(57)【要約】      （修正有）【課題】高速性やエネルギー効率が向上する間欠動作回転運動の駆動装置及びその包装充填装置をを提供する。【解決手段】液体食品用屋根型紙容器の包装充填装置の駆動装置１は放射状にマンドレル２を備え、駆動装置の中心部に備える中心軸４に、中心軸から外周までの距離が各ステーションで最も長くなる円板カム５を備え、円板カムの外縁に沿ってバネ７の伸縮で押付けるローラー８を備え、円板カムの各辺は内側に向けて凹状に湾曲する。【選択図】図２
2015020786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を両面に備える紙容器用包材を縦シールで矩形筒部に形成し、一端部を折込み熱圧着して該紙容器の底部を形成する際のマンドレルを間欠動作回転運動させる駆動装置であって、
該駆動装置は、中心部から放射状に断面矩形の該マンドレルを複数組備え、該マンドレルは、矩形筒部を挿入する装入ステーションと、該底部を加熱する加熱ステーションと、該矩形筒部の一端部を折込んで該底部を形成する底部形成ステーションと、該底部を形成した該紙容器を排出する排出ステーションとを少なくとも間欠的に回転して移動し、該駆動装置の中心部に備える中心軸に、該中心軸から外周までの距離が各ステーションで最も長くなる該マンドレルと平行に円板カムを備え、該円板カムの外縁に沿ってバネの伸縮で押付けるローラーを備え、
該円板カムの各辺は内側に向けて凹状に湾曲する形状である
ことを特徴する間欠動作回転運動の駆動装置。
【請求項２】
熱可塑性樹脂を両面に備える包材を縦シールで矩形筒部を形成し、一端部を折込み熱圧着で紙容器の底部を形成するマンドレルの間欠動作回転運動の駆動装置を備える包装充填装置であって、
該駆動装置は、中心部から放射状に断面矩形の該マンドレルを複数組備え、該マンドレルは、矩形筒部を挿入する装入ステーションと、該底部を加熱する加熱ステーションと、該矩形筒部の一端部を折込んで該底部を形成する底部形成ステーションと、該底部を形成した該紙容器を排出する排出ステーションとで少なくとも間欠的に回転して移動し、該駆動装置の中心部の中心軸に、円周を、該ステーション数の倍数で分割した円弧状のローターを備え、該ローターにそれぞれ対応して円弧状のステーターを外側から配置し、各分割された該ローターと該ステーターは、円弧状の磁石で形成されると同時に、該ローターと該ステーターが隣接する磁石は、円周方向に陰陽極性が交互に配置されることを特徴とする包装充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体食品用の屋根型の紙容器の包装充填装置に関し、詳しくは包装充填装置内で紙容器用の矩形筒状包材の一端部を折畳んで底部をシール成形する際に、矩形筒状包材が間欠動作回転運動のマンドレルに嵌め込んで連続形成され、マンドレルにおけるエネルギー効率、高速性等が改善された間欠動作回転運動の駆動装置及びその包装充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋根型紙容器に関しては、内外面に熱可塑性樹脂層を設けた紙包装材料からなる底有り角筒状体容器を準備し、容器底を下に容器開口が上になるように容器を垂直に正立させ、容器の内部を滅菌し、容器の上部の開口から内溶液の牛乳、ジュース等飲料を充填し、上部容器内面の密封部分に熱風を吹きつけて、熱可塑性樹脂層を軟化／溶融し、押圧して上部開口を密封し、液体を充填した屋根型紙容器を得る。上記の一連の工程（容器準備、容器正立、滅菌、液体充填、上部密封など）が包装包装充填装置内部で行われる。
【０００３】
底有り角筒状体容器は、図１に示すような底部成形手段によって得られる。例えば、駆動装置１に複数本のマンドレル２が放射状に設けられ、マンドレル２に上部開口から容器３を嵌合させ、マンドレル２を間欠的に回転させながら、マンドレル外端側の容器底部部分を加熱ステーションで加熱し、底部パネルをパネル折畳みステーションで折畳み、マンドレル先端面と押圧面とで容器底部の外と内から押圧（底部形成）ステーションで押圧して、上部開口及び底部を有する容器を得る。
