(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端にシール面を備えた細長いシールヘッドと、該シールヘッドの下端のシール面をシールすべき注出口に押し付けるよう、前記シールヘッドを保持して昇降させるシールヘッド昇降装置とを備えた注出口シール装置において、前記シールヘッドが、大径の頭部とそれに続く小径の軸部を有すると共に下端にウエイトを設けており、前記シールヘッド昇降装置が、前記シールヘッドの頭部は通さないが、その頭部の下の軸部を、その中心軸線がほぼ垂直となるように且つ軸線方向に移動可能でしかも垂直軸線に対して傾斜可能な形態で挿入させる貫通穴を備え、前記頭部を着座させることで前記シールヘッドを保持するシールヘッド保持部材と、前記シールヘッドと前記シールヘッド保持部材の間に配置され、前記シールヘッドの頭部を前記シールヘッド保持部材に着座させるよう前記シールヘッドを前記シールヘッド保持部材に対して下方に付勢するばねと、前記シールヘッド保持部材を昇降させる昇降機構を備えていることを特徴とする注出口シール装置。
【請求項２】
下端にシール面を備えた細長いシールヘッドと、該シールヘッドの下端のシール面をシールすべき注出口に押し付けるよう、前記シールヘッドを保持して昇降させるシールヘッド昇降装置とを備えた注出口シール装置において、前記シールヘッドが、下端にウエイトを設けており、前記シールヘッド昇降装置が、下向きに設置されたエアシリンダと、そのエアシリンダのピストンロッドとシールヘッドの上端を、該シールヘッドがほぼ垂直となるように且つ垂直軸線に対して傾斜可能な形態で連結するコイルバネ又は弾性材料で構成されたジョイントを備えていることを特徴とする注出口シール装置。
【請求項３】
前記シールヘッドの下端に設けたウエイトの重量を、そのウエイトを除いたシールヘッドの重量の０．３〜１．５倍に設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の注出口シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小口径の注出口の先端にフィルム状のシール材をヒートシールするために使用する注出口シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、スープ、お茶等を注出口付きパウチに入れレトルト殺菌を行ったものが商品として市場に出てきている。この注出口は、密封を確実にするため、注出口の開口部先端にアルミ箔等のフィルム状のシール材を接着し、その上からキャップをした状態で販売されている。
【０００３】
従来、注出口に対するシール材の接着には、図５に示すような注出口シール装置８が用いられていた。なお、同図において、１はパウチ、２はそのパウチ１に取り付けられた注出口、３は注出口２の開口部先端に接着されるシール材であり、例えば、アルミ箔にヒートシール用の樹脂層を積層したフィルム材が使用されている。このシール材３は前工程において注出口２の先端に図示した形態で被せられるが、まだ注出口２の先端にヒートシールはされていない。４は注出口２（及びそれに連結されているパウチ１）を図示のシール位置に搬送してくると共にシール動作時には注出口２を後述するシールヘッドによるシール圧に耐えるように支持する注出口支持部材である。
【０００４】
注出口シール装置８は、下端に、注出口２先端にシール材３を押し付けて加熱するためのシール面１１ａを備えた細長いシールヘッド１１と、そのシールヘッド１１の下端のシール面１１ａをシールすべき注出口２に押し付けるよう、シールヘッド１１を昇降させるシールヘッド昇降装置９を備えている。そしてそのシールヘッド昇降装置９は、シールヘッド１１を、その中心軸線がほぼ垂直となるように且つ軸線方向に移動可能でしかも垂直軸線に対して傾斜可能に保持するシールヘッド保持部材１２と、シールヘッド１１とシールヘッド保持部材１２の間に配置され、シールヘッド１１をシールヘッド保持部材１２に対して下方に付勢するばね１３と、シールヘッド保持部材１２を昇降させる昇降機構（図示せず）等を備えている。ここで、シールヘッド１１はその上端に下側が小径となったテーパ部１１ｂを有する大径の頭部を備えると共にその下に続く小径の軸部を備えており、一方、シールヘッド保持部材１２は、シールヘッド１１の頭部は通さないが軸部よりは適当に大きい内径の円筒面１２ａとシールヘッド１１のテーパ部１１ｂに対応するテーパ面１２ｂを備えた貫通穴を備えている。