(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に蓋を被せ、容器本体と蓋をシールして密封容器とする充填包装機械であって、
容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填する充填装置と、
充填装置から移載されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋を供給する蓋供給装置と、
蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置と、
成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部にヒートシールして密封容器とするシール作用面と、容器本体が載置されている容器台を昇降させるカム機構を有し、容器台の上死点で容器本体上の成形蓋とシール作用面とが圧接するように構成された昇降手段と、前記蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器の容器台を前記上死点まで上昇させることのない容器台下降制御機構とを具備したシール装置と、
を備えた連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項２】
蓋検出装置が、搬送されてきた容器を検出するための一対の光電センサと、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていない容器を検出するためのレーザーセンサとを具備していることを特徴とする請求項１記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項３】
シール装置の昇降手段が、容器台を押し上げるスプリングを備え、シール時にスプリングの付勢力により、容器本体上の成形蓋とシール作用面とを圧接させることを特徴とする請求項１又は２記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項４】
シール装置の昇降手段が、下支持板に固定された載置台と、載置台上方に昇降自在に取付けられた容器台を備え、前記載置台は、下支持板に固定される固定板と、固定板の上方に設けられた案内筒と、固定板に垂下状に設けられた筒状ブラケットとを有し、前記容器台は、容器を載置する容器載置板と、容器載置板の上面に設けられ容器載置板上の容器を位置決めする容器ホルダと、容器載置板に垂下状に設けられている筒状スカート部とを有し、前記案内筒内には、案内筒内を昇降自在に摺動しうる昇降体が設けられ、前記容器台の筒状スカート部は、載置台の案内筒の外面に摺動可能に設けられ、昇降体上端と容器載置板下面の間には容器台を下側から支えるスプリングが設けられ、載置台の案内筒には長穴が設けられ、該長穴に対応する昇降体の位置には軸が取付けられ、この軸の先端にはカムフォロアが設けられており、シール装置の下支持板外方に設けられているカムによってカムフォロアが誘導され、カムフォロアの動作により案内筒内の昇降体が昇降動作するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項５】
シール装置の容器台下降制御機構が、スプリングの付勢力による容器台の押し上げに抗って、容器台を引き下げ制御するための流体圧シリンダを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項６】
シール装置の容器台下降制御機構が、容器載置板下面中央部に垂下状に取り付けられ、昇降体の中央部を、昇降体に対して摺動自在に貫通するように伸びている昇降規制ロッドの下端部に設けられている断面逆Ｔ字状の被規制部材と、載置台の筒状ブラケットにシリンダロッドが上に向くように取り付けられている流体圧シリンダと、シリンダロッド先端に設けられている略Ｃ字状規制部材とを備え、シリンダロッドが退入した状態を保持するように制御することにより、前記規制部材によって被規制部材を介して容器台の上昇が規制されることを特徴とする請求項５記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項７】
流体圧シリンダがエアシリンダであることを特徴とする請求項５又は６記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項８】
シール装置が、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向を軸の中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーンを備えたシール装置であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【請求項９】
