(57)【要約】【課題】単純な構造でシール部材を押圧する圧力を均等化できるヒートシール装置およびヒートシール方法を提供する。【解決手段】水平に設けられた固定軸２０と、前記固定軸２０に遊びを設けて揺動可能に吊下されたアーム部材１８と、前記アーム部材１８の下部に設けられ、シール材で封止する容器を受ける受台１６と、前記受台１６と対向配置され前記容器に前記シール材を加熱押圧するヒートヘッド１２と、前記アーム部材１８に取付けられた内輪２４Ｂと、前記内輪２４Ｂとベアリングを介して該内輪２４Ｂの軸線に対して相対的揺動可能に装着された外輪２４Ａと、を備えた力伝達部と、前記力伝達部の外輪２４Ａを押圧して前記アーム部材１８を揺動させ、前記受台１６を前記ヒートヘッド１２へ向かって付勢する押出手段と、を有するヒートシール装置。【選択図】図１
2013209113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に設けられた固定軸と、
前記固定軸に遊びを設けて揺動可能に吊下されたアーム部材と、
前記アーム部材の下部に設けられ、シール材で封止する容器を押す受台と、
前記受台と対向配置され前記容器に前記シール材を加熱押圧するヒートヘッドと、
前記アーム部材に取付けられた内輪と、前記内輪とベアリングを介して該内輪の軸線に対して相対的揺動可能に装着された外輪と、を備えた力伝達部と、
前記力伝達部の外輪を押圧して前記アーム部材を揺動させ、前記受台を前記ヒートヘッドへ向かって押し出す押出手段と、
を有するヒートシール装置。
【請求項２】
前記力伝達部は自動調心軸受である請求項１に記載のヒートシール装置。
【請求項３】
前記押圧手段は前記外輪に当接する上下方向に延設された傾斜カム面を備え、上下に移動可能とされた板カムである請求項１または請求項２に記載のヒートシール装置。
【請求項４】
前記ヒートヘッドは鉛直方向のまわりに揺動可能に支持された請求項１〜３の何れか１項に記載のヒートシール装置。
【請求項５】
水平に設けられた固定軸に遊びを設けて揺動可能に吊下されたアーム部材が、前記アーム部材の下部に設けられ、シール材で封止する容器を受ける受台を揺動させ、樹脂成型品のシール面の裏側に接する工程と、
前記アーム部材に取付けられた内輪と、前記内輪とベアリングを介して該内輪の軸線に対して相対的揺動可能に装着された外輪と、を備えた力伝達部が、前記力伝達部の外輪を押圧して前記アーム部材を揺動させ、前記受台を前記ヒートヘッドへ向かって押し出す工程と、
前記受台が前記受台と対向配置され前記容器に前記シール材を加熱押圧するヒートヘッドに前記樹脂成型品を押圧する工程と、
を含むヒートシール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートシール装置、およびヒートシール方法、特にインスタントフィルムの容器の口の一部または全てをシール材で封止するために用いられるヒートシール装置およびヒートシール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂など種々の素材からなる容器内に食品、医薬品や写真用フィルムなどを装填した後、この容器内への空気の侵入を防止するため、容器の口部をアルミニウム箔や樹脂フィルム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。
【０００３】
このとき、例えばシール材でシールされる容器の口部表面と、シール材を溶着するヒートヘッドの当接面との間に角度のズレが存在する。このため正しく加熱および圧着出来ない場合は、シール材に対するヒートヘッドの押圧力が一様でなくなり、溶着によるシールが不十分となる虞がある。
【０００４】
そこでヒートヘッドをジンバル機構で支持し、シール材でシールされる対象面とヒートヘッドの当接面との角度のズレを吸収するヒートシール装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしジンバル機構でヒートヘッドを支持する構成においては、１方向の揺動につき1本の回転軸が必要となり、例えばヒートヘッドの当接面をシールされる対象面に対して自在に支持するためには少なくとも２軸が必要となるため、部品点数が多く構造も複雑であり、コストも上昇し易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１７７７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、単純な構造でシール部材を押圧する圧力を均等化できるヒートシール装置およびヒートシール方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載のヒートシール装置は、水平に設けられた固定軸と、前記固定軸に遊びを設けて揺動可能に吊下されたアーム部材と、前記アーム部材の下部に設けられ、シール材で封止する容器を押す受台と、前記受台と対向配置され前記容器に前記シール材を加熱押圧するヒートヘッドと、前記アーム部材に取付けられた内輪と、前記内輪とベアリングを介して該内輪の軸線に対して相対的揺動可能に装着された外輪と、を備えた力伝達部と、前記力伝達部の外輪を押圧して前記アーム部材を揺動させ、前記受台を前記ヒートヘッドへ向かって押し出す押出手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記の発明によれば、シール面に傾斜があった場合でも、アーム部材を揺動させることで受台をシール面に対して揺動させ、シール面をヒートヘッドに正面から付勢してムラなく確実にシールすることができる。
