JP2001191426A - 容器製造装置 - Google Patents
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Abstract
部分のシール状態を適切に管理することができる容器製
造装置を提供する。 【解決手段】 カートン材90の所定部分を加熱してヒ
ートシール層を溶融させるためのヒータ装置34,3
5,41,42と、ヒータ装置34,35,41,42
により溶融された所定部分をプレスすることによりカー
トン材90どうしをヒートシール接着するプレス手段
と、ヒータ装置34,35,41,42により加熱され
た所定部分の温度を測定する赤外線センサー62,63
と、赤外線センサー62,63により測定された温度に
基づいてヒートシール接着の良否を判定する排出制御装
置102と、を備える。
Description
いて所定部分を接着することにより容器を製造する容器
製造装置に関する。
ットトップ型紙容器に飲料を充填した後、充填口をヒー
トシールする紙容器用充填機が知られている。このよう
な充填機ではヒータ装置を用いて充填口等、カートンの
接着部分を熱風で炙る等してヒートシール層を溶融させ
たうえで、プレスによって容器材を所定形状に折り曲げ
つつカートンを接着するようにしている。
よる加熱条件が適切か否かは、充填機内で検査すること
ができず、製品の抜き取り検査によりシール状態をチェ
ックするほかなかった。また、突発的にヒータ装置のブ
ロワー風量が低下したり、ヒータチャンバーの目詰まり
や加熱部分に対する液はね等により、接着部分への熱量
の供給が不足し不良が発生したような場合に、生産工程
において不良品を排出することは不可能であった。
ヒートシール部分のシール状態を適切に管理することが
できる容器製造装置を提供することを目的とする。
は、容器材(90)の所定部分を加熱してヒートシール
層を溶融させるためのヒータ装置(34,35,41,
42)と、ヒータ装置(34,35,41,42)によ
り溶融された所定部分をプレスすることにより容器材
(90)どうしをヒートシール接着するプレス手段と、
ヒータ装置(34,35,41,42)により加熱され
た所定部分の温度を測定する温度測定手段(62,6
3,102)と、温度測定手段(62,63,102)
により測定された温度に基づいてヒートシール接着の良
否を判定する判定手段(102)と、を備えることを特
徴とする。
5,41,42)により加熱された所定部分の測定温度
に基づいてヒートシール接着の良否を判定するので、抜
き取り検査に頼ることなく、ヒートシール部分のシール
状態を適切に管理することができる。
じて容器材(90)の排出方向を切替える排出方向切替
手段(51)を備えてもよい。
することができる。
内容物を充填する充填手段を備えてもよい。
積層されたヒートシール層と、を有してもよい。
は、容器材(90)の所定部分に熱風を当てることによ
り所定部分を加熱するようにしてもよい。
な変化に対しても適切に対処できる。
所定部分の温度を検出する赤外線センサー(62,6
3)を備えてもよい。
付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それによ
り本発明が図示の形態に限定されるものではない。
発明の容器製造装置を紙容器用充填機に適用した一実施
形態について説明する。
1のII−II線方向から見た平面図である。この充填機1
00では、容器材としてのカートン材90に対する種々
の加工およびカートン(容器)への内容物の充填が行わ
れ、内容物が充填されたカートンが密封された状態で充
填機100から排出されるように構成されている。カー
トン材90は、紙を含む基材と、カートンの最内層に配
置されるポリエチレン層等のヒートシール層とを有す
る。カートン材90にアルミニウム等の無機層が設けら
れてもよい。
0は積層されたカートン材90をその積層方向(図2の
矢印Pで示す方向)に順次搬送する一対のカートンフィ
ーダー1と、カートンフィーダー1からカートン材90
を1枚ずつ搬出するとともにカートン材90に注出口9
1(図4(a)および(b)参照)を取り付ける一対の
第1の搬送装置2と、注出口91が取り付けられたカー
トン材90をアーム33に差込んだ状態で搬送する一対
の第2の搬送装置3と、第2の搬送装置3により搬送さ
れたカートン材90を直線状に搬送する一対の第3の搬
送装置4と、第3の搬送装置4により搬送されたカート