成形蓋が、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか記載の連続ロータリー式充填包装機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に蓋供給装置により成形蓋を被せ、容器本体と蓋をヒートシールして密封容器とする連続ロータリー式充填包装機械に関し、より詳しくは、蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器内の液体とシール装置の作用面との接触を回避させ、次工程に搬送させる機構を有する連続ロータリー式充填包装機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に蓋供給装置により合成樹脂製成形蓋を被せ、容器本体と蓋を超音波シールして密封容器とする充填シール装置としては、容器本体に内容物を充填し、内容物が充填された容器本体に蓋を被せ、容器本体と蓋をシールして密封容器とする充填包装機械であって、合成樹脂製有底筒状容器本体を充填装置に供給する容器供給装置と、供給された容器本体に内容物を充填する充填装置と、シート状蓋材から、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋を成形する一次蓋冷間成形装置と、内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋を供給する蓋供給装置と、成形蓋を容器本体の上端開口部にシールして密封容器とするシール装置と、一次蓋冷間成形装置で成形された密封容器の蓋を最終蓋形状に成形する二次蓋成形装置とを備えた充填包装機械（例えば、特許文献１及び２参照）が提案されている。【０００３】
その他、超音波充填シール装置に関し、シール作用面を有する超音波ホーンを用いて、容器本体に容器構成部品をシールする方法であって、容器本体および容器構成部品の被シール部同士を重ね合わせた状態で、同被シール部をシール作用面で加圧し、シール作用面に、加圧方向と平行する軸を中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる容器超音波シール方法（例えば、特許文献３参照）や、また、超音波シールに用いられる、上端開口周縁にフランジ部を有する合成樹脂製の容器本体と、天板部及び該天板部周縁から垂下状に設けられたスカート部を有し、該天板部が前記容器本体のフランジ部上面にヒートシールされる容器蓋とを備え、前記フランジ部の外縁上端に第１切欠部を有する包装用容器（例えば、特許文献４参照）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４３５０８号公報
【特許文献２】特開２００５−３４３５０７号公報
【特許文献３】ＷＯ２００２／０７２４２６
【特許文献４】ＷＯ２００６／０９８２３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に蓋供給装置により成形蓋を被せ、容器本体と蓋をヒートシールして密封容器とする連続ロータリー式充填包装機械において、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないことに起因するシール不良の発生を大幅に低減させるシール装置を備えた連続ロータリー式充填包装機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物１２５ｍｌが充填された容器本体に蓋供給装置により成形蓋を被せ、容器本体と蓋を超音波シールして密封容器とする、１時間あたり３３０００本の充填を可能にする高生産能力の連続ロータリー式充填包装機械を開発したが、数万本〜数十万本に１本の割合でシール不良の製品が見いだされた。そして、かかるシール不良の原因の一つが、容器本体に成形蓋が載置されていない場合に、シール装置でシールをすると、シール作用面に充填内容物である液体が付着する場合があり、シール作用面に液体が付着した場合に、シール装置の熱で液体が乾燥してできた付着物であることがわかった。さらに清掃しない限り付着物は完全に除去されずに残存するため、非衛生的であり、また異物として混入するおそれがあることがわかった。また、シール装置が超音波シール装置、特に、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向を軸の中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーンを備えたシール装置である場合、回転振動子である超音波ホーンの作用面と成形蓋表面の間に液体が存在することにより、ホーンの作用面と成形蓋表面の間で滑りが発生し、成形蓋に回転振動が十分伝わらず、成形蓋裏面と容器本体との間での発熱が減衰してシール不良になることを見いだした。さらに、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋が容器本体に正常に載置されていない場合に、載置のズレに伴い発生する蓋本体周縁部直下のシール不良も見いだされた。そこで、蓋供給装置の下流側に蓋検出装置を配設し、該蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器台上の容器を、シール作用面に圧接させるまで上昇させることのない容器台下降制御機構を設け、シール作用面との接触を回避させ、次工程に搬送させることにより、上記のシール不良が大幅に改善されることを見いだし、本発明を完成するに至った。【０００７】
