(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性内容物が充填されている管状に成形された包装材料ウェブをシールジョーにより挟持する際に、該シールジョーの左右にそれぞれ設けられた一対の係合部材同士が係合してシール圧を発生させるプレス装置であって、一対の係合部材の少なくとも一方の係合部材を、該係合部材同士の係合する方向に付勢力を与える手段として油圧を用い、該係合部材同士の係合を解除する方向に付勢力を与える手段として空気圧を用いることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
空気の供給経路に圧力変化を検出しうる圧力センサーが設けられている請求項１記載のプレス装置。
【請求項３】
一対の係合部材の一方がシールジョーに対し揺動自在である可動係合部材であり、他方がシールジョーに対し固定されている固定係合部材である請求項１又は２記載のプレス装置。
【請求項４】
流動性内容物が充填されている管状に成形された包装材料ウェブをシールジョーにより挟持する際に、該シールジョーの左右にそれぞれ設けられた一対の係合部材同士が係合してシール圧を発生させるプレス装置であって、中心及び半径方向に向かって大気に開放された孔が穿たれたピストンと、ピストンロッドが一体的に設けられたピストンと、送気管に連通した気圧室と、送油管に連通した油圧室とを内設する流体圧シリンダと、上記ピストンロッドに取り付けられシールジョーに対し揺動自在である可動係合部材と、該可動係合部材と係合しシールジョーに対し固定されている固定係合部材とを備え、かつ送気管へ空気を供給する経路内の圧力変化を検出しうる圧力センサーが設けられているプレス装置。
【請求項５】
請求項１〜４記載のプレス装置を備えた充填包装機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジュース等の流動性内容物が充填された断面矩形状等の包装容器を製造する充填包装機械における横シール工程でのプレス装置、特に流体圧シリンダを備えたプレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、包装材料ウェブをロール状に支持しているリワインダと、リワインダからウェブを順次巻き戻す巻き戻し装置と、巻き戻されたウェブを殺菌した後管状に成形するチューブ成形装置と、管状に成形された包装材料ウェブ内に流動性内容物を充填する給液管と、流動性内容物が充填されたチューブをほぼ容器１個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、横方向にシール・切断して断面矩形の枕状容器を連続的に成形する容器成形装置と、１個ずつに切り離された枕状容器の端部を折り曲げ、最終形態である直方体状容器に整形する容器整形装置からなる充填包装機械は知られている（特公平１−２３３６６号公報、特開昭５８−１９３２０６号公報）。
【０００３】
そして、上記容器成形装置は、特公平１−２３３６６号公報に開示されているように、内容物充填チューブを容器１つ分に相当する長さ毎に挟みつけて横方向にシールし、かつそのシール幅の中間部を切断するものであって、相互に向き合うように配置された２組（２対）のシールジョーと、各シールジョーが相互に近接する閉位置にあるとき一対のシールジョーの間にシール圧を発生させるプレス装置とを備えている。
【０００４】
プレス装置は、対をなすシールジョーの一方の左右両側に配設された上向きの係合凹部を有する固定係合部材と、対をなすシールジョーの他方の左右両側に配設された、固定係合部材の係合凹部にかみ合わされる下向き係合凸部を有する可動係合部材とを有している。可動係合部材は、流体圧シリンダのピストンロッドに取付けられており、可動係合部材を揺動させて固定係合部材に係合させた状態で、ピストンロッドを退入させることによって互いのシールジョー間に約７００Ｋｇｆ程度の充分なシール圧を発生させるようになっている。
【０００５】
かかるプレス装置における、可動係合部材が取り付けられているピストンロッドの退入によるシール圧の発生は、プレス装置に設けられた流体圧シリンダの油圧によって行い、他方、シール圧の解除及びピストンロッドの進出は、上記油圧の解除と共に、同シリンダ内に配設された、同軸状に設けられた直径の異なる複数本のバネの付勢力（約３０Ｋｇｆ）によって行うものが知られている（例えば、特公平１−２３３６６号公報の第１２図参照）。この種の複雑な構造の横シール装置において、スペース的かつコスト的な観点から、可動係合部材が取り付けられているピストンロッドを進出させる手段としてバネ以外の付勢力を用いることは従来考えられたことはなかったし、またその必要性もなかったというのが実状である。そして、この流体シリンダに内設されたバネは、設計上の計算どおり耐久性を有し、通常２〜３ヶ月に一度の割合で交換すればよかった。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】
