を開始して、後追シールジョーの移動速度を先行シールジョーに比して遅く制御することができるが、制御が容易なことから、先行シールジョーが後追シールジョーと同時に閉動作を開始して、後追シールジョーの移動速度を先行シールジョーに比して遅く制御することが好ましい。先行シールジョーが全閉状態になった後に後追シールジョーが先行シールジョーに当接することにより、トグルリンクにかかる負荷が軽減され、部品交換の頻度を減らし、装置の信頼性を高めることができる。また、装置部品にかかる負荷が軽減されるので、小さな部品を用いることが可能となり、装置の小型化を図ることも可能となる。また、全閉状態から開状態にする際には、後追シールジョーが先行シールジョーより先に開動作を開始するように制御することが好ましい。これにより、先行シールジョー側のトグルリンクへの負担がより軽減される。
【００１５】
一対のシールジョーの開閉機構には、トグル機構が用いられる。トグル機構は、トグルリンクを１又は２以上備え、大きなシール力を発生させる機構であり、例えば、シールジョーを備えた水平移動部材及び垂直移動部材がトグルリンクで連結され、垂直移動部材の昇降によりシールジョーが開閉する機構を挙げることができる。本発明においては、先行シールジョーが全閉状態となった時、先行シールジョー側のトグルリンクが垂直移動部材に対して直角となるよう構成されていることが好ましい。このような構成であることにより、後追シールジョーが当接してシールする際にトグルリンクに余計な負荷がかからず、リンク部品の磨耗が実質的にほとんど発生しない程度までトグルリンクにかかる負荷を軽減することができる。例えば、トグルリンクが垂直ロッドに直角（水平状態）でなく傾斜していると、シールジョー同士の当接時、垂直移動部材が移動する垂直方向に力がかかりトグルリンクにも大きな負荷がかかる（大きなＰＶ値が発生する）ので、リンク部品の磨耗の原因となるが、これを抑制することができる。なお、具体的に、このようなトグル機構としては、トグルリンクを１つ用いるものが後述する実施例に示され、トグルリンクを２つ用いるものが、例えば特開平４−２７９４０７号公報に示されている。
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
【００１７】
まず、本発明の容器頂部シール装置により処理される容器を説明する。図１０に示すように、本発明の装置により処理される容器１１は、水平横断面正方形の胴部１２と、平坦に折畳まれて閉じられている底部１３と、切妻屋根形状に折畳まれて閉じられている頂部１４とからなり、頂部１４には、上縁リブ１５及び傾斜屋根面１６が形成されている。かかる容器１１は、紙主体積層材製のものであり、その内外両面に熱可塑性合成樹脂フィルムがコーティングされている。また、図９に示されるような、傾斜屋根面１６に口栓１７が設けられている容器も本発明の容器頂部シール装置によって処理される。
【００１８】
図１は、本発明の容器頂部シール装置が搭載される充填包装機の全体図である。図１に示すように、本発明の容器頂部シール装置８が搭載される充填包装機は、上流側（図面上右側）から順に、容器供給装置１と、口栓装着装置２と、容器殺菌装置３と、容器底部成形装置５と、搬送コンベア６と、充填装置７と、本発明の容器頂部シール装置８とを備え、容器底部成形装置５、搬送コンベア６、充填装置７、及び本発明の容器頂部シール装置８は、無菌チャンバー４内に設けられている。なお、口栓装着装置２は、図９に示すような口栓が設けられた容器を成形する場合のみ搭載され、牛乳パックのような口栓のない容器の場合は省略される。
【００１９】
以下、図２〜図５を参照して、本発明の容器頂部シール装置８の一例を説明する。図２は、容器頂部シール装置の垂直横断面図であり、図３は、容器頂部シール装置の折畳み動作及び圧着動作を説明するための平面図であり、図４は、容器頂部シール装置及び搬送コンベアの動作曲線図であり、図５は、容器頂部シール装置の圧着動作の説明図である。本実施例は、充填包装機の搬送コンベア６が一列の場合の例であり、搬送コンベア６の左右両側にジョー２１、２２の駆動機構が設けられている。
【００２０】