【００１０】
請求項２に記載のヒートシール装置は、前記軸受は自動調心軸受であることを特徴とする。
【００１１】
上記の発明によれば、揺動手段を支持する軸受として自動調芯軸受を用いたことにより少ない部品点数で単純な構造とすることができる。
【００１２】
請求項３に記載のヒートシール装置は、前記押圧手段は前記外輪に当接する上下方向に延設された傾斜カム面を備え、上下に移動可能とされた板カムであることを特徴とする。
【００１３】
上記の発明によれば、押圧手段として板カムを用いたことにより少ない部品点数で単純な構造とすることができる。
【００１４】
請求項４に記載のヒートシール装置は、前記ヒートヘッドは鉛直方向のまわりに揺動可能に支持されたことを特徴とする。
【００１５】
上記の発明によれば、シール面が傾斜していてもヒートヘッドがシール面に正面から付勢してムラなく確実にシールすることができる。
【００１６】
請求項５に記載のヒートシール方法は、水平に設けられた固定軸に遊びを設けて揺動可能に吊下されたアーム部材が、前記アーム部材の下部に設けられ、シール材で封止する容器を受ける受台を揺動させ、樹脂成型品のシール面の裏側に接する工程と、前記アーム部材に取付けられた内輪と、前記内輪とベアリングを介して該内輪の軸線に対して相対的揺動可能に装着された外輪と、を備えた力伝達部が、前記力伝達部の外輪を押圧して前記アーム部材を揺動させ、前記受台を前記ヒートヘッドへ向かって押し出す工程と、前記受台が前記受台と対向配置され前記容器に前記シール材を加熱押圧するヒートヘッドに前記樹脂成型品を押圧する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
上記の発明によれば、シール面に傾斜があった場合でも、アーム部材を揺動させることで受台をシール面に対して揺動させ、シール面をヒートヘッドに正面から付勢してムラなく確実にシールすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上記構成としたので、単純な構造でシール部材を押圧する圧力を均等化できるヒートシール装置およびヒートシール方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るヒートシール装置の構造を示す概念斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るヒートシール装置によりシールされる樹脂成型品の例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るヒートシール装置の自動調芯軸受の構造を概念的に示す断面図である。
【図４】図３に示す自動調芯軸受を用いてシャフトを保持する構造の１例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るヒートシール装置によるシール工程の、工程開始状態を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るヒートシール装置によるシール工程の、受台および板カムの移動中状態を示す側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るヒートシール装置によるシール工程の、板カムの移動中状態を示す側面図である。
【図８】本発明の実施形態に係るヒートシール装置によるシール工程の、ヒートヘッドによるヒートシール中状態を示す側面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るヒートシール装置によるシール工程の、シール後の板カムの復帰中状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るヒートシール装置によるシール工程の、シール後の受台および板カムの復帰中状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明が適用されたヒートシール装置の全体構成について概説する。
【００２１】
＜全体構成＞
【００２２】
図１は、樹脂成型品１００のシール面１０８をシール材１０６でシールするヒートシール装置１０の全体構成図である。なお図中ＵＰは上を示す。
【００２３】
このヒートシール装置１０は、固定軸２０の回りに回転方向に揺動可能に支持されたアーム部材１８と、アーム部材１８の先端に設けられアーム部材１８の揺動により樹脂成型品１００のシール面１０８を内側から押圧する受台１６と、アーム部材１８の長手方向途中に設けられ、アーム部材１８の固定軸２０と平行にアーム部材１８を貫通する押圧軸２２を備えている。
【００２４】