この構成により、待機時には、図５（ａ）に示すように、シールヘッド１１がばね１３によって下方に付勢され、シールヘッド１１のテーパ部１１ｂがシールヘッド保持部材１２のテーパ面１２ｂに着座することで、シールヘッド１１が自動的に所定位置に芯合わしされた状態で保持されており、ヒートシール時には、図５（ｂ）に示すように、シールヘッド保持部材１２が下降してシールヘッド１１のシール面１１ａをシール材３及び注出口２に押し付け、ヒートシールしている。この時、シールヘッド１１は注出口２で押し上げられ、テーパ部１１ｂがテーパ面１２ｂから浮き上がった状態となるので、シールヘッド１１は任意の方向に適当な角度範囲で傾くことができる。このため、例えば図６（ａ）に示すように、注出口支持部材４に支持されている注出口２のフランジの下に異物２２がはさまるなどして、注出口２の先端が水平に対して傾いていても、シールヘッド１１のシール面１１ａが注出口先端に突き当たった時、シール面１１ａが当たりの弱い側へ傾いて逃げ、シールヘッド１１は図６（ｂ）に示すように、注出口２の全周に渡ってほぼ均一な押圧力を与えるように調芯されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この注出口シール装置で口径が１１ｍｍ程度の小さい注出口２に対してシールを行ったところ、注出口２の口径が小さいためシールヘッドが注出口先端の傾きに十分には対応して傾くことができず、このため、シール面１１ａの押圧力が注出口の円周方向に不均一となり、接着力のむらが生じ、場合によっては円周方向の一部領域に全く接着しない部分が生じるという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、小口径の注出口に対しても円周方向に均一な接着力でシール材を接着することの可能な注出口シール装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等はシールヘッドの調芯機能を向上させるべく鋭意検討の結果、シールヘッドの下端にウエイトを設けることがきわめて有効であることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明の注出口シール装置は、シールヘッドの下端にウエイトを設けるという構成を備えたものであり、この構成により、シールヘッドのシール面を傾斜状態の注出口先端に押し当てた際、シールヘッドのシール面が注出口２の傾きに敏速且つ確実に追従するようにシールヘッドが傾斜し、注出口の全周に渡ってほぼ均一な押圧力を与え、均一に接着することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る注出口シール装置８Ａを示すものであり、図５に示す従来例と同一部品には同一符号を付して示している。この実施の形態に係る注出口シール装置８Ａも従来と同様に、下端に、注出口２先端にシール材３を押し付けて加熱するためのシール面１１ａを備えた細長いシールヘッド１１Ａと、そのシールヘッド１１Ａを昇降させるシールヘッド昇降装置９Ａを備えており、そのシールヘッド昇降装置９Ａは、シールヘッド１１Ａを、その中心軸線がほぼ垂直となるように且つ軸線方向に移動可能でしかも垂直軸線に対して傾斜可能に保持するシールヘッド保持部材１２と、シールヘッド１１Ａとシールヘッド保持部材１２の間に配置され、シールヘッド１１Ａをシールヘッド保持部材１２に対して下方に付勢するばね１３と、シールヘッド保持部材１２を昇降させる昇降機構（図示せず）等を備えている。ここで用いているシールヘッド１１Ａは、その下端に略円盤状のウエイト２０を設けている。ウエイト２０はシールヘッド１１Ａと一体構造として形成してもよいし、他の部材として形成し、ねじ等の固定手段によって固定してもよい。その他の構成は従来例と同様である。
【０００９】
この注出口シール装置８Ａにおいても、従来と同様に注出口２に対するシール材３のヒートシール動作が行われる。すなわち、待機時には、図１（ａ）に示すように、シールヘッド１１Ａがばね１３によって下方に付勢され、シールヘッド１１の頭部のテーパ部１１ｂがシールヘッド保持部材１２のテーパ面１２ｂに着座することで、シールヘッド１１Ａが自動的に所定位置に芯合わせされた状態で保持されている。この状態で、シールヘッド１１Ａの下に注出口２が注出口支持部材４によって搬送されて来て停止すると、シールヘッド保持部材１２が下降し、図１（ｂ）に示すように、シールヘッド１１Ａがシール材３の上から注出口２に押し付けられ、シール材３を注出口２にヒートシールする。このヒートシール時において、図２（ａ）に示すように、注出口支持部材４で保持されている注出口２が、例えば、そのフランジと注出口支持部材４の間に異物２２が挟まったために、垂直軸線Ｏ−Ｏに対して傾斜している場合がある。このような場合、シールヘッド１１Ａは任意の方向に傾くことができるので、図２（ｂ）に示すように、シールヘッド１１Ａがシール面１１ａの当たりの弱い側へ傾いて逃げ、注出口２の全周に渡ってほぼ均一な押圧力を与えるように調芯される。これによって、シール材３が注出口２の先端に対して全周に渡って均一にヒートシールされる。
