(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端を開口した多数の紙容器を垂直状態に且つ一定の搬送ピッチで保持し、該紙容器を前記搬送ピッチずつ間欠搬送する搬送装置と、その搬送装置による紙容器の走行経路に配置され、停止中の紙容器に対して、液体充填、頂部くせ折り、頂部シール等の処理を施す処理装置を備え、胴部サイズが少なくとも８５ｍｍ角〜９５ｍｍ角の範囲内の１サイズの紙容器に対して処理可能なゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置において、前記搬送装置の搬送ピッチを１１５〜１０５ｍｍとし、且つ生産能力を３０００本／ｈ±３００本／ｈとしたことを特徴とするゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置。
【請求項２】
請求項１に記載のゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置において、前記搬送装置の搬送ピッチを１０８ｍｍとし、前記搬送装置による間欠搬送の１サイクル中における移動／停止の分割割合を１４０°〜１６０°／２２０°〜２００°としたことを特徴とするゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上端を開口した紙容器を所定経路に沿って間欠的に搬送し、その紙容器に対して清酒、合成酒、焼酎、ジュース、牛乳等の液体を充填し、頂部をゲーベルトップ型に成形してシールするという一連の動作を行う、ゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ゲーベルトップ型紙容器が清酒、合成酒、焼酎、ジュース、牛乳等の液体の包装容器として広く使用されている。このゲーベルトップ型紙容器への液体充填を行う装置は、底部を組み立て、頂部を開放した形態の紙容器を直立状態で保持する２本組或いは４本組の爪を多数組、一定ピッチで取り付けたキャリアチェーンと、そのキャリアチェーンを一定ピッチずつ間欠的に走行させる駆動装置を有する搬送装置を備えており、更にそのキャリアチェーンによって間欠的に搬送される紙容器の走行経路で且つ紙容器の停止位置に、紙容器頂部くせ折り装置、紙容器殺菌装置、紙容器乾燥装置、液体充填装置、紙容器頂部くせ折り装置、紙容器頂部加熱装置、紙容器頂部シール装置等を備えている。そして、上端を開放した紙容器をキャリアチェーンで一定ピッチずつ間欠搬送して行く間に、停止中の紙容器に対して、頂部くせ折り、殺菌、乾燥、液体充填、頂部くせ折り、頂部加熱、頂部シール（トッププレス）等を行い、内容物を充填しシールしたゲーベルトップ型紙容器を製造していた。
【０００３】
この種のゲーベルトップ型紙容器充填シール装置において、キャリアチェーンには、多数の駒をつないで無端状としたローラチェーンが用いられており、その全長は駒のピッチ（通常、３１．７５ｍｍが多用されている）の倍数となっている。また、それに取り付ける２本組或いは４本組の爪のピッチ（その爪で搬送される紙容器のピッチ、以下搬送ピッチという）は、無端状のキャリアチェーンの全周に渡って一定とする必要があり、そのためには、搬送ピッチを駒のピッチの偶数倍に設定することが設計、製作上、好ましい。このため、８５ｍｍ角或いは９５ｍｍ角のゲーベルトップ型紙容器を処理する装置に対しては、１２７ｍｍピッチ（＝３１．７５ｍｍ×４倍）が一般的であった。また、従来の装置における生産能力としては、通常、１系列当たり１０００本／ｈ程度であり、高速のものでも２０００本／ｈが限度であった。紙容器の間欠搬送を行うためのキャリアチェーンの駆動は、一般にインデックスカムを用いて行っており、そのインデックスカムの１回転中（間欠搬送の１サイクル中）におけるチェーンの移動／停止の分割割合は１２０°／２４０°に設定されており、従って、生産能力２０００本／ｈでは、紙容器の間欠搬送の１サイクルの周期は１．８秒、移動時間は０．６秒、停止時間は１．２秒であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近、この種のゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置においても、更に生産能力の向上が求められており、本発明者等も３０００本／ｈに速度アップした。