本発明者らは先に、従来の１時間当たり６０００個を大幅に越える製造能力、すなわち１時間当たり８０００個以上の製造能力を有する超高速充填包装機械を開発した（特願平８−２４４７０７号）。かかる高速充填包装機械に従来のプレス装置を用いて高速で横シールを行った場合、その内部にバネが配設された前記流体圧シリンダは、従来の充填包装機械におけるよりも、より高速で揺動されることから、従来の充填包装機械におけるプレス装置では到底考えられないような短期間でのバネの破損、係合部材同士の当接部分の破損等種々の問題が時折生じることが新たに判明した。
【０００７】
シールジョーの左右両側に設けられた可動係合部材の後方に位置する流体圧シリンダに内設されたバネのどちらかでも一方が破損すると、プレス装置の流体圧シリンダの油圧によって退入し、シール圧をかけている可動係合部材が取り付けられたピストンロッドは、油圧を解除してもバネの付勢力が働かず、シール圧はなくなるものの進出することがない。この場合、係合している可動係合部材と固定係合部材とは、シール圧がかかっていないことから、ピストンロッドの上向きの揺動によりその係合は解除されるが、次に、可動係合部材と固定係合部材とを係合させようとピストンロッドが下向きに揺動したとき、場合によっては数回に１回の割合で、固定係合部材の先端部と可動係合部材の先端部とが係合することなく、シール圧を付加することができない事態が生じていた。
【０００８】
その結果、プレス装置が正常に作動することなく、不完全な横シールが行われた包装容器が製造され、包装容器からジュース等の充填物の漏洩が生じることになる。このような包装容器からジュース等の充填物の漏洩が目視しうる場合は製造段階でチェックしうるが、かかる漏洩が目視しえない場合は殊更厄介である。というのは、この種無菌充填包装容器の流通過程において、シール部分からのジュース等の浸出部分にカビ等が増殖し、微生物汚染という大きな問題が生じるからである。
【０００９】
そして、バネは前記のように流体圧シリンダ内に設けられていることから、外部からその破損状況を見ることができず、例え包装容器の製造中にバネが破損した場合であっても、その破損した状態で包装容器の製造が続けられることになり、一日の製造終了後に行う装置の点検時に、はじめて異常に気づき、その日に製造した包装容器をすべて廃棄せざるを得ない事態が生じる。かかる事態を未然に回避するためには、安全度を見込んで、バネを少なくとも１週間程度の短期間で定期的に交換する必要があり、煩雑な手間とバネ交換に伴うランニングコストの上昇を招いていた。
【００１０】
本発明の課題は、特に高速充填包装機械を用いた横シール工程において新たに発生したバネの破損という問題を解決することにあり、高速充填包装機械における横シール工程での加圧を長期間にわたって確実に行いうるプレス装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究し、この種の構造が複雑なプレス装置において、可動係合部材が取り付けられたピストンロッドを進出する方向、すなわち係合部材同士の係合を解除する方向に付勢力を与える手段として、バネに代えて、昇降する他方のシールジョーをかわすため配管等は複雑になるものの、流体圧を利用する方式について鋭意研究し、高速充填包装機械における横シール工程での加圧を長期間にわたって確実に行いうるとともに、例えシール不良が発生しても速やかに検出しうる手段を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、流動性内容物が充填されている管状に成形された包装材料ウェブをシールジョーにより挟持する際に、該シールジョーの左右にそれぞれ設けられた一対の係合部材同士が係合してシール圧を発生させるプレス装置であって、一対の係合部材の少なくとも一方の係合部材を、該係合部材同士の係合する方向に付勢力を与える手段として油圧を用い、該係合部材同士の係合を解除する方向、すなわち一方の係合部材が取り付けられているピストンロッドを進出させる方向に付勢力を与える手段として空気圧を用い、空気の供給経路に該流体の圧力変化を検出しうる圧力センサーが設けられているプレス装置に関する。
【００１３】
また本発明は、流動性内容物が充填されている管状に成形された包装材料ウェブをシールジョーにより挟持する際に、該シールジョーの左右にそれぞれ設けられた一対の係合部材同士が係合してシール圧を発生させるプレス装置であって、中心及び半径方向に向かって大気に開放された孔が穿たれたピストンと、ピストンロッドが一体的に設けられたピストンと、送気管に連通した気圧室と、送油管に連通した油圧室とを内設する流体圧シリンダと、上記ピストンロッドに取り付けられシールジョーに対し揺動自在である可動係合部材と、該可動係合部材と係合しシールジョーに対し固定されている固定係合部材とを備え、かつ送気管へ空気を供給する経路内の圧力変化を検出しうる圧力センサーが設けられているプレス装置に関する。
【００１４】