すなわち本発明は、（１）容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に蓋を被せ、容器本体と蓋をシールして密封容器とする充填包装機械であって、容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填する充填装置と、充填装置から移載されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋を供給する蓋供給装置と、蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置と、成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部にヒートシールして密封容器とするシール作用面と、容器本体が載置されている容器台を昇降させるカム機構を有し、容器台の上死点で容器本体上の成形蓋とシール作用面とが圧接するように構成された昇降手段と、前記蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器の容器台を前記上死点まで上昇させることのない容器台下降制御機構とを具備したシール装置と、を備えた連続ロータリー式充填包装機械や、（２）蓋検出装置が、搬送されてきた容器を検出するための一対の光電センサと、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていない容器を検出するためのレーザーセンサとを具備していることを特徴とする上記（１）記載の連続ロータリー式充填包装機械や、（３）シール装置の昇降手段が、容器台を押し上げるスプリングを備え、シール時にスプリングの付勢力により、容器本体上の成形蓋とシール作用面とを圧接させることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の連続ロータリー式充填包装機械に関する。【０００８】
また本発明は、（４）シール装置の昇降手段が、下支持板に固定された載置台と、載置台上方に昇降自在に取付けられた容器台を備え、前記載置台は、下支持板に固定される固定板と、固定板の上方に設けられた案内筒と、固定板に垂下状に設けられた筒状ブラケットとを有し、前記容器台は、容器を載置する容器載置板と、容器載置板の上面に設けられ容器載置板上の容器を位置決めする容器ホルダと、容器載置板に垂下状に設けられている筒状スカート部とを有し、前記案内筒内には、案内筒内を昇降自在に摺動しうる昇降体が設けられ、前記容器台の筒状スカート部は、載置台の案内筒の外面に摺動可能に設けられ、昇降体上端と容器載置板下面の間には容器台を下側から支えるスプリングが設けられ、載置台の案内筒には長穴が設けられ、該長穴に対応する昇降体の位置には軸が取付けられ、この軸の先端にはカムフォロアが設けられており、シール装置の下支持板外方に設けられているカムによってカムフォロアが誘導され、カムフォロアの動作により案内筒内の昇降体が昇降動作するように構成されていることを特徴とする上記（３）記載の連続ロータリー式充填包装機械や、（５）シール装置の容器台下降制御機構が、スプリングの付勢力による容器台の押し上げに抗って、容器台を引き下げ制御するための流体圧シリンダを備えていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか記載の連続ロータリー式充填包装機械や、（６）シール装置の容器台下降制御機構が、容器載置板下面中央部に垂下状に取り付けられ、昇降体の中央部を、昇降体に対して摺動自在に貫通するように伸びている昇降規制ロッドの下端部に設けられている断面逆Ｔ字状の被規制部材と、載置台の筒状ブラケットにシリンダロッドが上に向くように取り付けられている流体圧シリンダと、シリンダロッド先端に設けられている略Ｃ字状規制部材とを備え、シリンダロッドが退入した状態を保持するように制御することにより、前記規制部材によって被規制部材を介して容器台の上昇が規制されることを特徴とする上記（５）記載の連続ロータリー式充填包装機械や、（７）流体圧シリンダがエアシリンダであることを特徴とする上記（５）又は（６）記載の連続ロータリー式充填包装機械や、（８）シール装置が、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向を軸の中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーンを備えたシール装置であることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれか記載の連続ロータリー式充填包装機械や、（９）成形蓋が、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋であることを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれか記載の連続ロータリー式充填包装機械に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の連続ロータリー式充填包装機械によれば、蓋供給装置の下流側に蓋検出装置を配設し、該蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器とシール作用面との接触を回避させ、次工程に搬送させるように制御することにより、シール不良を大幅に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の連続ロータリ式充填包装機械の一実施態様の全体を示す平面図である。