固定軸２０は、軸受との間に予め２０μｍのクリアランスが設けられており、これにより固定軸２０はクリアランスの範囲内で遊びをもつ。なお、ここで固定軸２０を支持する軸受は例えば玉軸受でよく、クリアランス（隙間）は軸方向のアキシャル（Axial）隙間、径方向のラジアル（Radial）隙間、および内輪／外輪間の角方向移動量である角隙間が存在するが、ここでいうクリアランスとは径方向のラジアル隙間が２０μｍあることを意味する。
【００２５】
押圧軸２２には自動調芯玉軸受２４が回転自在に嵌合しており、後述するように自動調芯玉軸受２４の外輪２４Ａは押圧軸２２に対して予め設定された範囲で揺動可能とされている。さらに自動調芯玉軸受２４を押圧し、アーム部材１８を固定軸２０の回りに揺動させることで受台１６をヒートヘッド１２の方向に付勢するカム面２８を備えた板カム２６が上下方向に移動可能に設けられている。
【００２６】
完成品の樹脂成型品１００は内部に図示しない写真用フィルムを封入した箱体１０２からなる箱形とされており、図２（Ａ）のようにシール面１０８のフィルム取り出し口１０８Ａをシールするシール材１０６で外側からヒートシールされる。
【００２７】
ヒートシール装置１０により箱体１０２のシール面１０８をシール材１０６で外側からシールされた後、蓋１０４を接着して樹脂成型品１００の内部を暗箱状態とし、内部の写真用フィルムが漏光により感光することを防いでいる。（以下暗室部分は削除しました）
【００２８】
＜自動調芯玉軸受＞
【００２９】
図３、４には図１に示す線３における断面で、自動調芯玉軸受２４およびこれを用いた押圧軸２２近傍の構造が示されている。
【００３０】
ここでいう自動調芯玉軸受２４とは、外輪２４Ａの中に内輪２４Ｂがボール２４Ｃによって保持された軸受である。外輪２４Ａの軌道面２４Ｒ、すなわち内周面は球面であり、その曲率中心は軸受中心Ｃと一致している。
【００３１】
従って、内輪２４Ｂ、ボール２４Ｃは軸受中心Ｃの周りを自由に回転でき、調心性がある。すなわち図３に示す角度θのように押圧軸２２が傾いていても、板カム２６のカム面２８に対して所定の角度を保つことができる。
【００３２】
本実施形態においては、樹脂成型品１００のシール面１０８がカム面２８に対して傾斜していた場合、アーム部材１８および受台１６が、この傾斜したシール面１０８に対し、正対してヒートヘッド１２に向けて付勢するので、確実にムラなくシール材１０６でシールすることができる。
【００３３】
シール面１０８の傾斜に対して従来から用いられてきたジンバル機構では、シール面１０８の傾斜に追随することは可能だが、部品点数が増加し装置の大型化、高価格化等の虞があった。
【００３４】
本願発明の実施形態で用いられる自動調芯玉軸受２４は、所定の角度範囲までジンバル機構と同様にシール面１０８の傾斜に追随することができる。従来のヒートシール装置ではジンバル機構を用いているので、１方向の揺動につき１本の揺動軸が必要となり、装置が大型化し構造も複雑になっていた。
【００３５】
本願発明の構成によれば、自動調芯玉軸受２４を用いることにより１軸でジンバル機構と同様の結果を得ることができ、単純な構造とすることができる。
【００３６】
本願発明の構成では自動調心軸受２４の中心軸である押圧軸２２と直交する軸、例えば図１に示すアーム部材１８の固定軸２０および押圧軸２２と直交する長手方向Ｌ（図１では略鉛直方向）を中心に矢印Ｒ方向に受台１６が揺動することによってシール面１０８の傾斜に受台１６が追随する。押圧軸２２と直交する軸は他にも例えば受台１６の接離方向があるが、この軸を中心とした揺動（接離方向から見た受台１６の傾き）はシール結果にほとんど影響を及ぼさないことが発明者らによって確認されている。
【００３７】
＜シール工程＞
【００３８】
以下、添付図面に従って本発明が適用されたヒートシール装置１０によるシール工程について概説する。
【００３９】
まず図５に示すように、固定支持された樹脂成型品１００に対してアーム部材１８および板カム２６が矢印Ｄのように下降し、受台１６が樹脂成形品１００の内部に入る。アーム部材１８の固定軸２０には、軸受との間に予め２０μｍのクリアランスが設けられている。これにより固定軸２０はクリアランスの範囲内で遊びをもち、図１に示すアーム部材１８の長手方向Ｌを軸とした回転方向、および受台１６の接離方向を軸とした回転方向等、図１の矢印Ｈ、Ｆ、Ｗ、Ｒ方向に僅かながら揺動可能とされている。
【００４０】
次いで図６に示すように、板カム２６が下降する。この状態ではアーム部材１８の長手方向Ｌは鉛直方向から少し傾いており、受台１６がシール面１０８と離れている。ここで
自動調芯玉軸受２４の外輪２４Ａが板カム２６のカム面２８で押圧され、押圧軸２２が移動することでアーム部材１８は固定軸２０の回りに揺動し、受台１６を樹脂成型品１００の内側に当接させる。
【００４１】
さらに図７に示すように板カム２６が矢印Ｄのように下降し、カム面２８で押圧された自動調芯玉軸受２４は押圧軸２２をさらに押圧する。このため受台１６は樹脂成型品１００のシール面１０８を内側から押圧する。
【００４２】