ン材90を充填機100から排出する排出コンベアー5
とを備える。
状に形成された複数のカートン材90が折畳まれた状態
で図2のP方向に積層されて収容される収容部11と、
収容部11に収容されたカートン材90をP方向に搬送
する搬送機構(不図示)とが設けられる。
ー1により搬送されたカートン材90を1枚ずつ取り出
してカートン材90の搬送方向(図1の矢印Rで示す方
向)の軸周りに回転駆動しつつ、折畳まれたカートン材
90を断面形状が矩形となるように引き起こすととも
に、引き起こされたカートン材90に注出口91を取り
付ける。周状の経路を一巡する間に注出口91が取り付
けられたカートン材90は、第2の搬送装置3に受け渡
される。
パーツフィーダー21が設置され、パーツフィーダー2
1には注出口91を整列搬送するための搬送装置22が
装着される。図2に示すように、第1の搬送装置2に向
けて搬送装置22を送り込むことにより注出口91が第
1の搬送装置2に向けて搬送され、第1の搬送装置2に
おいて注出口91がカートン材のトップ側、すなわち容
器のトップ側に対応する側、に取り付けられる。
平軸31を中心として回転可能に設けられるベース32
と、ベース32の外周に回転方向へ等しいピッチにて取
り付けられる6本のアーム33とを備える。なお、図1
ではカートン材90がトップ側からアーム33に差込ま
れた状態を示している。アーム33の先端にはバスケッ
ト(不図示)が取り付けられ、アーム33に差込まれた
1個のカートン材90をバスケットによって保持可能に
構成されている。ベース32は割り出し機構(不図示)
によって、図1に示す状態を基準として図1の時計回り
方向に60度(アーム33の周方向のピッチに等しい)
刻みで間欠的に回転駆動される。ベース32の回転駆動
に応じてカートン材90が300度回転する間に、カー
トン材90のボトム側が成型される。
込まれた状態で図1および図2のQ方向に駆動される複
数の搬送アーム(不図示)を備える。搬送アームは第2
の搬送装置3の近傍で第2の搬送装置3により搬送され
てきたカートン材90が差し込まれ、カートン材90を
排出コンベアー5まで搬送する。カートン材90から退
避した搬送アームは、Q方向と反対方向に駆動され、第
2の搬送装置3の近傍で再びカートン材90が差し込ま
れる。このようなサイクル動作の繰り返しにより、カー
トン材90が順次Q方向に搬送されつつ、カートン材9
0のトップ側が成型される。なお、カートン材90はト
ップが上方に位置する向きで第3の搬送装置4により搬
送される。
参照)を備える。振分け機構51は第3の搬送装置4に
より搬送されてきたカートン材90が良品か否かに応じ
て排出方向を振り分ける機能を有する。
ィーダー1の上方にはカートンフィーダー1に収容され
たカートン材90の表面温度を検出するための赤外線セ
ンサー61が取り付けられる。図1に示すように、赤外
線センサー61は第1の搬送装置2に接近した位置に設
けられ、カートンフィーダー1から第1の搬送装置2に
向けて排出される直前のカートン材90の表面温度を検
出する。
装置3の近傍にはカートン材90のボトム側内面の表面
温度を検出するための赤外線センサー62が取り付けら
れている。図3(a)および図3(b)は、赤外線セン
サー62とカートン材90の位置関係を示す図である。
赤外線センサー62は取付治具71を介して支柱72に
取り付けられる。図3(a)および図3(b)に示すよ
うに、赤外線センサー62の検出軸62aはカートン材
90の側面に対して傾いた角度に設定され、検出軸62
aがボトムの開口部を介してボトム近傍の内面に向けら
れている。これによりカートン材90のボトム側内面の
表面温度を検出するようにしている。
装置4の近傍にはカートン材90のトップ側内面の表面
温度を検出するための赤外線センサー63が取り付けら
れている。図4(a)〜(c)は赤外線センサー63と
カートン材90の位置関係を示す図であり、図4(a)
は図2のA−A線方向から見た図、図4(b)は図2の
B−B線方向から見た図、図4(c)は図1のC−C線
方向から見た図である。赤外線センサー63は取付治具
73を介して支柱74に取り付けられる。図4(a)〜
(c)に示すように、赤外線センサー63の検出軸63
aはカートン材90の側面に対して傾いた角度に設定さ
れ、検出軸63aがトップの開口部を介してトップ近傍
の内面に向けられている。これによりカートン材90の