図２に示すように、容器頂部シール装置８は、容器１１をシールステーションで停止するように順次搬送する搬送コンベヤと、シールステーションにおける頂部搬送経路を挟んでその左右両側に配置されている一対のシールジョー２１，２２とを備えている。搬送コンベヤは、左右の水平エンドレスチェーン３１と、これらに取付けられている多数の容器ホルダ３２と、ホルダ３２に保持された容器１１の底を受けて案内するレール３３とを備えている。ホルダ３２は、左右のチェーン３１に２つずつ取付けられた４つの横断面Ｌ字状垂直片３４で構成され、容器１１の胴部１２上端部より上方の部分を上方に突出させて保持する。
【００２１】
図３に示すように、シールステーションの上流側には、上縁リブ１５が進行方向に形成されるように折畳む一対の折畳みガイド２４が配置され、下流側には、一対の開閉自在な冷却部材２５が配置されている。なお、図示しないが、折畳みガイド２４の上流側には、容器１１の頂部１４を切妻屋根形状に折畳むために折り癖を付けるブレーカと、折り癖の付けられた頂部１４の上縁リブ１５に熱風を吹付けて熱可塑性合成樹脂フィルムを加熱溶融させるためのヒータが配置されている。
【００２２】
図２に示すように、シールジョー２１，２２は、リンク機構（トグル機構）４５によって開閉される。リンク機構４５は、先端にシールジョー２１，２２を備えた水平ロッド４１ａ，４１ｂ及び垂直ロッド４２ａ，４２ｂがリンク４３ａ，４３ｂにより連結され、垂直ロッド４２ａ，４２ｂの昇降（上下動）により、シールジョー２１，２２が開閉する。図面上右側に位置する垂直ロッド４２ａの下端は、先行昇降ロッド４４ａの上端に連結され、図面上左側に位置する垂直ロッド４２ｂの下端は、圧着力調節機構６１を介して後追昇降ロッド４４ｂの上端に連結されている。すなわち、リンク機構は、昇降ロッド４４ａ，４４ｂが下降することにより、水平ロッド４１ａ，４１ｂが内側に移動して閉状態になるよう構成されている。圧着力調節機構６１は、垂直ロッド４２ｂの下端に連結された上方突出耳６２を有するシリンダ６３と、シリンダ６３に内蔵されかつシリンダ底壁を貫通させたピストンロッド６４を有するピストン６５と、ピストン６５とシリンダ底壁の間に介在されている圧縮バネ６６とからなる。
【００２３】
以下、容器１１の頂部（上縁リブ）をシールする際の本発明の容器頂部シール装置８の動作について説明する。図４（ａ）は本発明の容器頂部シール装置の先行シールジョーの動作曲線図であり、図４（ｂ）は本発明の容器頂部シール装置の後追シールジョーの動作曲線図であり、図４（ｃ）は本発明の容器頂部シール装置の搬送コンベアの動作曲線図である。また、図５（ａ）は本発明の容器頂部シール装置のシールジョーが開状態を示す図であり、図５（ｂ）は本発明の容器頂部シール装置のシールジョーが閉状態を示す図である。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、シールジョー２１，２２が両側に開いている状態で、搬送コンベヤ６を駆動させ、容器１１をシールステーションまで搬送する。このとき、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、搬送コンベヤ６の移動が停止する少し前にシールジョー２１，２２が内方向への移動を開始する。先行シールジョー２１がまず全閉状態となり、この後、後追シールジョー２２が、全閉状態となった先行シールジョー２１に対して、容器１１の上縁リブ１５を介して当接し、上端リブ１５がシールされる。このとき、図５（ｂ）に示すように、先行シールジョー２１は、全閉状態で、そのトグルリンク４３ａが先行垂直ロッド４２ａと直角（水平ロッド４１ａと一直線）になり、他方、後追シールジョーは、全閉状態で、そのトグルリンク４３ｂが後追垂直ロッド４２ｂの直角方向から若干の角度（図面上α）を有する状態となる。
【００２５】
本発明の容器頂部シール装置８は、上記のように作動するので、先行シールジョー側では、リンク部品の磨耗が実質的にほとんど発生しない程度までトグルリンクにかかる負荷が軽減され、また、後追シールジョー側でも、先行シールジョー２１が停止した状態であるので、両開型の従来のシールジョーに比較して先行シールジョーから受ける衝撃が軽減され、トグルリンクにかかる負荷が軽減する。これにより、トグルリンクの不具合によるシール不良の発生が防止され、装置への信頼性も向上する。
【００２６】