【図２】本発明の連続ロータリ式充填包装機械の蓋検出装置の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図３】本発明の連続ロータリ式充填包装機械における超音波シール装置の縦断面図である。
【図４】本発明の連続ロータリ式充填包装機械における超音波シール装置の一部拡大図である。
【図５】本発明の連続ロータリ式充填包装機械における超音波シール装置の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の連続ロータリー式充填包装機械としては、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に蓋を被せ、容器本体と蓋をヒートシールして密封容器とする充填包装機械であって、容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填する充填装置と、充填装置から移載されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋を供給する蓋供給装置と、蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置と、成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部にシールして密封容器とするシール作用面と、容器本体が載置されている容器台を昇降させるカム機構を有し、容器台の上死点で容器本体上の成形蓋とシール作用面とが圧接するように構成された昇降手段と、前記蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器の容器台を前記上死点まで上昇させることのない容器台下降制御機構とを具備したシール装置とを備えておれば特に制限されず、上記容器本体としてはボトル状合成樹脂製容器本体等の合成樹脂製有底筒状容器本体を好適に例示することができる。また、上記蓋としては円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する成形蓋、例えば、合成樹脂製成形蓋や金属箔層を含んだ成形蓋を好適に例示することができる。上記蓋が円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋の場合、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋をシート状蓋材から成形する一次蓋冷間成形装置や、一次蓋冷間成形装置で成形された密封容器の成形蓋を最終蓋形状に成形する二次蓋成形装置を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の連続ロータリー式充填包装機械は、容器供給装置を備えていてもよく、上記容器供給装置としては、容器本体を充填装置に供給しうる装置であれば特に制限されず、例えば、容器整立装置、搬送コンベア、スクリューコンベア、容器本体を充填装置に供給する入口スターホイル等を備えた従来公知のものを使用することができる。かかる容器供給装置を用いると、容器整立装置により、任意の向きで供給されるボトル状合成樹脂製容器を、その上端開口部が上方を向くように整立して搬送コンベアへ１列に載置することができ、搬送コンベアに載置された容器は下流側に搬送され、搬送コンベア下流部でスクリューコンベアによって所定ピッチに整列され、整列された容器は、入口スターホイルを介して充填装置へ供給されることになる。
【００１３】
上記充填装置としては、容器供給装置により供給された容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填しうる装置であれば特に制限されず、例えば、充填液タンクと、充填液タンク周縁部下面に等間隔で下向きに所定数設けられた充填ノズルと、充填ノズル下方の充填ノズル対応位置に設けられた容器載置台と、容器載置台が取り付けられている回転台を有している従来公知のものを使用することができ、中でも、３３０００本／時の高速充填には、容器を密閉状態としてエアを吸引除去しながら充填する真空充填装置が好ましい。かかる充填装置を用いると、容器載置台上の容器が回転している間に、容器載置台又は充填ノズルが昇降し、内容物を充填することができる。
【００１４】
上記蓋供給装置としては、充填装置から移載されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に、成形蓋、好ましくは円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋を供給しうる装置であれば特に制限されず、蓋成形手段によって成形された蓋は下方の蓋給送装置（シュート）に落とされ、中間スターホイル等で搬送されている容器の上端開口部に１つずつ蓋が被せられる。上記蓋打ち抜き成形装置等を備えた一次蓋冷間成形装置や冷間成形用シート状蓋材の他、容器本体や二次蓋成形装置については、前記特許文献１に詳述されている。
【００１５】