底部成形手段は、間欠動作回転運動の駆動装置を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３ー１５４５８４号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数組のマンドレルは、それぞれの定められた停止位置まで加速回転と減速停止を繰り返す間欠回転運動をする。この運動中、加速回転時のエネルギーが停止する毎に回転エネルギーの消耗を繰り返す。一方、包装充填装置における高速性やエネルギー効率の向上が求められている。
本発明は、包装充填装置内で間欠動作回転運動のマンドレルに嵌め込まれた紙容器用の筒状包材の一端部を折畳んで底部をシール成形する過程において、高速性やエネルギー効率が向上する間欠動作回転運動の駆動装置及びその包装充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の間欠動作回転運動の駆動装置及びその包装充填装置は、熱可塑性樹脂を両面に備える紙容器の包材を縦シールで矩形筒部に形成し、その一端部を折込み熱圧着して紙容器の底部を形成する際のマンドレルを間欠動作回転運動させる駆動装置を備え、駆動装置は中心部から放射状に断面矩形のマンドレルを複数組備え、マンドレルは、矩形筒部を挿入する装入ステーションと、底部を加熱する加熱ステーションと、矩形筒部の一端部を折込んで底部を形成する底部形成ステーションと、底部を形成した紙容器を排出する排出ステーションとを少なくとも間欠的に回転して移動し、駆動装置の中心部に備える中心軸に、中心軸から外周までの距離が各ステーションで最も長くなるマンドレルと平行に円板カムを備え、この円板カムの外縁に沿ってバネの伸縮で押付けるローラーを備えることを特徴としている。
【０００７】
好ましい態様では、円板カムの各辺は内側に向けて凹状に湾曲する形状である。
【０００８】
この発明の間欠動作回転運動の駆動装置及びその包装充填装置は、熱可塑性樹脂を両面に備える包材を縦シールで矩形筒部を形成し、その一端部を折込み熱圧着で紙容器の底部を形成するマンドレルの間欠動作回転運動の駆動装置を備え、駆動装置は中心部から放射状に断面矩形のマンドレルを複数組備え、マンドレルは、矩形筒部を挿入する装入ステーションと、底部を加熱する加熱ステーションと、矩形筒部の一端部を折込んで底部を形成する底部形成ステーションと、底部を形成した紙容器を排出する排出ステーションとで少なくとも間欠的に回転して移動し、駆動装置の中心部の中心軸に、円周を、ステーション数の倍数で分割した円弧状のローターを備え、このローターにそれぞれ対応して円弧状のステーターを外側から配置し、各分割されたローターとステーターは円弧状の磁石で形成されると同時に、ローターとステーターが隣接する磁石は円周方向に陰陽極性が交互に配置されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、マンドレルの間欠動作回転運動の駆動装置は中心部から放射状に断面矩形のマンドレルを複数組備え、マンドレルは各ステーションを間欠的に回転して移動する。駆動装置の中心部の中心軸に、中心軸から外周までの距離が各ステーションで最も長くなるマンドレルと平行に円板カムを備え、この円板カムの外縁に沿ってバネの伸縮で押付けるローラーを備える。
【００１０】
この構成によって、各マンドレルが次のステーションに移動する際に、マンドレルに沿って平行に備える円板カムの頂部の外縁を押付けるローラーによってバネが縮んでバネ力が蓄圧される。円板カムが頂部を越えて回転開始すると同時に蓄圧されたバネ力によってローラーを介して円板カムに回転力を付加することができる。エネルギー効率が向上すると同時に高速性が付加される。
【００１１】
好ましい態様では、円板カムの各辺は内側に向けて凹状に湾曲する形状である。このため、ローラーの円板カムに対する回転動作が円滑になり確実に安定して回転力を付加することができる。
【００１２】
この発明によれば、マンドレルの間欠動作回転運動の駆動装置は中心部から放射状に断面矩形のマンドレルを複数組備え、マンドレルは各ステーションを間欠的に回転しながら移動する。駆動装置の中心部の中心軸に、円周を分割する円弧状のローターを備える。そして、このローターにそれぞれ対応して円弧状のステーターを外側から配置し、各分割されたローターとステーターは円弧状の磁石で形成されると同時に、ローターとステーターが隣接する磁石は円周方向に陰陽極性が交互に配置される。