【００１０】
以上の調芯動作に当たって、シールヘッド１１Ａは下端にウエイト２０を取り付けたことにより、調芯機能が向上しており、これによって注出口２の口径が小さくても良好に調芯され、均一なヒートシールが行われる。ここで、ウエイト２０を取り付けたことにより調芯機能が向上した理由は次のように考えられる。
【００１１】
第一は、シールヘッド１１Ａの下端にウエイト２０を取り付けたことにより、シールヘッド１１Ａの重心Ｇが下端近くに移行しており、このため、シール材３のヒートシール終了後、シールヘッド保持部材１２を上昇させ、テーパ部１１ｂをテーパ面１２ｂに当接させてシールヘッド１１Ａを位置決めする際、シールヘッド１１Ａが図２（ｂ）に示すように傾斜した状態であっても、直ちに垂直状態に戻り、シールヘッド１１Ａの軸線が垂直軸線Ｏ−Ｏに一致した位置に確実に戻る。このため、次回のヒートシール時には、シール面１１ａが確実に水平状態で下降してゆくため、調芯機能を安定して発揮させることができる。図５に示す従来のシールヘッド１１では重心Ｇが高い位置にあるため、重量によってシールヘッド１１を垂直状態に戻す力が小さく、このため、シールヘッド１１はテーパ部１１ｂとテーパ面１２ｂの当接によって垂直状態に戻される際、摩擦力等の抵抗を受けて必ずしも正確に垂直状態に戻るとは限らず、傾いたままの状態となっていることがあり、これによって、調芯機能が不安定となり、調芯できない場合がある。
【００１２】
第二は、シールヘッド１１Ａの重心Ｇが下端近傍となったため、図２（ｂ）に示すように、シールヘッド１１Ａが注出口２の傾斜に倣って傾いた時、重心Ｇの移動距離ｄは、重心が高い位置にある場合に比べてきわめて小さくなる。このため、シールヘッド１１Ａが傾く際の重心の加速度は小さくてよく、従って、小さい力でシールヘッド１１Ａを注出口２の先端の傾きに対応しうる位置に傾けることができ、調芯機能が増す。
【００１３】
第三は、ウエイト２０を含むシールヘッド１１Ａ全体の重量が大きくなるため、シールヘッド１１Ａの注出口２の先端の傾きに対応させるように傾ける力が大きくなり、この点からも調芯機能が増す。
【００１４】
以上のような理由によって、本実施の形態におけるシールヘッド１１Ａは調芯機能が増していると思われる。ここに用いるウエイト２０は、シールヘッド１１Ａが任意の方向に均等な力で傾くことができるよう、円周方向に均等な形状とすることが望ましく、そのため、略円盤状とすることが好ましい。また、このウエイト２０は周囲に対して干渉しない限り極力外径を大きくすることが調芯機能を発揮させる上から好ましい。更に、ウエイト２０の重量は大きいほど、調芯機能を発揮させる上からは好ましいが、あまり大きくすると嵩張って、周囲に干渉する恐れが生じる。このため、ウエイト２０の重量は、そのウエイト２０を除いたシールヘッド１１Ａの重量の０．３〜１．５倍程度に設定することが好ましい。
【００１５】
なお、上記した実施の形態では、シールヘッド１１Ａの上端の頭部下面にテーパ部１１ｂを形成し、一方、シールヘッド保持部材１２にはテーパ面１２ｂを形成し、両者の接触によってシールヘッド１１Ａを自動的に位置決めする構成としたが、本発明は必ずしもこの構成を必要とするものではなく、図３に示す注出口シール装置８Ｂのように、上端に頭部としてフランジ１１ｄを備えたシールヘッド１１Ｂを用い、シールヘッド保持部材１２には、単にストレートな穴１２ｄを開けたものを用いても良い。
【００１６】
更に、上記した実施の形態では、シールヘッド昇降装置９Ａが、シールヘッド保持部材１２と、ばね１３と、シールヘッド保持部材１２を昇降させる昇降機構を備えた構成としているが、本発明に使用するシールヘッド昇降装置はこの構成に限らず、シールヘッドを、その中心軸線がほぼ垂直になるように且つ垂直軸線に対して傾斜可能な状態に保持して昇降させることのできる他の構成のものを用いることもできる。図４は、上記実施の形態とは異なる構成のシールヘッド昇降装置９Ｃを用いた注出口シール装置８Ｃを示すものである。この実施の形態では、下端にウエイト２０を備えたシールヘッド１１Ｃを昇降させるためのシールヘッド昇降装置９Ｃが、下向きに設置されたエアシリンダ３０と、そのエアシリンダ３０のピストンロッド３０ａとシールヘッド１１Ｃを連結するジョイント３１を備えており、このジョイント３１には、シールヘッド１１Ｃが垂直軸線に対して任意の方向に傾斜しうるように自在性を備えたもの（例えば、コイルバネ、弾性材料等を用いて自在性を付与したもの）が使用されている。この構成により、エアシリンダ３０がシールヘッド１１Ｃを下降させて下端のシール面１１ａを注出口２に押し付けてシールする時、シールヘッド１１Ｃは注出口２の上端の傾きに追従して傾くことができる。また、シールヘッド１１Ｃの下端にウエイト２０を設けたことにより、シールヘッド１１Ｃの調芯機能が増し、均一なヒートシールが行われる。
