(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面を熱接着性の樹脂被膜で被覆してなるシール材の外面にヒートシールヘッドの当接面を当接させてこのシール材を加熱しながら容器の口の周縁に押圧して接着させることにより前記シール材で前記容器の口を密封するヒートシール装置において、
前記ヒートシールヘッドを囲むリングと、前記ヒートシールヘッドをその軸芯に直交する当接面の近傍で該軸芯と直交する直線のまわりに回動自在に前記リングに枢支する第１のピンと、前記リングを前記第１のピン及び前記軸芯と直交する直線のまわりに回動自在にシャンクに枢支する第２のピンとを備えているジンバル機構を、前記ヒートシールヘッドと前記シャンクとの間に前記ヒートシールヘッドの当接面が前記容器の口の周縁の傾斜に追従するように取り付けたことを特徴とするヒートシール装置。
【請求項２】
前記ジンバル機構により前記シャンクに対して回動自在に取り付けられた前記ヒートシールヘッドを加熱するためのバンドヒータが前記ヒートシールヘッドの外周面に巻装されていることを特徴とする請求項１に記載のヒートシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はヒートシール装置、特に、ペットボトルなどの容器の口をアルミニウム箔などからなるシール材で密封するために用いられるヒートシール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
合成樹脂、ガラス、陶器、金属などからなる容器内に食品、医薬品などを充填した後、この容器内に雑菌、湿気などが浸入することを防止するため、この容器の口をアルミニウム箔などからなるシール材により密封することが一般的に行われている。従来のヒートシール装置の一例を図３を参照して説明する。
【０００３】
図３において、符号０１は合成樹脂からなるペットボトルなどの容器、符号０２はアルミニウム箔からなるシール材を示し、そのシール材０２の下面は熱接着性の樹脂被膜で被覆されている。さらに符号０３はヒートシールヘッドを示し、このヒートシールヘッド０３はシャンク０４に固定されている。そして、このヒートシールヘッド０３にはこれを加熱するための棒ヒータ０５が埋設されている。
【０００４】
このヒートシール装置によってヒートシールする場合には、棒ヒータ０５で所定の温度に加熱されたヒートシールヘッド０３を降下させ、その下面の当接面をシール材０２の上面に当接させる。そしてこのシール材０２を加熱しながら容器０１の上部の口の周縁に押圧することによって、シール材０２の下面の周縁を容器０１の口の周縁に接着し、このシール材０２で容器０１の口を密封する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のヒートシール装置においては、容器０１の製作時における芯ずれや変形、容器０１をヒートシール位置に搬送する際にこれに作用する遠心力に基づく容器０１の回転などにより容器０１が傾斜した場合には、ヒートシールヘッド０３がシャンク０４に固定されているため、ヒートシールヘッド０３の当接面と容器０１の口の周縁とが平行にならないので、シール材０２によって容器０１の口を確実に密封することができない場合がある。
【０００６】
そこで、図４に示すように、ヒートシールヘッド０３の背後に半球面状摺動面０６を形成し、これをメタル０７に形成された半球面状摺動面０８と摺動させることによりヒートシールヘッド０３をみそすり運動させるようにしたヒートシール装置が提案されている。この図４に示すメタル０７は、ボルト０９によってホルダ０１０に締結され、このホルダ０１０がボルト０１１によってシャンク０４に固定されている。そして、ヒートシールヘッド０３は複数のフック０１２によってホルダ０１０に対して傾転自在に係止されている。さらにヒートシールヘッド０３の内部に棒ヒータ０５が設けられている。
【０００７】
このヒートシール装置においては、摺動面０６及び摺動面０８に圧力が掛かった場合、摺動面０６と摺動面０８との滑りにばらつきが生じたり、ヒートシールヘッド０３の回転中心がヒートシールヘッド０３の当接面より離れた高い位置にあるので、ヒートシールヘッド０３の当接面とシール材の上面との間に横滑りがないと、ヒートシールヘッド０３が調芯しない場合がある。さらに、ヒートシール中、即ち、シール材に圧力が掛かっているとき、容器０１の姿勢が変化することによって容器０１の口の周縁が傾斜した場合、ヒートシールヘッド０３はこの傾斜に円滑に追従できない。このように図４に示す半球面状摺動面を利用してヒートシールヘッド０３を容器０１の口の傾斜に追従させる構成の装置では、ヒートシールヘッド０３の追従性が必ずしも充分ではないなどの問題があった。
【０００８】