ところが、生産能力をアップしたところ、充填工程において液体を充填した紙容器が次の位置へ移動、停止する際の液揺れが激しくなり、液が跳ねて紙容器頂部のシール面に接触しシール不良を生じるとか、極端な場合には外部に飛び出すといった現象が生じた。この液揺れを防止するには、紙容器の間欠搬送の１サイクルにおける移動時間を増加させることが有効であると考えられるが、１サイクル内における紙容器停止時間として、液体充填、くせ折り等の作業を行うための必要最低時間（概ね、０．７秒程度）は確保しなければならず、このため移動時間を長くするとしても、０．５秒程度が限度である。すなわち、３０００本／ｈの生産能力では、紙容器の間欠搬送の１サイクルの周期は１．２秒であり、停止時間として０．７秒を確保するには、移動時間は０．５秒が限度となり、間欠搬送の１サイクル中におけるの移動／停止の分割割合は、１５０°／２１０°程度となる。
【０００５】
ところが、このように移動／停止の分割割合を１５０°／２１０°とし、従来よりも移動時間の割合を大きくしても、依然として液揺れが激しく生じ、液が紙容器頂部のシール面に接触してシール不良を生じることが多発し、実用上、３０００本／ｈの生産はできなかった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、胴部サイズが８５ｍｍ角或いは９５ｍｍ角等のゲーベルトップ型紙容器を対象とする充填シール装置において、液揺れを抑えてシール不良を防止しながら、３０００本／ｈ程度の生産を可能とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記した液揺れを防止すべく鋭意検討の結果、紙容器の移動時の加速度、減速度が液揺れに多大な影響を与えており、その加速度、減速度が或る限界に達すると、共振現象を含んだ液揺れが生じることで、振幅が急激に大きくなり、しかも、その限界点が、１サイクル中の移動／停止の分割割合を１５０°／２１０°とし、生産能力を３０００本／ｈとした時の加速度、減速度の最大値よりも少し低い位置にあり、紙容器を間欠搬送する際の１サイクルでの移動距離（搬送ピッチ）を短縮することで、加速度、減速度の最大値を下げて液揺れを抑制できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明のゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置は、胴部サイズが少なくとも８５ｍｍ角〜９５ｍｍ角の範囲内の１サイズの紙容器に対して処理可能な充填シール装置において、キャリアチェーンによる紙容器の搬送ピッチを１１５〜１０５ｍｍに設定し、且つ生産能力を３０００本／ｈ±３００本／ｈとするという構成としたものである。この構成により、紙容器の搬送距離が従来の１ピッチ１２７ｍｍに比べて、かなり小さくなっており、このため、間欠搬送の１サイクル中の移動／停止の分割割合を１５０°／２１０°とした場合における加速度、減速度が、従来の１ピッチ１２７ｍｍに比べてかなり小さくなって、液揺れが急激に拡大する限界点を下回り、従って、液揺れを小さく抑えてシール不良を防止でき、生産能力３０００本／ｈ±３００本／ｈというような能力アップを図ることができる。ここで、上記した「胴部サイズが少なくとも８５ｍｍ角〜９５ｍｍ角の範囲内の１サイズの紙容器に対して処理可能な充填シール装置」とは、胴部サイズが８５ｍｍ角〜９５ｍｍ角の範囲内の１サイズの紙容器のみ（例えば、８５ｍｍ角の紙容器のみ、９５ｍｍ角の紙容器のみ）を取り扱う充填シール装置はもちろん、上記範囲内の複数サイズの紙容器（例えば、８５ｍｍ角と９５ｍｍ角の紙容器）を取り扱う兼用充填シール装置、及び上記範囲内を含む複数サイズの紙容器（例えば、５０、６０、７０、８５、９５ｍｍ角等の紙容器）を取り扱う兼用充填シール装置を含むことを意味しており、従って、これらの充填シール装置はいずれも本発明の範囲内となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置を備えた紙容器組立充填封緘装置を示す概略側面図であり、１０は、筒状に胴貼りし且つ扁平に折り畳んだ状態の紙容器１を、筒状に起こし、それに注出口を取り付けて下流に供給する紙容器供給装置、２０は紙容器供給装置１０から供給された紙容器の底部を組み立てて下流に供給する紙容器底部組立装置、３０は、紙容器底部組立装置２０から供給される紙容器を受け取る位置に配置された、本発明の一実施の形態に係るゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置である。