トップ側内面の表面温度を検出するようにしている。
容器の最内層に対応する層、にヒートシール層として設
けられたポリエチレン層を溶融させるためのヒータ装置
の制御系を示す制御ブロック図である。図5に示す第1
のヒータ装置34、第2のヒータ装置35、第3のヒー
タ装置41および第4のヒータ装置42は、それぞれ熱
風をカートン材90の所定部分に吹きつけることによ
り、カートン材90の最内面層を炙って加熱溶融させ
る。
装置35(図1および図2において不図示)は第2の搬
送装置3に隣接して設けられ、ヒータ装置34はカート
ン材90が図1の「b」で示す位置にあるとき、ヒータ
装置35はカートン材90が図1の「c」で示す位置に
あるとき、それぞれカートン材90のボトム部分を加熱
するように構成されている。第3のヒータ装置41およ
び第4のヒータ装置42(図1および図2において不図
示)は第3の搬送装置4に隣接して設けられ、ヒータ装
置41はカートン材90が図1の「k」で示す位置にあ
るとき、ヒータ装置42はカートン材90が図1の
「l」で示す位置にあるとき、それぞれカートン材90
のトップ部分を加熱するように構成されている。
61はヒータ制御装置101に接続され、赤外線センサ
ー61から出力された検出信号がヒータ制御装置101
に入力される。第1のヒータ装置34、第2のヒータ装
置35、第3のヒータ装置41および第4のヒータ装置
42は、それぞれヒータ制御装置101に接続され、ヒ
ータ制御装置101から送出される制御信号により制御
される。
の制御系を示す制御ブロック図である。図6に示すよう
に、上述の赤外線センサー62および赤外線センサー6
3は排出制御装置102に接続され、赤外線センサー6
2および63から出力された検出信号が排出制御装置1
02に入力される。振分け機構51は排出制御装置10
2に接続され、排出制御装置102から送出される制御
信号により制御される。
る。カートンフィーダー1の収容部11に収容されたカ
ートン材90がP方向に搬送され、図2において収容部
11の最下端に至ると、カートン材90は第1の搬送装
置2により図1の矢印Rで示す方向に搬送され、周方向
に回転駆動される間にカートン材90に注出口91が取
り付けられる。注出口91が取り付けられたカートン材
90は第1の搬送装置2により図1の矢印Rで示す方向
に搬送されて第2の搬送装置3に送り込まれ、図1の
「a」で示す位置においてトップ側から第2の搬送装置
3のアーム33に差込まれる。
赤外線センサー61の下方を通過するとき(図2参
照)、カートン材90の外表面温度が赤外線センサー6
1により検出される。図5に示すように、赤外線センサ
ー61の検出信号はヒータ制御装置101に入力され、
ヒータ制御装置101は赤外線センサー61からの検出
信号に基づき第1のヒータ装置34、第2のヒータ装置
35、第3のヒータ装置41および第4のヒータ装置4
2を制御する。
方法について説明する。
61により測定されたカートン材90の外表面温度に基
づき、リアルタイムで第1のヒータ装置34、第2のヒ
ータ装置35、第3のヒータ装置41および第4のヒー
タ装置42の設定温度を制御する。
1は、α<βのとき、 T1=(β−α)×k1+θ1 α>βのとき、 T1=θ1−(α−β)×k1 とする。
2は、α<βのとき、 T2=(β−α)×k2+θ2 α>βのとき、 T2=θ2−(α−β)×k2 とする。
3は、α<βのとき、 T3=(β−α)×k3+θ3 α>βのとき、 T3=θ3−(α−β)×k3 とする。
4は、α<βのとき、 T4=(β−α)×k4+θ4 α>βのとき、 T4=θ4−(α−β)×k4 とする。
り測定されたカートン材90の表面温度、「β」はカー
トン材表面基準設定温度、「θ1」は第1のヒータ装置
34のヒーター基準設定温度、「θ2」は第2のヒータ
装置35のヒーター基準設定温度、「θ3」は第3のヒ
ータ装置41のヒーター基準設定温度、「θ4」は第4
のヒータ装置42のヒーター基準設定温度、「k1」は
第1のヒータ装置34に用いられる補正係数、「k2」
は第2のヒータ装置35に用いられる補正係数、「k
3」は第3のヒータ装置41に用いられる補正係数、
「k4」は第4のヒータ装置42に用いられる補正係数
である。
的に判明しているカートン材90の表面温度と、その表
面温度に適合するヒータ基準設定温度との関係に基づい
て設定することができる。また、カートン材90の表面