ここで、樹脂成型品１００の変形などの理由によってシール面１０８が受台１６と正対していない場合を考えると、本実施形態の構成においては以下のような調節機能が働く。すなわち、受台１６が設けられたアーム部材１８は固定軸２０と軸受との間に設けられたクリアランスによってアーム部材１８の長手方向Ｌを軸とした回転方向Ｒに、僅かに揺動可能に支持されている。シール面１０８が受台１６に対して傾いていた場合、受台１６がシール面１０８の裏側に当接すると、受台１６はシール面１０８の裏側に対して傾いて当接する。
【００４３】
つまり左右方向に不均等に受台１６が接するので、このままではシール面１０８には圧力の強く加わる一方の側と、圧力の弱い他方の側とが存在する。このときアーム部材１８を揺動させるのは、自動調芯玉軸受２４を経由して押圧軸２２に加えられるカム面２８からの押圧力である。本実施形態では自動調芯玉軸受２４によって押圧軸２２とカム面２８との間に生じた傾きを吸収することができるため、押圧軸２２はカム面２８との間に傾きを保ったままアーム部材１８を揺動させることができる。
【００４４】
これによりアーム部材１８は長手方向Ｌの回りに揺動し、受台１６をシール面１０８の内側に沿って傾けたままカム面２８によりヒートヘッド１２側に付勢することができる。
【００４５】
次に、図８に示すように所定の温度（例えば１４０℃）に加熱されたヒートヘッド１２がシール面１０８に向けて矢印Ｐのように前進する。なおシール面１０８と加熱面１４との間には別途、図示しない供給装置によりシール材１０６が挿入される。
【００４６】
ヒートヘッド１２と受台１６とが接触すると、シール材１０６を所定の圧力（例えば２.５ＭＰａ）で所定の時間（例えば１.１秒）押圧する。すなわちヒートヘッド１２の加熱面１４と受台１６との間で樹脂成型品１００とシール材１０６を挟み、加熱しつつ圧着させる。
【００４７】
このとき上記のように、受台１６はアーム部材１８の固定軸２０に設けた２０μｍのクリアランス、およびアーム部材１８に取り付けた自動調心軸受２４によって図１に示す長手方向Ｌのまわりに揺動できるようになっているため、シール面１０８の傾きに沿って受台１６が均一にヒートヘッド１２との圧着を行う。樹脂成型品１００は前述のように可撓性を備えているため、ヒートヘッド１２の加熱面１４とシール面１０８との間に傾きがあっても、シール面１０８の裏側に沿って受台１６が加熱面１４に付勢するので、圧着時には傾きが解消される。
【００４８】
これにより樹脂成形品１００のシール面１０８に最大１０μｍの傾斜がある場合でも、それに追従することが可能であるため、一方の側で強くシールされた部分と他方の側で弱くシールされた部分との圧力差が、最大でも０.２ＭＰａとなったことが発明者らによって確認された。
【００４９】
これに対して自動調心機能がついていない軸受を使用した場合には、シール面１０８の傾斜に受台１６が追従できず、一方で強くシールされた部分と他方で弱くシールされた部分との圧力差が最大０.６ＭＰａとなった。
【００５０】
最後にヒートシール工程が終了すると、図９に示すようにまず板カム２６が矢印Ｕのように上昇して自動調芯玉軸受２４への押圧を解除する。これによって受台１６への圧力は開放され、シール面１０８の、ヒートヘッド１２への押圧は終了する。
【００５１】
同時にヒートヘッド１２は後退し、図１０に示すようにアーム部材１８および板カム２６が矢印Ｕのように上昇し、完全に受台１６が樹脂成形品１００から外れたのち、樹脂成型品１００はヒートシール作業位置から排出され、フィルム充填や蓋１０４の接着工程へと移行する。
【００５２】
上記のように、樹脂成型品１００のシール面１０８が傾斜していても、シール面１０８を背後からヒートヘッド１２に押圧する受台１６がこの傾斜に合わせて揺動するので、ヒートヘッド１２の加熱面１４に対して均等な圧力でシール面１０８を押圧することができ、一方の側で強くシールされた部分と他方の側で弱くシールされた部分との圧力差を小さく、ムラなくシールすることができる。
【００５３】
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【００５４】
例えばアーム部材１８に自動調芯玉軸受２４を設けて受台１６を揺動させ、さらにヒートヘッド１２を揺動させ、加熱面１４をシール面１０８の傾きに追随させる構成としてもよい。あるいは自動調芯軸受としてボールベアリングの代わりにタル状のコロを組み込んだ自動調芯コロ軸受を使用しても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０   ヒートシール装置
１２   ヒートヘッド
１４   加熱面
１６   受台
１８   アーム部材
２０   固定軸
２２   押圧軸
２４   自動調心玉軸受（力伝達部）
２４Ａ 外輪
２４Ｂ 内輪
２４Ｃ ベアリング
２４Ｒ 軌道面
２６   板カム（押出手段）
２８   カム面
１００ 樹脂成型品
１０２ 箱体
１０４ 蓋
１０６ シール材
１０８ シール面
Ｃ     軸受中心
【図１】
2013209113.tif 000003
【図２】
2013209113.tif 000004
【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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