【０００９】
この実施の形態に係る充填シール装置３０は、紙容器底部組立装置２０から供給された紙容器１を直立状態に保持して一定ピッチずつ間欠搬送する搬送装置３１（図２参照）と、その搬送装置による紙容器１の搬送経路に沿って、紙容器の停止位置に配置された頂部一次くせ折り装置３２、殺菌剤噴霧装置３３、乾燥装置３４、冷却装置３５、充填ノズル３８を有する充填装置３７、頂部二次くせ折り装置３９、ヒータ４０、頂部折り畳み加圧装置４１等の処理装置を備えており、紙容器１が搬送装置によって直立状態で１ピッチずつ間欠移動する間に、紙容器１に対して、頂部一次くせ折り、殺菌剤噴霧、殺菌剤乾燥、紙容器冷却、液体充填、頂部二次くせ折り、頂部のシール面加熱、頂部折り畳み加圧等の諸処理が施され、内容物を充填し、頂部をシールしたゲーベルトップ型紙容器が製造され、系外に排出される。これらの各装置は従来公知のものであるので、詳細な説明は省略する。なお、本発明の適用対象となるゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置は、図１に示す諸処理装置を備えたものに限らず、少なくとも充填装置、頂部くせ折り装置、シール装置を備えたものであればよく、例えば、図１の充填シール装置において、殺菌処理関係の装置を省略するとか、この充填シール装置内で紙容器１に対する注出口取付を行うように変更してもよい。
【００１０】
図２は紙容器１を間欠搬送する搬送装置３１を示す概略平面図である。この搬送装置３１は一対の無端状のキャリアチェーン４５、４５と、そのキャリアチェーン４５を掛けたチェーンホィール４６と、駆動装置４７等を備えており、キャリアチェーン４５、４５には、紙容器１の４隅を保持するように爪４８が取り付けられている。この爪４８のキャリアチェーン４５に対する取付位置は、保持した紙容器１のピッチ即ち搬送ピッチｐが、キャリアチェーン４５の全長に渡って一定となるように定められ、且つ、その搬送ピッチｐの値は１１５〜１０５ｍｍの範囲内の値に、好ましくは、１０８ｍｍに、即ち、従来の装置における１２７ｍｍよりもかなり短い値に設定されている。
【００１１】
ここで、搬送ピッチｐを１１５ｍｍ〜１０５ｍｍに設定した理由は以下の通りである。キャリアチェーン４５による紙容器１の搬送ピッチｐを短縮すると、紙容器１を１ピッチ移動させる際の移動距離が短くなり、移動に割り当てる時間を一定とすると、従来の搬送ピッチ１２７ｍｍの場合に比べて加速度及び減速度の最大値が小さくなって紙容器１に加わる衝撃が小さくなる。そして本発明者等が確認したところ、紙容器１の間欠搬送の１サイクルの周期を１．２秒（生産能力３０００本／ｈ）とし、１サイクル内における移動／停止の分割割合を１５０°／２１０°とした場合において、紙容器１の搬送ピッチｐを約１１５ｍｍ以下とすることで紙容器内の液揺れを良好に抑制してシール不良を防止できることが判明した。従って、液揺れ防止の点からは搬送ピッチｐは１１５ｍｍ以下とすることが好ましい。一方、この搬送ピッチｐをあまり小さくすると、胴部サイズが８５〜９５ｍｍ角の紙容器１に対して充填、くせ折り等の各種の操作を加えるための装置の配置が困難となり、この点からは１０５ｍｍ以上が好ましい。これらの点から、本発明では搬送ピッチｐを１１５ｍｍ〜１０５ｍｍの範囲内に設定したものであり、液揺れの抑制と装置の配置のやり易さを考慮すると、搬送ピッチｐを１０８ｍｍ程度に設定することが好ましい。
【００１２】
搬送ピッチｐとして１０８ｍｍを採用した場合、無端状のキャリアチェーン４５の全周にこの搬送ピッチｐで爪４８を取り付ける必要がある。前記したように、無端状のキャリアチェーンに一定の搬送ピッチｐで爪４８を取り付ける場合、キャリアチェーンの駒ピッチの偶数倍とすることが設計、製作上好ましい。このため、搬送ピッチｐとして１０８ｍｍを採用した場合、キャリアチェーン４５の駒ピッチとして、２７ｍｍ（＝１０８ｍｍ÷４）を採用することが好ましい。
【００１３】