さらに本発明は、上記プレス装置を備えた充填包装機械、特に１時間当たり８０００個以上の製造能力を有する高速充填包装機械に関する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるプレス装置についての実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれら図面に記載されたものに限定されるものではない。
【００１６】
本発明にかかるプレス装置の使用が特に適している高速充填包装機械の概要は、図１に示されるように、包装材料ウェブ１をロール状に支持しているリワインダと、リワインダからウェブを順次巻き戻す巻き戻し装置と、巻き戻されたウェブを殺菌した後管状に成形するチューブ成形装置と、管状に成形されたウェブ内に流動性内容物を充填する給液管２と、内容物充填チューブをほぼ容器１個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、横方向にシールして枕状容器３を連続的に成形する横シール装置４と、横シール装置の下方に設けられ懸吊状態にある枕状容器のシール部を切断し、容器を１個ずつに切り離すカッティング装置５と、切り離された枕状容器３の端部を折り曲げ、最終形態である直方体状容器６に整形する容器整形装置を備えている。
【００１７】
横シール装置４としては、例えば上記特公平１−２３３６６号公報に開示されているものを用いることができ、図２に示すように、昇降自在かつ可逆回動自在な垂直ロッド１０と、垂直ロッド１０とともに昇降しかつ垂直ロッド１０に取り付けられている昇降フレーム１１と、下部において相互に平行な一対の水平軸心を中心として揺動するように昇降フレーム１１にそれぞれ支持されている前後一対の揺動アーム１２、１３と各揺動アーム１２、１３の上部に相互に向き合うようにそれぞれ固定されている前後一対のシールジョー１４、１５と両シールジョー１４、１５が相互に接近する閉位置と相互に離間する開位置の間を両揺動アーム１２、１３を揺動させるアーム開閉装置１６と、閉位置において両揺動アーム１２、１３を相互に引き寄せて両シールジョー１４、１５の間にシール圧力を発生させる、シールジョーの左右に設けられたプレス装置２０とを備えている。
【００１８】
２つの昇降フレーム１１は同期して所定のストロークで交互に異なる向きに昇降させられる。すなわち一方の昇降フレーム１１が上昇すると、他方の昇降フレーム１１が下降する。昇降フレーム１１がその昇降ストロークの上限位置にあるときに両シールジョー１４、１５が相互に閉じることにより、チューブ７が所定幅で横断状に強圧されてシールされる。両シールジョー１４、１５がチューブ７を押圧したまま昇降フレーム１１とともに下降することにより、チューブ７は容器１つ分に相当する長さだけ送られる。昇降フレーム１１が下限位置に達すると、両シールジョー１４、１５は開いてチューブ７を解放する。
【００１９】
次に、プレス装置２０について、図２〜５により説明する。プレス装置２０は、図２及び図３に示すように、揺動アーム１３のシールジョー１５の左右両側にそれぞれシールジョー１５と一体的に設けられ、上向きの係合凹部２１ａを有する固定係合部材２１と、揺動アーム１２のシールジョー１４の左右両側にそれぞれシールジョー１４と一体的に設けられ、上記固定係合部材２１の係合凹部２１ａと係合される、下向き係合凸部２２ａを有する可動係合部材２２とを備えている。そして、可動係合部材２２の揺動により、その先端部分が固定係合部材２１に当接する部分には、図３に示すように、緩衝材２３を設けておいてもよい。
【００２０】
また、プレス装置２０は、図４に示されているように、流体圧シリンダ２４を備えており、この流体圧シリンダ２４は、揺動アーム１２の角柱状ブロック２５を貫通しかつ同ブロック２５に設けられた、一対のブッシュ２６を介して回動自在に支持された水平回動軸２７の両端にそれぞれ一体的に設けられている。
【００２１】
流体圧シリンダ２４内には、２つのピストン２８、２９が内設されている。それらピストンの外周に設けられた溝には、Ｏリング３０、３１がそれぞれ装入され、送気管３２から気圧室３３に供給された空気及び送油管３４から油圧室３５に供給された油がそれぞれ漏洩しないようになっている。
【００２２】
ピストン２８には、その中心及び半径方向に向かって大気への連通孔３６が穿たれ、例え空気がＯリング３０から漏れたとしても、ピストン２８に設けられた孔３６を通って外部に排出され、油圧室３５側に混入しないようになっている。ピストン２９には、ピストンロッド３７が一体的に設けられ、ピストンロッド３７には、図４に示すように、可動係合部材２２が取り付けられている。
【００２３】
送気管３２と連通した気圧室３３には常時空気が供給され、ピストンロッド３７が進出位置になるように、すなわちピストンロッド３７を進出（突出）させ、係合部材同士の係合を解除する方向に常時付勢力が与えられており、また、送油管３４と連通した油圧室３５には、係合部材２１、２２による係合時に油が供給され、上記付勢力に抗してピストンロッド３７を退入させることによりシール圧を発生させ、他方、上記係合の解除時には、送油管３４からの油の供給が停止され、油圧室３５内の油圧が０となるように構成されている。
【００２４】