また、図５に示すように、ヒートシールヘッド０３をその背後周縁に等間隔を隔てて配設された３本のスプリング０１５を介して支持するようにしたヒートシール装置が提案されている。この図５に示す装置では、各スプリング０１５の上端はホルダ０１０にボルト０１６によって固定されたばね受０１８に嵌装され、各スプリング０１５の下端に嵌装されたスライダ０１７の下面はヒートシールヘッド０３の上面に当接している。そして、ヒートシールヘッド０３の上部外周にはこれを加熱するためのバンドヒータ０２０が巻装され、ホルダ０１０はボルト０１１によってシャンク０４に固定されている。０２１はカバーで、ボルト０２２によってホルダ０１０に締結されている。
【０００９】
このヒートシール装置においては、３本のスプリング０１５の長さ及び弾発力を均等に揃えるのが難しいうえに、ヒートシールヘッド０３の押圧力を所定値に設定するのが難しく、製造作業性に劣る問題がある。また、ヒートシールヘッド０３が傾斜したとき、３本のスプリング０１５の撓みによって押圧力を発生させているので、シール材の全周に亘って均一な押圧力を作用させることができず、さらに、ヒートシールヘッド０３がこれに作用する遠心力によって振られ易く、結局、この図５に示すヒートシール装置であっても、ヒートシールヘッド０３の追従性が必ずも充分ではなかった。なお、弾性体の弾性力によってヘッドを容器の口の傾きに追従させる構成の装置が、特開昭６２−１６８８１０号公報に記載されている。
【００１０】
この発明は上記の事情を背景にしてなされたものであり、容器の傾斜などによってその口の周縁が傾斜している場合、この傾斜にヒートシールヘッドの当接面を円滑に追従させることによりシール材を容器の口の周縁に確実に接合することができるヒートシール装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段およびその作用】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、内面を熱接着性の樹脂被膜で被覆してなるシール材の外面にヒートシールヘッドの当接面を当接させてこのシール材を加熱しながら容器の口の周縁に押圧して接着させることにより前記シール材で前記容器の口を密封するヒートシール装置において、前記ヒートシールヘッドを囲むリングと、前記ヒートシールヘッドをその軸芯に直交する当接面の近傍で該軸芯と直交する直線のまわりに回動自在に前記リングに枢支する第１のピンと、前記リングを前記第１のピン及び前記軸芯と直交する直線のまわりに回動自在にシャンクに枢支する第２のピンとを備えているジンバル機構を、前記ヒートシールヘッドと前記シャンクとの間に前記ヒートシールヘッドの当接面が前記容器の口の周縁の傾斜に追従するように取り付けたことを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、請求項１の発明によれば、容器が傾斜することによってその口の周縁が傾斜している場合であってもヒートシールヘッドの当接面がシール材を介して容器の口の周縁に当接したとき、ヒートシールヘッドはジンバル機構によりその姿勢を自由に変えるので、ヒートシールヘッドの当接面は容器の口の周縁の傾斜に追従してこれと平行になる。したがって、シール材を所定の温度に均等に加熱できるのみならず、シール材の内面の周縁を全周に亘って均しい力で容器の口の周縁に押圧できるのでこれを容器の口の周縁に確実に接着できる。また、この発明によれば、傾斜している容器の口の周縁にシール材を介してヒートシールヘッドの当接面が当接すると、ヒートシールヘッドとリングとは第１のピンを介して相対的に回動すると同時にリングとシャンクとは第２のピンを介して相対的に回動することによってヒートシールヘッドはその当接面の近傍で回動して姿勢を変えるので、ヒートシールヘッドの当接面はシール材に横滑りすることなく調芯する。
【００１３】
また、請求項２は、請求項１の構成に加えて、前記ジンバル機構により前記シャンクに対して回動自在に取り付けられた前記ヒートシールヘッドを加熱するためのバンドヒータが前記ヒートシールヘッドの外周面に巻装されていることを特徴とするものである。
【００１４】
