JP2009067459A - 包装充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラや包装積層材料が一部欠損し、また、経時的に又は突発的に変動して、適切にローラによって押圧する適正範囲から逸脱しても、これを補償でき、装置の動作が高速化しも、縦シールすべき縁部を十分な時間を持って押圧することができる包装充填装置を提供する。
【解決手段】帯状包装材料の縁部を合せて縦シールし、容器に包装充填する装置であって、縁部の外側から包装積層材料１の縁部を圧するプレッシャローラ３５と、内側からプレッシャローラと対向する位置に充填パイプ７に固定されたカウンタローラ３６ａ〜３６ｃと、無菌室外に設置され、プレッシャローラ用の押す力を発生する押圧発生装置と、押圧発生装置からプレッシャローラに力を伝達する動力伝達機構と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料などを充填する包装充填装置に関する。

牛乳、ミネラルウォーター、茶、ジュース、スープ、アルコール類等の流動食品を収容する包装容器を製造する場合、ウェブ状（帯状）の包装積層材料が使用され、該包装積層材料がヒートシール、超音波シール等によってシールされることにより、包装容器が形成される。例えば、包装充填装置において、帯状包装積層材料の縁部にシーリングテープを前もって接合し、包装積層材料をチューブ状に成形し、チューブの内側から、包装積層材料の両縁部同士を、縦シール部の内側端面を保護するシーリングテープと共に押し当てて縦シール装置によって長手方向（縦方向）にシールした後、チューブ状の包装積層材料の中に液体食品を充填しながら、横シール装置によって横方向にシールして切断し、枕状の原型容器を形成し、該原型容器を更に所定の形状に成形して包装容器を完成させる。

図２は、包装充填装置の一例を示す概略斜視図である。ウェブ状の包装積層材料１は、リールの状態で包装充填装置に収容される。包装積層材料１は、紙基材、及び該紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成り、必要に応じて紙基材とフィルムとの間にアルミニウム箔、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成され、包装容器１４の表面に相当する部分にあらかじめ外装用の印刷が施される。

繰り出された包装積層材料１は、搬送手段としての送り装置によって連続的に搬送され、ベンディングローラ、ダンパローラ等を経て、シーリングテープ貼着装置３に送られ、シーリングテープ貼着装置によって包装積層材料１の一方の縁部に沿ってシーリングテープ２が貼着される。

続いて、包装積層材料１は、必要に応じて、プルタブ貼着装置によってプルタブが貼着されてる。包装積層材料１は、殺菌槽４に送られ、殺菌槽４において過酸化水素等の殺菌液によって殺菌される。包装積層材料１は、エアナイフ５に送られ、エアナイフ５によって乾燥させられた後、無菌室４０の室内に送られる。包装積層材料１は、成形リング６、その他の成形リングによって徐々に変形させられてチューブ状の形状にされる。
包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱されて、縦方向にシールされ、充填パイプ７を介して供給された流動性食品がチューブ状包装積層材料１内に充填される。
ホットエアーは帯状包装積層材料の縁部を加熱する。筒状成形のステップ及び予熱・シールステップにおいて、包装積層材料を無菌的に無菌室４０で被い一時的に収容する。

図３は、従来の縦シール装置の一例を示す概略斜視図及び予熱手段８の一部横断面図である。
包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱される。予熱手段８は、ガイドロール２６で包装積層材料の縁部一端１ａを案内しながら、縁部一端１ａをホットエアーノズル２４で加熱し、ホットエアーノズル２４の裏面で縁部一端１ｂも案内する。
ガイドロール２６でチューブ状に成形された包装積層材料の両縁部１ａ、１ｂ同士を、縦シール装置によってシーリングテープと共に押し当てて、一方側に、プレッシャローラ２０を回転自在に配設して圧し、他方に、プレッシャローラ２０によるバネ弾性力の圧力を受け、プレッシャローラ２０に対向して押さえ支持するようにカウンタローラ２１を回転自在に配設する。包装積層材料が搬送されるのに伴って、プレッシャローラ２０及びカウンタローラ２１が包装積層材料の縁部同士を挟んだ状態で押圧されて回転させ、縦シール部の合せ面がシールされ接合される。（例えば、特許文献１参照）

図４は、従来例の態様で、プレッシャローラ２０とカウンタローラ２１を示す部分側面図である。
この従来例のプレッシャローラ２０は、バネ２３を介して充填パイプ７、固定具３０、３１に支持される。バネの弾性力によって、プレッシャローラ２０は、予熱手段８により加熱された縦シール部１ｃ及びその近傍１ｄを筒内側から圧する。他方、カウンタローラ２１が、縦シール部１ｃ及びその近傍１ｄを挟んでプレッシャローラ２０と対向し、筒外側から押さえる。その結果、熱と圧力で縦シールを得ることができる。

チューブ状包装積層材料１は、ローラによって案内され、横シール装置１０に送られ、挟まれて横方向にシールされ、横シールされた包装積層材料１２は、ナイフなどで切断されて枕状の原型容器１３が形成される。そして、原型容器１３は、最終成形搬送装置によって搬送されて最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１４が完成する。
実公平０４−０５１１３８号公報