【００１７】
【実施例】
図１に示すシールヘッド１１Ａを用いた注出口シール装置（実施例）と、図５に示す従来のシールヘッド１１を用いた注出口シール装置（比較例）を用い、下記条件にてヒートシール実験を行った。
（１）シールヘッド仕様
0004400994.tif 000002
（２）注出口仕様（実施例、比較例とも）
注出口口径      １１ｍｍ
注出口材質      ＰＰ
シール材材質    Ａｌ３０μ／ＣＰＰ５０μを貼り合わせた２層構造
（３）シール条件（実施例、比較例とも）
シール温度      １６０°Ｃ
シール時間      １秒
シール圧力      ４．５ｋｇｆ
注出口の傾き    １／１００
（過酷な条件下でのシール結果を測定するため、図２に示すようにそのフランジと注出口支持部材４の間に厚さ０．２ｍｍのフィルム（異物２２）をはさんで、注出口を傾けた。）
（４）サンプル数（実施例、比較例とも）        ４０個
【００１８】
以上のヒートシール実験で得た注出口について、円周方向のピール強度のばらつきを測定し、表１に示す結果を得た。
【００１９】
【表１】
0004400994.tif 000003
【００２０】
表１の結果から明らかなように、従来のシールヘッド１１を用いた比較例では、平均ピール強度は０．９ｋｇｆと十分にあるが、円周方向の一部領域では０．０ｋｇｆと全く接着していない部分があった。これに対し、シールヘッド１１Ａを用いた実施例では、最少のピール強度でも、０．７ｋｇｆあり、全周に渡って確実に接着していた。これは実施例で用いたシールヘッド１１Ａが十分に調芯機能を発揮したためと思われる。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の注出口シール装置は、ヒートシールに用いるシールヘッドが十分な調芯機能を備えているため、注出口の先端が水平に対して少し傾斜していても、シールヘッドのシール面を押し当てた際、そのシール面が注出口の傾きに適合するようにシールヘッドが傾斜し、注出口の全周に渡ってほぼ均一な押圧力を与え、全周を確実に接着することができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態に係る注出口シール装置を、シール前の待機状態で示す概略断面図
（ｂ）はその装置をシール中の状態で示す概略断面図
【図２】（ａ）は図１に示す装置においてシールヘッドを傾斜した注出口に押し付けた瞬間を示す概略断面図
（ｂ）はシールヘッドが注出口の傾斜に合うように調芯された状態を示す概略断面図
【図３】（ａ）は本発明の他の実施の形態に係る注出口シール装置を、シール前の待機状態で示す概略断面図
（ｂ）はその装置をシール中の状態で示す概略断面図
【図４】本発明の更に他の実施の形態に係る注出口シール装置を、シール前の待機状態で示す概略側面図
【図５】（ａ）は従来の注出口シール装置を、シール前の待機状態で示す概略断面図
（ｂ）はその装置をシール中の状態で示す概略断面図
【図６】（ａ）は図４に示す装置においてシールヘッドを傾斜した注出口に押し付けた瞬間を示す概略断面図
（ｂ）はシールヘッドが注出口の傾斜に合うように調芯された状態を示す概略断面図
【符号の説明】
１  パウチ
２  注出口
３  シール材
４  注出口支持部材
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ  注出口シール装置
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ  シールヘッド昇降装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ  シールヘッド
１１ａ  シール面
１２  シールヘッド保持部材
１３  ばね
２０  ウエイト
３０  エアシリンダ
３１  ジョイント
【図１】
0004400994.tif 000004
【図２】
0004400994.tif 000005
【図３】
0004400994.tif 000006
【図４】
0004400994.tif 000007
【図５】
0004400994.tif 000008
【図６】
0004400994.tif 000009