上記蓋検出装置としては、中間スターホイルの蓋供給装置の下流側に配設され、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていない容器を検出しうるものが好ましく、搬送されてきた容器を検出するための一対の光電センサと、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていない容器を検出するためのレーザーセンサとを具備した蓋検出装置や、搬送されてきた容器を検出し、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていない容器を検出するためのＣＣＤカメラ等を例示することができる。かかる蓋検出装置を用いると、光電センサが搬送された容器を検出すると、レーザーセンサが容器開口部に対してレーザ光を発射し、その反射光量をセンサで検出し、レーザ光の発射から反射光を検出するまでの時間及び光量を計測することにより、成形蓋が容器本体に載置されているか、又は正常に載置されているか否かを判定プログラムにより確認したり、ＣＣＤカメラの撮像結果より、成形蓋が容器本体に載置されているか、又は正常に載置されているか否かを判定プログラムにより確認することができる。
【００１６】
上記シール装置としては、超音波ヒートシール装置や高周波ヒートシール装置の他、加熱部材を被シール部材に押圧して加熱部材の熱を直接被シール部に作用させるヒートシール装置を例示することができるが、本発明による効果を最も多く享受できる超音波ヒートシール装置を用いることが好ましい。かかる超音波ヒートシール装置としては、成形蓋を容器本体の上端開口部にシールして密封容器としうる装置であって、例えば中間スターホイルを介して供給された成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部に超音波シールして密封容器とする、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向を軸の中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーン（特許文献３参照）と、容器本体が載置されている容器台を昇降させるカム機構を有し、容器台の上死点で容器本体上の成形蓋と超音波ホーンの作用面とが圧接するように構成された昇降手段と、前記蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器の容器台を前記上死点まで上昇させることのない容器台下降制御機構とを具備した装置を好適に例示することができ、上記超音波ホーンの作用面には、該作用面と成形蓋表面間の摩擦力を強めるために、放射状の溝を設けておくことが好ましい。また、上記超音波ホーンを備えた超音波溶接機は、周波数１５〜５０ｋＨｚ、好ましくは、２０〜３０ｋＨｚ、振幅１６〜１２６μｍ、好ましくは、７０〜８０μｍの超音波回転振動を接着面に与えることにより行うことができる。例えば、ポリスチレン系樹脂容器開口部に冷間成形された蓋を密封し密封容器とする場合、成形蓋と容器本体を１００〜１２０Ｎで加圧しながら、周波数２０〜３０ｋＨｚ、出力５０〜５００ｗ／個、シール時間０．２〜１秒等が好ましく、このような条件下で溶接された飲料容器等の樹脂容器の蓋は指で剥離することができ、８〜１２Ｎの力で剥離することができる。かつ密封容器を不注意により落下させても蓋が剥離しない剥離強度が得られる。また、上記高周波ヒートシール装置としては、成形蓋の容器口縁部対応部分を加熱するリング状の誘導加熱用コイルと、蓋を容器口縁部に押圧するリング状耐熱弾性体と、磁束を集中させて加熱効果を増加させる磁性体とを備えている高周波シール装置を例示することができる。
【００１７】
上記シール装置における昇降手段としては、容器台を押し上げるスプリングを備え、シール時にスプリングの付勢力により、容器本体上の成形蓋とシール作用面とを圧接させる手段を有するものが好ましく、より具体的には、下支持板に固定された載置台と、載置台上方に昇降自在に取付けられた容器台を備え、前記載置台は、下支持板に固定される固定板と、固定板の上方に設けられた案内筒と、固定板に垂下状に設けられた筒状ブラケットとを有し、前記容器台は、容器を載置する容器載置板と、容器載置板の上面に設けられ容器載置板上の容器を位置決めする容器ホルダと、容器載置板に垂下状に設けられている筒状スカート部とを有し、前記案内筒内には、案内筒内を昇降自在に摺動しうる昇降体が設けられ、前記容器台の筒状スカート部は、載置台の案内筒の外面に摺動可能に設けられ、昇降体上端と容器載置板下面の間には容器台を下側から支えるスプリングが設けられ、載置台の案内筒には長穴が設けられ、該長穴に対応する昇降体の位置には軸が取付けられ、この軸の先端にはカムフォロアが設けられており、シール装置の下支持板外方に設けられているカムによってカムフォロアが誘導され、カムフォロアの動作により案内筒内の昇降体が昇降動作するように構成されている昇降手段を例示することができる。
【００１８】
上記シール装置の容器台の下降制御機構としては、スプリングの付勢力による容器台の押し上げに抗って、容器台を引き下げ制御するための流体圧シリンダを備えている機構が好ましく、より具体的には、容器載置板下面中央部に垂下状に取り付けられ、昇降体の中央部を、昇降体に対して摺動自在に貫通するように伸びていている昇降規制ロッドの下端部に設けられている断面逆Ｔ字状の被規制部材と、載置台の筒状ブラケットにシリンダロッドが上に向くように取り付けられている流体圧シリンダと、シリンダロッド先端に設けられている略Ｃ字状規制部材とを備え、シリンダロッドが退入した状態を保持するように制御することにより、前記規制部材によって被規制部材を介して容器台の上昇が規制される機構を例示することができる。また、上記流体圧シリンダとして、エアシリンダを好適に例示することができる。