したがって、請求項２の発明によれば、ヒートシールヘッドは、ジンバル機構によりシャンクに対して回動自在に取り付けられており、その外周面に巻装されたバンドヒータによって加熱されてその当接面が所定の温度に維持される。容器が何らかの原因により所定のヒートシール位置で傾斜しているとき、そのヒートシールヘッドの当接面がシール材を介して容器の口の周縁に当接すると、ヒートシールヘッドは、ジンバル機構の第１のピン及び／又は第２のピンのまわりに円滑に回動し、その当接面が容器の口の周縁と平行になる。従って、シール材の下面の周縁を全周に亘って均等な所定の圧力で容器の口の周縁に押し付けることができ、また、シール材の全体を均一な温度に加熱することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明を図１及び図２に示す具体例に基づいて説明する。図１はヒートシール装置の縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。ここに示す装置では、ヒートシールヘッド１がジンバル機構１０を介してシャンク２に取り付けられている。そのヒートシールヘッド１は全体としてほぼ円柱状をなし、その下面、即ち、当接面が軸芯に対して直交する平坦面とされている。そして、このヘッド１の上面中央部にはシャンク２の下端が遊嵌する凹部３が形成され、ヘッド１の上部外周面にはヘッド１を加熱するためのバンドヒータ４が巻装されている。
【００１６】
また、ジンバル機構１０は、ヘッド１の当接面の近傍でこのヘッド１を囲む円環状のリング１１と、ヘッド１をその軸芯と直交する直線のまわりに回動自在にリング１１に対して枢支する一対の第１のピン１２と、リング１１を第１のピン１２を結んだ直線およびヘッド１の軸芯に対して垂直な直線のまわりに回動自在にシャンク２に対して枢支する一対の第２のピン１４とを備えている。
【００１７】
シャンク２の下部には２本のボルト７によってホルダ１５が締結され、このホルダ１５の下面外周には互いに対向するように一対のブラケット１３の上端がボルト１７によって締結されている。
【００１８】
これら一対のブラケット１３の下部に穿設された孔１６に第２のピン１４の先端が回動可能に挿入され、これら第２のピン１４はリング１１にネジによって嵌合し、その後端にナット１８を取り付けることによってリング１１に固定されている。
【００１９】
第１のピン１２は、図２に示すように、リング１１にネジによって嵌合し、その後端にナット２０を取り付けることによってリング１１に固定されている。そして、第１のピンの先端がヘッド１に穿設された孔１９に回動可能に挿入されている。
【００２０】
なお、符号２１はジンバル機構１０を被覆するカバーを示し、そのカバー２１の上端はボルト１７によってホルダ１５に締結されている。また、符号５は容器を示し、その容器５の上部に口が形成されている。さらに符号６はシール材を示し、そのシール材６の下面は容器に対して熱接着性の良い樹脂被膜で被覆されている。
【００２１】
ヒートシール装置の運転時、ヘッド１はバンドヒータ４によって加熱されてその当接面が所定の温度（例えば２２０℃）  に維持される。そして、シャンク２、容器５及びシール材６は図示しない機構により所定のヒートシール位置に搬送され、この所定のヒートシール位置でシール材６が容器５の口の上に位置し、シャンク２はシール材６の上に位置する。
【００２２】
次いで、シャンク２が図示しない機構により下降させられることによってヘッド１の当接面がシール材６の上面に当接してシール材６を加熱しながら下降してシール材６の下面を容器５の口の周縁に所定の圧力（例えば５．５  Ｋｇｆ  ）で所定の時間（  例えば１．８秒）  押し付ける。その結果、シール材６の下面を被覆する熱接着性の樹脂被膜が溶融することによってシール材６の下面周縁が容器５の口の周縁に溶着し、容器５の口がシール材６により閉塞され、かつ、密封されることによってヒートシールが終了する。なお、ヒートシールが終了すると、シャンク２が上昇し、容器５はヒートシール位置から搬出される。
【００２３】
容器５が何らかの原因により所定のヒートシール位置で傾斜していたとき、ヘッド１が下降してその当接面がシール材６を介して容器５の口の周縁に当接すると、ヘッド１はジンバル機構１０の第１のピン１２及び／又は第２のピン１４のまわりに円滑に回動し、ヘッド１の当接面が容器５の口の周縁と平行になる。従って、シール材６の下面の周縁を全周に亘って均等な所定の圧力で容器５の口の周縁に押し付けることができ、また、シール材６の全体を均一な温度に加熱することができる。
【００２４】
即ち、ジンバル機構１０のリング１１はヘッド１の当接面の近傍に位置し、かつ、第１のピン１２及び第２のピン１４はヘッド１の当接面の近傍に位置するので、ヘッド１の回転中心もヘッド１の当接面の近傍に位置する。この結果、ヘッド１の当接面とシール材５の上面はこれらの間に相対的横滑りを生じることなく容易に調芯する。
【００２５】
そして、ヘッド１に圧力が掛かっていてもヘッド１は図４に示す従来の半球面受け式のように摺動することなく第１のピン１２及び又は第２のピン１４のまわりに軽く回動するので、ヘッド１の当接面は容器５の口の周縁の傾斜に容易に追従してこれと平行になる。
【００２６】