温度を意図的に変化させる実験により求めた上記関係に
基づいて設定してもよい。
収容されたカートン材90の温度に基づき、ヒータ制御
装置101によって第1〜第4のヒータ装置34,3
5,41,42のヒータ設定温度T1,T2,T3,T
4をそれぞれリアルタイムで制御している。このため、
カートン材90の保管場所の気温の変動等によりカート
ン材90の温度が変動するような場合であっても、常に
カートン材90の内表面層の溶融状態をほぼ一定にする
ことができ、シール状態が安定する。
「b」位置までカートン材90が搬送されたとき、カー
トン材90のボトム部分が第1のヒータ装置34(図
5)により炙られる。次いで、図1の「c」位置までカ
ートン材90が搬送されたとき、カートン材90のボト
ム部分が第2のヒータ装置35(図5)により再度炙ら
れる。
置(図1)に搬送される中間では、赤外線センサー62
によりカートン材90のボトム部分内面の温度が測定さ
れる。赤外線センサー62で測定された測定温度が所定
の範囲外である場合には、測定対象のカートン材90が
排出コンベアー5により排出される際、そのカートン材
90は振分け機構51によって不良品の側に振り分けら
れる。
の位置まで来たとき、カートン材90のボトム部分に折
り曲げ加工が施される。カートン材90が図1に示す
「e」の位置まで来たとき、カートン材90のボトム部
分にプレス加工が施される。このプレス加工により、折
り曲げ加工にて形成された折り目に従ってカートン材9
0のボトム部分が所定の角度まで折り曲げられるととも
に、溶融されたカートン材90の内面層をヒートシール
層として用い、カートン材90どうしがボトム部分にお
いてヒートシール接着される。
まで来たとき、カートン材90は第3の搬送装置4に受
け渡される。カートン材90が図1に示す「g」の位置
まで来たとき、カートン材90のトップ部分に折り曲げ
加工が施される。カートン材90が図1に示す「h」の
位置まで来たとき、カートン内部がエアブローされると
ともにカートン材90のトップ部分が完全に押し広げら
れ、図1に示す「i」の位置において、トップ部分の開
口からカートン材90で形成された容器内に内容物が充
填される。
まで来たとき、カートン材90のトップ部分に再度折り
曲げ加工が施される。カートン材90が図1に示す
「k」の位置まで搬送されたとき、カートン材90のト
ップ部分が第3のヒータ装置41(図5)により炙られ
る。次いで、図1の「l」位置までカートン材90が搬
送されたとき、カートン材90のトップ部分が第4のヒ
ータ装置42(図5)により再度炙られる。
置(図1)に搬送される中間では、赤外線センサー63
によりカートン材90のトップ部分内面の温度が測定さ
れる。赤外線センサー63で測定された測定温度が所定
の範囲外である場合には、測定対象のカートン材90が
排出コンベアー5により排出される際、そのカートン材
90は振分け機構51によって不良品の側に振り分けら
れる。
で搬送されたとき、カートン材90のトップ部分にプレ
ス加工が施され、「n」位置まで搬送されたとき、再度
トップ部分にプレス加工が施される。これにより、溶融
されたカートン材90の内面層をヒートシール層として
用い、カートン材90どうしがトップ部分においてヒー
トシール接着され、内容物が充填された状態で容器が密
封される。
送されると、赤外線センサー62および赤外線センサー
63を用いて測定されたカートン材90内面の表面温度
に従って振分け機構51が駆動され、カートン材90が
良品の側と不良品の側とに振り分けられて排出される。
カートン材90内面の表面温度に基づいてカートンのシ
ール状態の良否を判定し、不良、あるいは不良になるお
それがあると判定されたカートンをシール状態が良好と
判定されたカートンと区別して排出する。したがって、
抜き取り検査に頼ることなく、ヒータ装置による加熱条
件が適切かチェックすることができる。また、突発的な
原因によりヒートシール部分への熱量の供給が不足し、
不良が発生したような状況にも円滑に対処することがで
きる。
トン材内面の表面温度で代表させているが、温度測定手
段は、カートン材の温度に相関する物理量を捉えること
によりカートン材の温度を測定できるすべての手段を含
む概念である。
51によりカートンの排出方向を切り替えるようにして
いるが、不良の判定があった場合における制御は任意に
選択できる。例えば、不良が発生した、あるいは不良が