しかしながら、従来の包装充填装置においては、包装積層材料及びシーリングテープなどの第２の帯状包装材料の材料としてポリエチレン樹脂など熱可塑性材料が用いられており、これらが加熱されると、カウンタローラ若しくはプレッシャローラの外周面に樹脂片やテープ片が貼り付く不都合が想定される。また、ローラの欠損や包装積層材料の欠損によって、十分にローラによって押圧することができない不都合が考えられる。
また、上記ローラは、巻きバネ、板バネなどの弾性力、機械的力を利用して押圧され、経時的に又は突発的に弾性力、機械的力が変動する可能性がある。
しかも、包装充填装置の製造能力が高まり、装置の動作が高速化し、毎時６千個から毎時１万２千個に、更に、毎時２万個と高速化し、縦シールすべき縁部を十分な時間を持って押圧することが難しくなる恐れがある
。

上記の不都合によって、ローラの押圧若しくは対向の条件が変化してシール状態に異常をもたらす。これらのシール不良は製造された容器を検査することに発見することができるが、その検査に別途、シール検査装置若しくは検査要員を必要とする。

この発明は、ローラに樹脂片やテープ片が貼り付いたり、ローラや包装積層材料が一部欠損し、また、経時的に又は突発的にバネなどの弾性力が変動して、適切にローラによって押圧する適正範囲から逸脱しても、これを補償できる包装充填装置を提供する。
また、製造能力が高まり、装置の動作が高速化しも、縦シールすべき縁部を十分な時間を持って押圧することができる包装充填装置を提供する。

本発明の包装充填装置は、搬送される帯状包装積層材料の縁部に帯状包装材料の他方の縁部を合せて縦シールし、筒状包装積層材料を形成して筒状帯状包装材料に充填パイプによって内容物を充填し、帯状包装積層材料を横シールして切断分離し、容器に包装充填する装置であって、
合せられる縁部に外側から回転自在に配設されて、包装積層材料の縁部を圧するプレッシャローラと、
包装積層材料の縁部を挟んで内側からプレッシャローラと対向する位置に充填パイプに固定され、回転自在に配設されたカウンタローラと、
縦シールのプレッシャローラ及びカウンタローラ、充填の充填パイプを無菌雰囲気でカバーする無菌室と、
無菌室外に設置され、プレッシャローラ用の押す力を発生する押圧発生装置と、
押圧発生装置からプレッシャローラにプレッシャローラ用の押す力を伝達する動力伝達機構と、
を有することを特徴とする。

この発明の好ましい態様において、制御信号によってプレッシャローラ用の押す力を押圧発生装置へ制御するコントローラを有する。

この発明の好ましい態様において、上述の制御信号が、センサの測定信号からコントローラが判断した信号、設定値に基づいてコントローラが判断した信号、又はマニュアルによる信号である。

この発明の好ましい態様において、カウンタローラが、隣接かつ直列する２個のローラからなり、カウンタローラの２個のローラの間の位置で、２個のローラがプレッシャローラと対向する。

この発明による包装充填装置は、搬送される帯状包装積層材料の縁部に帯状包装材料の他方の縁部を合せて縦シールし、筒状包装積層材料を形成して筒状帯状包装材料に充填パイプによって内容物を充填し、帯状包装積層材料を横シールして切断分離し、容器に包装充填する。
この装置において、帯状包装積層材料が連続的に装置に供給され、連続的に、内容物が充填され成形された容器が製造される。

本発明の包装充填装置の特徴において、合せられる縁部に外側から回転自在に配設されて、包装積層材料の縁部を圧するプレッシャローラと、包装積層材料の縁部を挟んで内側からプレッシャローラと対向する位置に充填パイプに固定され、回転自在に配設されたカウンタローラとを有する。
プレッシャローラが包装積層材料の端部及び帯状包装材料の他方の端部を重ねて押して圧し、包装積層材料及び他方の帯状包装材料を介して外側のプレッシャローラからの外からの圧力、力、荷重がカウンタローラに到達する。

本発明の包装充填装置の特徴において、無菌室外に設置され、プレッシャローラ用の押す力を発生する押圧発生装置と、押圧発生装置からプレッシャローラにプレッシャローラ用の押す力を伝達する動力伝達機構とを有する。
押圧発生装置が無菌室外に設置されているので、押圧発生装置の種類、寸法、機能、機種、制御など選択の範囲が広がる。
押圧発生装置の制御が可能になり、縦シールの最適化に寄与することができる。

この発明の好ましい態様の包装充填装置において、制御信号によってプレッシャローラ用の押す力を押圧発生装置へ制御するコントローラを有する。
コントローラにおいて、制御信号を参照してプレッシャローラを押す力を制御する。この制御は、制御信号の参照と同時に所定の参照値と比較し適切な出力を行うことができる。
このような制御によって、シール不良を未然に防ぐ防止、若しくは、深刻な不良から軽微な不良への改善へと導くことができる。
万が一、シール不良が生じても、装置から連続的に製造された包装容器のラインからシール不良の容器を追跡し、欠陥容器をラインから排出することができる。
上述の制御信号は、センサの測定信号からシールコントローラが判断した信号、設定値に基づいて該シールコントローラが判断した信号、又はマニュアルによる信号である。