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の連続ロータリー式充填包装機械の１実施形態である、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に蓋を被せ、容器本体と蓋を超音波シールして密封容器とする充填包装機械であって、合成樹脂製有底筒状容器本体を充填装置に供給する、入口スターホイルを有する容器供給装置と、入口スターホイルを介して供給された容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填する充填装置と、中間スターホイルを有し、充填装置から中間スターホイルに移載されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋を供給する蓋供給装置と、中間スターホイルの蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置と、中間スターホイルを介して供給された成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部に超音波シールして密封容器とする、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向と平行する軸を中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーンと、容器本体が載置されている容器台を昇降させるカム機構を有し、容器台の上死点で容器本体上の成形蓋と超音波ホーンの作用面とが圧接するように構成された昇降手段と、前記蓋検出装置によって、容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器の容器台を前記上死点まで上昇させることのない容器台下降制御機構とを具備した超音波シール装置とを備えた連続ロータリー式充填包装機械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。
【００２０】
図１には、本発明の３３０００本／時の高速充填用の連続ロータリー式充填包装機械の一実施態様が全体平面図で示されている。図１に示すように、本発明の連続ロータリー式充填包装機械の概要は、合成樹脂製有底筒状容器本体を充填装置に供給する容器供給装置２０、供給された容器本体に内容物を充填する充填装置３０、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋をシート状蓋材から成形する一次蓋冷間成形装置５０、内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋Ｐを供給する蓋供給装置６０、蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置７０と、成形蓋Ｐを容器本体Ｂの上端開口部にシールして密封容器とするシール装置１００、シールされた密封容器を搬出する容器搬出装置８０、及び、一次蓋冷間成形装置５０で成形された密封容器の成形蓋Ｐを最終蓋形状に成形する二次蓋成形装置９０を備えている。
【００２１】
上記容器供給装置２０は、容器整立装置２１、搬送コンベア２２、スクリューコンベア２３を備え、容器整立装置２１では、任意の向きで供給されるボトル状の合成樹脂製有底筒状容器本体Ｂを、その上端開口部が上方を向くように整立して搬送コンベア２２へ１列に載置する。搬送コンベア上に載置された容器本体Ｂは下流側に搬送され、搬送コンベア下流部でスクリューコンベア２３によって所定ピッチに整列される。整列された容器本体Ｂは、入口スターホイル２４を介して充填装置３０へ供給される。充填装置３０では、装置内を容器が回転移動する間に容器内に４０本の真空充填ノズル（図示せず）から液体内容物が充填される。液体内容物が充填された容器は中間スターホイル４０に移替えられる。
【００２２】
連続ロータリー式充填包装機械の充填装置３０の近傍には一次蓋冷間成形装置５０が設けられている。一次蓋冷間成形装置５０では、合成樹脂製シート状蓋材を略円盤状に打ち抜くと共に、打ち抜かれた蓋材を断面略コの字状、すなわち円盤状蓋本体と、蓋本体周縁部から垂下状に設けられたスカート部よりなる成形蓋Ｐに成形する。成形された蓋Ｐは、蓋供給装置６０により中間スターホイル４０で搬送されている容器本体Ｂの上端開口部に被せられる。そして、中間スターホイル４０の蓋供給装置６０の下流側に配設された蓋検出装置７０により、容器本体Ｂに成形蓋Ｐが載置されていない、又は正常に載置されていない容器を検出する。
【００２３】