また、送気管３２へと続く空気の供給経路には、供給経路内の圧力変化を検出しうる圧力センサー３８が取り付けられており、常に圧力変化を監視し、配管のはずれ等の異常を感知した場合には、充填包装機械を停止させるように構成されている。他方、送油管３４は、前記水平回動軸２７を軸方向に貫通し、両流体圧シリンダ２４の油圧室３５を連通し、図示しない作動油管に接続されている。
【００２５】
次に横シール工程について説明する。両揺動アーム１２、１３が開位置より閉位置に向かって揺動しつつあるときに、可動係合部材２２は、図示していないバネにより、揺動アーム１２、１３に対して直交した状態より前上がりに傾斜した上向き姿勢に保たれている。揺動アーム１２、１３が閉位置の近傍に至ると可動係合部材２２が流体圧シリンダ２４とともに回動して上向き姿勢から水平姿勢となり、その先端部分が固定係合部材２１に係合される。
【００２６】
流体圧シリンダ２４の油圧室３５に送油管３４から作動流体である油を供給してピストンロッド３７を退入させると、可動係合部材２２がピストンロッド３７とともに移動して、両係合部材２１、２２が係合して相互に引き合い、両係合部材が固着されている両シールジョー１４、１５も互いに引き合うことになり、両シールジョー間にシール圧が発生し、チューブ７が加圧されると共に加熱され、横シールが完了する。
【００２７】
次に、両揺動アーム１２、１３が閉位置より開位置に向かって揺動する前に、油圧室３５から送油管３４を通して作動流体である油の供給を中止し、油の供給圧をなくすると、気圧室３３には送気管３２から常時空気が供給されており、ピストン２８、ピストン２９を介してピストンロッド３７が進出するような付勢力が常時働いているから、両係合部材２１、２２の係合が解除され、可動係合部材２２が、図示していないバネにより、揺動アーム１２に対して直交した状態より前上がりに傾斜した上向き姿勢となる。以後、同様な動作が繰り返し行われる。
【００２８】
上記実施例においては、流体圧シリンダ２４内に２つのピストン２８、２９を設け、ピストンロッド３７の退入、進出を行ったが、ピストン２８、２９を一体に成形し、１つのピストンとしてピストンロッド３７の退入、進出を行ってもよい。
【００２９】
また、上記実施例においては、ピストンロッド３７が進出する方向に常時付勢力を与える圧力媒体として、空気を使用したが、空気の代わりに他の圧力媒体、例えば油、水等を使用してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明においては、この種構造が複雑なプレス装置において、可動係合部材が取り付けられたピストンロッドを進出する方向に付勢力を与える手段として、バネに代えて流体圧を利用することにより、従来の充填包装機械は勿論のこと、特に１時間当たり８０００パック以上の生産能力を有する高速充填包装機械における横シール工程での加圧を長期間にわたって確実に行いうることができ、従来のバネを使用していた場合に比べて、バネ交換の煩雑さがなく、また新しいバネの調達等ランニングコストがかからない。
【００３１】
また、バネにはバネ定数があり、その作動中におけるバネ力は一定ではなく、特にこの種の充填包装機械においては、大きなシール圧を必要とするため、バネ定数も必然的に大きなものとなり、シール圧の変化量も大きなものとなっていたが、本発明のように流体圧を利用すると、ピストンロッドがスムーズに進退し、シール圧はシール毎に不変なものとなって、シール面が安定することがわかった。
【００３２】
加えて、左右一対でシール圧を作用させるこの種のプレス装置においては、バネを使用するとどうしても左右のシール圧を同じにすることができなかったが、本発明のように流体圧を利用すると、左右の流体シリンダの気圧室は相互に連通していることから、左右のシール圧にバラツキが生じることがなく、均一な横シールが達成しうる。
【００３３】
さらに、本発明によると、空気供給経路には常に圧力変化を監視しうる圧力センサーが設置されていることから、配管のはずれ等の異常が生じた場合には、かかる異常を瞬時に感知し、充填包装機械の稼動を速やかに停止させることができ、シール不良の製品の発生を最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高速充填包装機械の概略斜視図である。
【図２】横シール装置の斜視図である。
【図３】プレス装置の概略斜視図である。
【図４】本発明のプレス装置の一部断面とした平面図である。
【図５】本発明のプレス装置の正面図である。
【符号の説明】
４    横シール装置
１０  垂直ロッド
１２、１３  揺動アーム
１４、１５  シールジョー
２０  プレス装置
２１  固定係合部材
２２  可動形動部材
２４  流体圧シリンダ
２７  水平回動軸
２８、２９  ピストン
３０、３１  Ｏリング
３２  送気管
３３  気圧室
３４  送油管
３５  油圧室
３７  ピストンロッド
３８  圧力センサー
【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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