継続的に発生したと判定された場合には、製造ラインを
停止するようにしてもよい。また、不良の判定を受けた
カートン材を製造ラインの中間で、例えば、内容物を充
填する前の段階で、本来のラインから除外するように構
成してもよい。
の実施例では、充填機100と同様のヒータ装置を備え
る容器製造装置を用いた例について説明する。
℃〜480℃の間で20℃ずつ変化させたときの、シー
ル状態、そのサンプル数、不良と判定されて不良側に排
出されたカートンの本数、および不良側に排出されたカ
ートンのうちシール不良が認められた本数をそれぞれの
設定温度について記述した一覧が示されている。ここで
は、ヒータ装置の設定温度が400℃のとき、最も良好
なシール状態が得られる場合において、赤外線センサー
によって測定されるカートン材内面の表面温度として所
定の適正温度範囲を設定し、この適正温度範囲の下限よ
りも測定温度が低い場合、および適正温度範囲の上限よ
りも測定温度が高い場合に、不良と判定してカートンを
不良側に排出するようにしている。シール状態として
は、良好な順に、温度が最適範囲と認められる場合、温
度が良好範囲と認められる場合、シール強度のばらつき
があり強弱がはっきり現れる場合、シール不良の場合、
の4段階で評価している。
が360℃〜440℃の範囲では不良と判定され不良側
に排出されるカートンは100本のサンプル中0本であ
る。また、ヒータ装置の設定温度が340℃のとき、お
よびヒータ装置の設定温度が460℃のときは、それぞ
れ100本のサンプル中15本が不良側に排出される。
しかし、いずれの場合についても、不良側に排出された
サンプルのうちシール不良が認められるものはない。ヒ
ータ装置の設定温度が320℃の場合、およびヒータ装
置の設定温度が480℃の場合には、100本のサンプ
ルすべてが不良側に排出され、すべてのサンプルについ
てシール不良が認められる。
シール不良が認められるすべてのカートンは確実に不良
側に排出され、良品側にシール不良のカートンが紛れ込
むおそれがないことが判る。
された所定部分の測定温度に基づいてヒートシール接着
の良否を判定するので、抜き取り検査に頼ることなく、
ヒートシール部分のシール状態を適切に管理することが
できる。
器用充填機を示す正面図。
示す平面図。
であり、(a)は赤外線センサーおよびカートンを示す
図、(b)は(a)と異なる方向から見た赤外線センサ
ーおよびカートンを示す図。
であり、(a)は図2のA−A線方向から見た図、
(b)は図2のB−B線方向から見た図、(c)は図1
のC−C線方向から見た図。
御ブロック図。
るシール状態、不良と判定されて不良側に排出されたカ
ートンの本数、および不良側に排出されたカートンのう
ちシール不良が認められた本数等を示す図。
Claims (6)
- 【請求項1】 容器材の所定部分を加熱してヒートシー
ル層を溶融させるためのヒータ装置と、 前記ヒータ装置により溶融された前記所定部分をプレス
することにより前記容器材どうしをヒートシール接着す
るプレス手段と、 前記ヒータ装置により加熱された前記所定部分の温度を
測定する温度測定手段と、 前記温度測定手段により測定された温度に基づいてヒー
トシール接着の良否を判定する判定手段と、を備えるこ
とを特徴とする容器製造装置。 - 【請求項2】 前記判定手段における判定結果に応じて
前記容器材の排出方向を切替える排出方向切替手段を備
えることを特徴とする請求項1に記載の容器製造装置。 - 【請求項3】 前記容器材で形成される容器の内部に内
容物を充填する充填手段を備えることを特徴とする請求
項1または2に記載の容器製造装置。 - 【請求項4】 前記容器材は紙を含む基材と、前記基材
に積層された前記ヒートシール層と、を有することを特
徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の容器製造
装置。 - 【請求項5】 前記ヒータ装置は、前記容器材の前記所
定部分に熱風を当てることにより前記所定部分を加熱す
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載
の容器製造装置。 - 【請求項6】 前記温度測定手段は、前記所定部分の温
度を検出する赤外線センサーを備えることを特徴とする
請求項1〜5のいずれか1項に記載の容器製造装置。
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