次いで、内容物が充填された容器は、中間スターホイル４０から超音波シール装置１００へ供給される。超音波シール装置１００では、蓋検出装置７０において成形蓋が正常に載置されていると判定された容器を対象にシール装置内を容器が移動する間に容器に成形蓋Ｐが超音波シールされ密封され、密封容器は容器搬出装置８０へと搬送される。また、蓋検出装置７０において成形蓋Ｐが載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器は、成形蓋Ｐとホーン１０８との接触が回避制御された状態で、容器搬出装置８０へと搬送される。
【００２４】
容器搬出装置８０は、搬出スターホイル８１と搬出コンベア８２とスクリューコンベア８３から構成され、密封容器は搬出スターホイル８１を介して搬出コンベア８２上に載置される。搬出コンベア８２上に載置された密封容器は下流側に搬送され、搬出コンベア下流部でスクリューコンベア８３によって所定ピッチに整列される。整列された密封容器は、入口スターホイル９１を介して二次蓋成形装置９０へ供給される。二次蓋成形装置９０では、装置内を密封容器が移動する間に、容器本体にシールされた成形蓋Ｐを二次成形し、最終形状の密封容器とする。最終形状の密封容器は、出口スターホイル９２を介して次工程に搬送される。また、蓋検出装置７０において成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていないと判定された容器は、搬出コンベア８２上に載置された直後に設けられた容器排出手段（図示せず）により排出される。容器排出手段は、搬出コンベア８２上の蓋なし容器を、エアブローによりコンベア横の滑り台状のシュートへ吹き飛ばして、シュートで機外に排出するようになっている。
【００２５】
図２には、蓋検出装置７０の（ａ）平面図と（ｂ）正面図が示されている。図２（ｂ）に示されるように、容器搬送方向に対して直交する面上、かつ一対の光電センサ７１のセンサ送受信部間を結ぶ線分を搬送されてきた容器が遮断するように、一対の光電センサ７１がブラケット７３に固設されている。中間スターホイル４０に設けられている蓋検出装置７０に容器が搬送されてくると、一対の光電センサ間の光を容器が遮断し、光量の変化により容器が搬送されてきたことを検出する。光電センサが搬送された容器を検出すると、前記ブラケットに同様に固設されているレーザーセンサ７２が容器開口端に対してレーザ光を発射し、その後の反射光量をセンサで検出する。そして、レーザ光の発射から反射光を検出するまでの時間及び光量を計測することで、成形蓋が容器に被せられているか否か、又は正常に載置されているか否かを検出する。
【００２６】
図３には、超音波シール装置１００の全体図（縦断面図）が示されている。超音波シール装置１００は、３０本の超音波溶接機１０１がその周縁部に等間隔で固設されている上支持板１０２と、超音波溶接機下方の相対する位置に３０の容器台１０３が固設されている下支持板１０４とを備えている。上支持板１０２及び下支持板１０４はシール装置の駆動軸１０５に固定されている。また、各超音波溶接機の上方には、シール装置の制御装置１０６が設けられている。超音波溶接機１０１は、上支持板１０２に固設されている溶接機本体１０７と、溶接機本体１０７から下方に突出し、かつ下端にシール作用面を有する丸棒状のホーン１０８からなる。超音波溶接機には図示しない超音波回転振動を作用させる振動子が内蔵されており、かかる振動子によって、ホーンのシール作用面に回転振動が伝えられる。容器を載置して、容器の上端を、容器に被せられた蓋を介してホーン１０８に押圧する容器台１０３は、載置台１１１を介して下支持板１０４に取り付けられている。
【００２７】
図４には、容器本体に蓋が被せられている場合における超音波シール装置１０１の一部拡大図が示されており、図４（ａ）は中間スターホイル４０から超音波シール装置１００へ供給された時点の一部拡大図を示しており、図４（ｂ）はシール時の一部拡大図を示している。シール装置１００は、下支持板１１０に固定された載置台１１１と、載置台上方に昇降自在な容器台１０３を備えている。載置台１１１は、下支持板１０４に固定された固定板１１２と、固定板の上方に設けられた案内筒１１３と、固定板に垂下状に設けられた筒状ブラケット１１４により構成されている。容器台１０３は、容器を載置する容器載置板１１５と、容器載置板の上面に設けられ容器載置板上の容器を位置決めする容器ホルダ１１６と、容器載置板に垂下状に設けられている筒状スカート部１１８とより構成されている。さらに、容器ホルダ外方には容器台による容器の搬送経路の外側を案内するガイド部材１０９が設けられている。
【００２８】
案内筒１１３内には、案内筒内を昇降自在に摺動し得る昇降体１１７が設けられており、容器台１０３のスカート部１１８は載置台の案内筒の外面に摺動可能に設けられている。昇降体１１７上端と容器載置板１１５下面の間にはスプリング１１９が設けられ、スプリングによって容器台１０３は下側から支えられている。
【００２９】
載置台１１１の案内筒１１３には長穴が設けられており、昇降体１１７の長穴に対応する位置には軸が取付けられ、この軸の先端にはカムフォロア１２０が設けられている。また、シール装置の下支持板外方にはカム１２１が設けられている。シール装置１００に容器が供給される供給位置（図４（ａ）参照）において、上下一対の上カム１２１（ａ）及び下カム１２１（ｂ）によってカムフォロア１２０が誘導され、下カム上を転動するカムフォロアの動作により、液体が充填された容器本体がスムーズにシール装置に導入される。そして、上カム１２１（ａ）がなくなり下カム１２１（ｂ）が上昇するシール位置において、下カム上を転動するカムフォロア１２０の誘導により案内筒内の昇降体１１７が昇降動作するようになっている。