この発明の発明者等の実験によれば、容器５が傾斜することによってその口の周縁と水平面との間に間隙が生じた場合、この発明によれば間隙が１ｍｍの場合でもヘッドは傾斜に追従し、シール不良率は０．００１％に向上する。比較のために行った実験では、図３に示す従来の固定式のシール不良率は２〜５％、図４に示す従来の半球面受け式は間隙が０．２ｍｍのときであっても追従できない場合があり、そのシール不良率は０．３〜３．０％、であった。図５に示す３点スプリング式の追従性は半球面受け式のそれより向上するが、シール不良率は０．３〜１．０％であった。
【００２７】
なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、シャンク２を上下動させることによってヒートシールヘッド１を上下動させる構成に替えて、容器５を上下動させる構成とすることができる。また、ジンバル機構１０のリング１１は円形に限らず任意の形状であってよい。更に、第１のピン１２をヒートシールヘッド１に固着してその先端をリング１１に穿設された孔に回動可能に挿入する構成とすることができ、同様に第２のピン１４をブラケット１３に固着してその先端をリング１１に穿設された穴に回動可能に挿入する構成としてもよい。また、第１のピン１２及び第２のピン１４をヒートシールヘッド１の当接面と同一平面に配置することもできる。そしてまた、この発明は容器の口が上方に開口している場合のみならず水平方向や斜め上方に開口する容器のヒートシールに適用できることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明においては、ヒートシールヘッドをジンバル機構を介してシャンクに取り付けたため、容器の傾斜や変形などによってその口が傾斜している場合であっても、ヒートシールヘッドの当接面がシール材を介して容器の口の周縁に当接すると、ジンバル機構はこれに圧力が掛かった状態でも軽く作動するので、ヒートシールヘッドはその姿勢を円滑に変えることができ、したがって、ヒートシールヘッドの当接面は容器の口の周縁の傾斜に追従してこれと平行になる。この結果、シール材の全体を均一の所定温度に加熱することができるとともにシール材の外面の周縁をその全周に亘って均等な力で容器の口の周縁に押圧してこれに密着させることができるので、シール材により容器の口を確実に密封することができ、したがって、容器が傾斜している場合のシール不良率を従来のものに比し大幅に低減することができる。
【００２９】
また、請求項１の発明によれば、ジンバル機構は、ヒートシールヘッドを囲むリングと、ヒートシールヘッドをその軸芯に直交する当接面の近傍で該軸芯と直交する直線のまわりに回動自在にリングに枢支する第１のピンと、リングを第１のピン及び前記軸芯と直交する直線のまわりに回動自在にシャンクに枢支する第２のピンを備えているため、容器が傾斜している場合その口の周縁の傾斜に追従してヒートシールヘッドはその当接面の近傍に位置する第１のピン及び／又は第２のピンまわりに回動するので、ヒートシールヘッドの当接面とシール材の外面との滑りを抑制することができる。この結果、ヒートシールヘッドとシール材を容易に調芯できるので、シール材の内面周縁を全周に亘って均等な力で容器の口の周縁に押圧することができる。
さらに、請求項２の発明によれば、ジンバル機構によりシャンクに対して回動自在に取り付けられたヒートシールヘッドは、その外周面に巻装されたバンドヒータによって加熱されてその当接面が所定の温度に維持され、容器が傾斜している場合その当接面がシール材を介して容器の口の周縁に当接すると、ジンバル機構の第１のピン及び／又は第２のピンのまわりに円滑に回動し、その当接面が容器の口の周縁と平行になるので、シール材の下面の周縁を全周に亘って均等な所定の圧力で容器の口の周縁に押し付けることができ、また、シール材の全体を均一な温度に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例を示すヒートシール装置の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図３】従来のヒートシール装置の縦断面図である。
【図４】従来の他のヒートシール装置の縦断面図である。
【図５】従来の更に他のヒートシール装置を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１…ヘッド、  ２…シャンク、  ５…容器、  ６…シール材、  １０…ジンバル機構、  １１…リング、  １２…第１のピン、  １３…ブラケット、  １４…第２のピン、  １５…ホルダ。
【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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