【００１３】
このため、ローターが次のステップに回転移動する際にステップの中間部においてはローターとステーターの磁石は同じ極性が対向するので反発して、回転方向に容易に回転する。エネルギー効率が向上すると同時に高速性が付加される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に使用することができるマンドレルと間欠動作回転運動の駆動装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における、間欠動作回転運動の駆動装置の構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における、間欠動作回転運動の駆動装置の動作を説明する側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における、間欠動作回転運動の駆動装置の構成を示す側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における、間欠動作回転運動の駆動装置の動作を説明する側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
内溶液を充填する屋根型の紙容器では、平板矩形形状の紙基材を縦シール部で筒状に形成された容器１は、図１に示すマンドレル２、２、２、２、２の間欠動作回転運動の駆動装置１において、マンドレルに一端を折込んで熱圧着により底部が形成される。さらに、上方開口から内溶液を注入した後、開口を折込み熱圧着して屋根型の頂面の上端部をシール形成する。底面と四組の側面と頂面から成る屋根型形状で内溶液を充填した紙容器が形成される。
【００１７】
紙容器を形成するシート状の紙基材には、縦方向の折り目、横方向の折り目、斜め方向の折り目が各々複数形成されるので、この折り目を折込むことで屋根型形状の紙容器１が確実且つ容易に形成できる。
【００１８】
紙基材の断面構成は、外側から内側に向かって外側層、紙基材、内側層から成り、外側層の外側面にデザイン等が印刷される。外側層は低密度ポリエチレン樹脂、内側層はポリエチレン或いはエチレン共重合体等の樹脂が用いられる。
【００１９】
紙容器充填装置は、筒状の紙基材を連続的に回転供給するマンドレル駆動装置と、紙基材を搬送するコンベアと、内溶液を充填する充填工程と、熱風付加工程と、成形工程とで構成される。
【００２０】
図１に示すマンドレル駆動装置１において、可塑性樹脂を両面に備える紙基材３が筒状に形成された状態でマンドレル２に供給される。次に、回転した状態のマンドレル２では、筒状の紙基材３の一端部を折り目に沿って折込んでヒーターで加熱圧着によって底部が形成される。
【００２１】
図１に示される例の駆動装置１に複数本（図１では５本）のマンドレル２が放射状に設けられ、マンドレル２に上部開口から容器３を嵌合させ、マンドレル２を間欠的に回転させながら、マンドレル外端側の容器底部部分を加熱ステーションで加熱し、底部パネルをパネル折畳みステーションで折畳み、マンドレル先端面と押圧面とで容器底部の外と内から押圧（底部形成）ステーションで押圧して、上部開口及び底部を有する容器を得る。
【００２２】
具体的には、駆動装置は、中心部から放射状に断面矩形のマンドレルを複数組（図１では、５組、後述する実施形態では、４組）備え、マンドレルは、矩形筒部を挿入する装入ステーションと、底部を加熱する加熱ステーションと、矩形筒部の一端部を折込んで底部を形成する底部形成ステーションと、底部を形成した紙容器を排出する排出ステーションとで少なくとも間欠的に回転して移動する。
【００２３】
第１の実施形態の図２に示す駆動装置１の中心部に備える中心軸４に、中心軸４から外周までの距離が各ステーションで最も長くなる、マンドレルと平行に円板カム５を備え、この円板カム５の外縁６に沿ってバネ７の伸縮で押付けるローラー８を備える。
この態様では、マンドレル駆動装置１の中心部に備える中心軸４の延長上に、マンドレルと平行に近接して略矩形状で４隅が円弧状の円板カム５を備える。