【００３０】
容器載置板下面中央部には昇降規制ロッド１２２が垂下状に取付けられている。昇降規制ロッド１２２は昇降体１１７の中央部を、昇降体１１７に対して摺動自在に貫通するように伸びており、昇降規制ロッド１２２の下部にはストッパ１２３が設けられ、昇降規制ロッド１２２が昇降体１１７より上方へ突出して抜け落ちることがないように規制している。昇降規制ロッド１２２の下端部には断面逆Ｔ字状の被規制部材１２４が設けられている。
【００３１】
載置台の筒状ブラケット１１４には、シリンダロッド１２５が上に向くようにエアシリンダ１２６が取付けられている。シリンダロッド先端には、略Ｃ字状規制部材１２７が設けられている。
【００３２】
図４には、成形蓋が容器本体に正常に載置されている状態で、シール位置１００に容器が供給されてきた場合の、シール装置の動作を示している。この場合、図４に示すように、シール装置のシール動作を通じて、エアシリンダ１２６のシリンダロッド１２５は伸長した状態を保持するようになっている。下カム１２１（ｂ）によりカムフォロア１２０を介して昇降体１１７が案内筒内を上昇すると、スプリングを介して容器台も上昇し、容器台上の容器は超音波溶接機の超音波ホーン下端のシール作用面に押圧され、押圧された状態でシール作用面の回動反復振動により成形蓋も回動反復振動し、固定されている容器本体との間に発生する摩擦熱により、容器本体Ｂと成形蓋Ｐはシールされることになる。この際、シール装置のシール動作を通じて、エアシリンダのシリンダロッド１２５は伸長した状態を保持するようになっているため、容器台１０３の上昇が規制部材１２７によって規制されることはない。
【００３３】
図５は、成形蓋が容器本体に載置されていない、又は正常に載置されていない状態で、シール装置に容器Ｐが供給されてきた場合の、シール装置１００の動作を示している。中間スターホイル４０において、液体が充填された容器本体に成形蓋が載置されていない、又は正常に載置されていない状態を蓋検出装置７０が検出すると、図５に示すように、シール装置のシール動作を通じて、その容器に対応するエアシリンダのシリンダロッド１２５が退入した状態を保持するように制御されている。すなわち、下カム１２１によりカムフォロア１２０を介して昇降体１１７を案内筒内において上昇させると、スプリング１１９を介して容器台も上昇しようとするが、規制部材１２７によって容器台の上昇が規制されているため、ホーンのシール作用面に容器本体が接触することが回避され、蓋を介してホーンに容器が押圧されることはない。
【００３４】
上記のように、下カム１２１（ｂ）はシール装置１００の中間スターホイル４０からの移載位置から、上昇するシール位置、上昇したシール位置から下降する搬出スターホイル８１への移載位置まで周面にわたり連続して設けられ、下カムに誘導されてカムフォロアが下カム上面を転動して、低位水平周運動、上昇周運動、高位水平周運動、下降周運動、低位水平周運動を繰り返すことになるが、上カム１２１（ａ）はシール装置の中間スターホイル４０からの移載位置近傍、及びシール装置の搬出スターホイル８１への移載位置近傍に不連続に設けられ、中間スターホイル４０からの移載及び搬出スターホイル８１への移載を確実に誘導するためのものである。
【符号の説明】
【００３５】
２０    容器供給装置
２１      容器整立装置
２２      搬送コンベア
２３      スクリューコンベア
２４      入口スターホイル
３０    充填装置
４０    中間スターホイル
５０    一次蓋冷間成形装置
６０    蓋供給装置
７０    蓋検出装置
７１      光電センサ
７２      レーザーセンサ
７３      ブラケット
８０    容器搬出装置
８１      搬出スターホイル
８２      搬出コンベア
８３      スクリューコンベア
９０    二次蓋成形装置
９１      入口スターホイル
９２      出口スターホイル
１００    シール装置
１０１      超音波溶接機
１０２      上支持板
１０３      容器台
１０４      下支持板
１０５      駆動軸
１０６      制御装置
１０７      溶接機本体
１０８      ホーン
１０９      ガイド
１１０      下支持板
１１１      載置台
１１２      固定板
１１３      案内筒
１１４      筒状ブラケット
１１５      容器載置板
１１６      容器ホルダ
１１７      昇降体
１１８      スカート部
１１９      スプリング
１２０      カムフォロア
１２１      カム
１２１（ａ）上カム
１２１（ｂ）下カム
１２２      昇降規制ロッド
１２３      ストッパ
１２４      被規制部材
１２５      シリンダロッド
１２６      エアシリンダ
１２７      規制部材
Ｐ    成形蓋
Ａ    容器
Ｂ    容器本体
【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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