次に、本発明の容器頂部シール装置の他の実施例を示す。本実施例は、充填包装機の搬送コンベア６を二列とし、頂部１４の傾斜屋根面１６に口栓１７が装着された容器１１の頂部をシールする場合の例である。図６は、容器頂部シール装置の平面図であり、図７は、容器頂部シール装置の垂直横断面図（図６のＡ−Ａ断面図）であり、図８は、容器頂部シール装置の垂直横断面図（図６のＢ−Ｂ断面図）であり、図９は、容器頂部シール装置の圧着動作を説明するための拡大正面図である。なお、図面上、片側の搬送コンベア６については図示を省略しているが、中心線Ｄを挟んで左右両側に二列の搬送コンベア６が設けられている。
【００２７】
図６〜図９に示すように、本実施例においては、搬送コンベア６を二列とし、片側の搬送コンベア６の左右両側にジョー２１、２２の駆動機構を設けることができないため、搬送コンベア６の一方側にジョー２１、２２の駆動機構をまとめて設けている。図７及び図８に示すように、先行シールジョー２１及び後追シールジョー２２の駆動機構は独立している。図７に示すように、先行シールジョー２１側のリンク機構は、先行昇降ロッド４４ａが下降することにより、水平ロッド４１ａが装置外側（図面上左側）に移動して先行シールジョー２１が閉状態になるよう構成され、また、図８に示すように、後追シールジョー２２側のリンク機構は、後追昇降ロッド４４ｂが下降することにより、水平ロッド４１ｂが装置内側（図面上右側）に移動して後追シールジョー２２が閉状態になるよう構成されている。なお、図７は、先行シールジョー２１が全閉状態になる直前の状態を示しており、全閉状態では、そのトグルリンク４３ａは垂直ロッド４２ａと直角（水平ロッド４１ａと一直線）となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の容器頂部シール装置が搭載される充填包装機の全体図である。
【図２】本発明の容器頂部シール装置の垂直横断面図である。
【図３】本発明の容器頂部シール装置の折畳み動作及び圧着動作を説明するための平面図である。
【図４】本発明の容器頂部シール装置及び搬送コンベアの動作曲線図であり、図４（ａ）は容器頂部シール装置の先行シールジョーの動作曲線図であり、図４（ｂ）は容器頂部シール装置の後追シールジョーの動作曲線図であり、図４（ｃ）は搬送コンベアの動作曲線図である。
【図５】本発明の容器頂部シール装置の圧着動作の説明図である。
【図６】本発明の容器頂部シール装置の平面図である。
【図７】本発明の容器頂部シール装置の垂直横断面図（図６のＡ−Ａ断面図）である。
【図８】本発明の容器頂部シール装置の垂直横断面図（図６のＢ−Ｂ断面図）である。
【図９】本発明の容器頂部シール装置の圧着動作を説明するための拡大正面図である。
【図１０】頂部圧着シール前の容器の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１      容器供給装置
２      口栓装着装置
３      容器殺菌装置
４      無菌チャンバー
５      容器底部成形装置
６      搬送コンベア
７      充填装置
８      容器頂部シール装置
１１    容器
１２    胴部
１３    底部
１４    頂部
１５    上縁リブ
１６    傾斜屋根面
１７    口栓
２１    先行シールジョー
２２    後追シールジョー
２４    折畳みガイド
２５    冷却部材
３１    エンドレスチェーン
３２    容器ホルダ
３３    レール
３４    横断面Ｌ字状垂直片
４１ａ  先行水平ロッド
４１ｂ  後追水平ロッド
４２ａ  先行垂直ロッド
４２ｂ  後追垂直ロッド
４３ａ  先行トグルリンク
４３ｂ  後追トグルリンク
４４ａ  先行昇降ロッド
４４ｂ  後追昇降ロッド
４５    リンク機構
５１    水平支持部材
５２    上支持部材
５３    下支持部材
６１    圧着力調節機構
６２    上方突出耳
６３    シリンダ
６４    ピストンロッド
６５    ピストン
６６    圧縮バネ
７０    取付部材
７１    連結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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