円板カム５の外縁６に沿ってバネ７の伸縮で常時押付けるローラー８がベアリングを介して固定位置に備える。円板カム５の各辺は円板カムの面内で内側に向けて凹状に湾曲する形状である。
【００２４】
間欠動作回転運動の駆動装置の動作では、マンドレル駆動装置の中心軸４に、マンドレル駆動装置１と平行に、略矩形状で４隅が円弧状の円板カム５を備える。この円板カムの外縁６に沿ってバネの伸縮で常時押付けるローラー８を備え、円板カムの各辺は内側に向けて凹状に湾曲する形状である。マンドレル２は矩形筒部を挿入する装入ステーションから、次にステーション、例えば、矩形筒部の一端部を折込んで底部を形成する底部形成ステーションに移動する間にバネが縮んで蓄圧される。
【００２５】
図３に示すように、ローラー８が、底部形成ステーションから次のステーション、例えば、排出ステーションに移動する際に、蓄圧したバネの力が放出してマンドレルの回転エネルギーとして付加されるので、エネルギーをバネに再び蓄積して加速時に放出して利用するので、省エネでマンドレル駆動装置のエネルギー効率が向上する。このため、加速と減速を繰り返す間欠動作の効率が上がり、包装充填装置の仕様スピードを確実に安定して得ることが支援できる。内溶液の充填が高速且つ確実に実施できるので充填効率が向上する。
【００２６】
上述のように、小さい容量のサーボモーターで間欠部を駆動することが可能で、機械的な負担も減少するので、軽備なメカ設計で同様の動作を実現できる。
また、本発明を従来の装置に追加適用すると、更に高速な動作を得ることができる。また、速度を高速ではなく従来と同一にする場合であっても、長い機械的な寿命が実現可能で、且つ、より少ない電力で同等の動作が実現できる。
【００２７】
第２の実施形態では、図４、図５に示すように、駆動装置１は中心部から放射状に断面矩形のマンドレル２を４組備え、マンドレル２は矩形筒部を挿入する装入ステーションと、矩形筒部の一端部を折込んで底部を形成する底部形成ステーションと、底部を形成した紙容器を排出する排出ステーションを備える。
【００２８】
この形態では、駆動装置の中心軸４の周りに、円周を８分割する円弧状のローター２１を備え、それぞれのローター２１に対応して外側から円弧状のステーター２２をローター２１とは独立して固定配置する。各ローター２１と各ステーター２２は中心軸Ｐに対して垂直方向にＮ極とＳ極を備えると同時に、隣接する各ローター２１とステーター２２はそれぞれ円周方向にＮ極とＳ極が交互に対向して至近距離に配置される。より詳しくは、一対のローター２１とステーター２２の位置関係はマンドレルが垂直の位置で互いが同じ垂直線上と成るように配置される。
【００２９】
このような構成を持つ駆動装置１では、マンドレル２は矩形筒部を挿入する装入ステーションから、次のステーションに、すなわち、矩形筒部の一端部を挿入して、底部を形成する底部形成ステーションに回転移動する間に、ローター２１とステーター２２の隣接する磁石は、その途中で円周方向に陰陽極性が交互に反発・引寄せ・反発の状態を経て回転する。反発する磁力によって回転抵抗が大幅に減少するので、マンドレルの回転エネルギーが軽減されてエネルギー効率が向上する。このため、装置全体としてのエネルギーが軽減できて、本発明の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。機械的な接触部分を持たないのでスプリングを利用した場合と比較して長い寿命が実現できてメンテナンスも不要である。
【００３０】
この発明では、種々の変形例が可能であり、例えば、円板カムは四辺に湾曲を形成しない矩形平板でもよい。頂面形状が屋根型の代わりに平面状等に形成した紙容器等に対しても応用できる。更に、本発明は間欠動作を伴う回転運動をする装置、及びその装置を備えた機械全般に対して応用可能である。
【００３１】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１  駆動装置
２  マンドレル
３  容器
４  回転軸
５  円板カム
７  バネ
【図１】
2015020786.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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