キャリアチェーン４５を駆動する駆動装置４７は、キャリアチェーン４５を搬送ピッチｐずつ間欠駆動するものであり、従来のインデックスカムを用いたものでもよいし、サーボモータを用いて間欠駆動する構成としたものでもよい。インデックスカムの間欠動作の曲線は、従来用いられている変形正弦を基本としたものを、そのまま用いても良いし、加速度、減速度を一層小さくするような曲線を用いても良い。間欠動作の１サイクルにおける移動／停止の分割割合は１５０°／２１０°を基本とするが、搬送ピッチｐ、生産能力、紙容器や充填液体の物性等に応じて±２０°程度の範囲内で適宜増減可能である。例えば、搬送ピッチｐを１０８ｍｍとした場合は、±１０°程度の増減は可能であり、従って、分割割合は、１４０°〜１６０°／２２０〜２００°とすればよい。サーボモータを用いる場合には、制御ソフトによって、インデックスカムを用いた場合と同様な特性曲線が得られるように制御すればよい。
【００１４】
本発明に係るゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置の生産能力は、当然従来の２０００本／ｈよりも大幅に増加させるものであり、激しい液揺れが生じない範囲で極力多く設定すればよく、具体的には３０００本／ｈ±３００本／ｈとすることが好ましい。
【００１５】
以上のように、本発明では、キャリアチェーンによる紙容器の搬送ピッチｐを１１５〜１０５ｍｍ程度に設定したことにより、紙容器の間欠移動における加速度、減速度を、従来の１ピッチ１２７ｍｍの場合に比べてかなり小さくできる。具体的に説明すると、図３は、紙容器を１ピッチ移動させる時のインデックスカムの１回転（３６０°）に対する紙容器１の変位（移動量）並びに加速度を、搬送ピッチｐ＝１２７ｍｍ及び１０８ｍｍについて求めた結果を示すグラフである。図３から良く分かるように、搬送ピッチｐが１２７ｍｍの場合には、加速度及び減速度の最大値が約２５００ｍｍ／ｓ2 であるが、搬送ピッチｐを１０８ｍｍに減少させたことにより紙容器の移動量が小さくなり、それによって加速度及び減速度の最大値が約２０５０ｍｍ／ｓ2 に減少している。本発明者等が確認したところ、加速度及び減速度の最大値が約２５００ｍｍ／ｓ2 よりも少し低い位置に、液揺れが急激に拡大する限界点があり、搬送ピッチｐを１０８ｍｍとすることで、加速度及び減速度の最大値をこの限界点よりも低い値とすることができ、これによって液揺れを抑制してシール不良を防止できた。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明は、胴部サイズが少なくとも８５ｍｍ角〜９５ｍｍ角の範囲内の１サイズの紙容器に対して処理可能なゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置において、キャリアチェーンによる紙容器の搬送ピッチを１１５〜１０５ｍｍに設定したことにより、紙容器の間欠搬送時における加速度、減速度の最大値を、従来の１ピッチ１２７ｍｍの場合に比べてかなり小さく、液揺れが急激に拡大する限界点以下とすることができ、従って、液揺れを小さく抑えてシール不良を防止でき、生産能力３０００本／ｈというような能力アップを図ることができるという効果を有している。また、この能力アップのための対策としては、単に紙容器の搬送ピッチを短縮するのみであるので、設備費の増加をあまり必要としないという効果も有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置を備えた紙容器組立充填封緘装置を示す概略側面図
【図２】図１に示すゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置に設けている搬送装置の概略平面図
【図３】紙容器を１ピッチ移動させる時のインデックスカムの１回転に対する紙容器の変位並びに加速度を示すグラフ
【符号の説明】
１  紙容器
１０  紙容器供給装置
２０  紙容器底部組立装置
３０  ゲーベルトップ型紙容器の充填シール装置
３１  搬送装置
３２  頂部一次くせ折り装置
３３  殺菌剤噴霧装置
３４  乾燥装置
３５  冷却装置
３７  充填装置
３８  充填ノズル
３９  頂部二次くせ折り装置
４０  ヒータ
４１  頂部折り畳み加圧装置
４５  キャリアチェーン
４６  チェーンホィール
４７  駆動装置
４８  爪
【図１】
0004334115.tif 000002
【図２】
0004334115.tif 000003
【図３】
0004334115.tif 000004