上述のように、この発明によって、ローラに樹脂片やテープ片が貼り付いたり、ローラや包装積層材料が一部欠損し、また、経時的に又は突発的にバネなどの弾性力が変動して、適切にローラによって押圧する適正範囲から逸脱しても、これを補償することができる。

この発明の好ましい態様において、カウンタローラが、隣接かつ直列する２個のローラからなり、カウンタローラの２個のローラの間の位置で、２個のローラがプレッシャローラと対向する。
カウンタローラとプレッシャローラとがそれぞれ１個の場合、押圧面積は狭く、また押圧時間は短い。高い包装充填装置の製造能力である場合、装置の動作スピードが高速化し、縦シールすべき縁部を十分な面積で十分な時間を持って押圧することが難しくなる。この発明の好ましい態様においては、カウンタローラが隣接かつ直列する２個のローラであるので、押圧面積は広く、また押圧時間は長い。従って、適切な縦シールを可能にする。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、この発明による一実施例の包装充填装置の要部の一部断面外観正面図である。図２は、この発明に使用できる包装充填装置の一例のを示す概略斜視図である。

図２に示されるように、帯状包装積層材料１は、リールの状態で包装充填装置に収容される。包装積層材料１は、紙基材及び紙基材の両面にポリエチレン樹脂が積層された可撓性の積層体から成り、アルミニウム箔、ガスバリヤ性樹脂等から成るバリヤ層が形成され、文字模様等の印刷が施される。

繰り出された包装積層材料１は、搬送手段によって連続的に搬送され、ベンディングローラ、ダンパローラ等を経て、シーリングテープ貼着装置３に送られ、包装積層材料１の一方の縁部に沿ってシーリングテープ２が貼着される。
帯状包装積層材料１の縁部にシーリングテープ２を前もって接着する際、帯状包装積層材料とシーリングテープ２とを挟んで、一方側に、プレッシャローラを回転自在に配設して圧し、他方に、プレッシャローラによる圧力を受け、それに対向し、押さえ支持するようにカウンタローラを回転自在に配設する。
包装積層材料が搬送されるに伴って、プレッシャローラ及びカウンタローラが包装積層材料及びシーリングテープを挟んだ状態で押圧されて回転させ、縦シール部の合せ面がシールされ接着される。

続いて、包装積層材料１は、殺菌槽４に送られ、殺菌槽４において過酸化水素等の殺菌液によって殺菌される。包装積層材料１は、エアナイフ５に送られ、エアナイフ５によって乾燥させられた後、無菌室４０に送られる。そして、包装積層材料１は、成形リング６、その他の成形リングによって徐々に変形させられてチューブ状の形状にされる。包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱されて、縦方向にシールされ、充填パイプ７を介して供給された流動性食品がチューブ状包装積層材料１内に充填される。

ホットエアーは帯状包装積層材料の縁部を加熱する。筒状成形のステップ及び予熱・シールステップにおいて、包装積層材料を無菌的に無菌室４０で被い一時的に収容する。

包装積層材料１は、縦シール装置の予熱手段８からのホットエアーによって予熱される。従来の縦シール装置の一例を示す図３を参照して説明すると、予熱手段８は、ガイドロール２６で包装積層材料の縁部一端１ａを案内しながら、縁部一端１ａをホットエアーノズル２４で加熱し、ホットエアーノズル２４の裏面で縁部一端１ｂも案内する。

一実施例の包装充填装置の要部の一部断面外観正面図である図１に示すように、チューブ状に成形された包装積層材料１の両縁部１ａ、１ｂ同士を、縦シール装置によってシーリングテープと共に押し当てる。
この態様では、合せられる縁部１ａ、１ｂに外側から回転自在に配設されて、包装積層材料の縁部を圧するプレッシャローラ３５と、包装積層材料の縁部を挟んで内側からプレッシャローラ３５と対向する位置に充填パイプ７に固定され、回転自在に配設されたカウンタローラ３６とを有する。

この態様において、カウンタローラ３６が、隣接かつ直列する２個のローラ３６ａ、３６bからなり、カウンタローラの２個のローラの間の位置で、２個のローラがプレッシャローラ３５と対向する。カウンタローラ３６は、充填パイプ７に固定具３６ｃによって固定される。
カウンタローラとプレッシャローラとがそれぞれ１個の場合に比べて、押圧面積が広く、また押圧時間は長い。高い包装充填装置の製造能力である場合、装置の動作スピードが高速化しても、押圧面積は広く、また押圧時間は長いので、適切な縦シールを可能にする。

プレッシャローラ３５が包装積層材料の端部１ａ及び帯状包装材料の他方の端部１ｂを重ねて押して圧し、包装積層材料及び他方の帯状包装材料を介して外側のプレッシャローラ３５からの外からの圧力、力、荷重がカウンタローラ３６に到達する。

この態様において、無菌室４０外に設置され、プレッシャローラ用の押す力を発生する押圧発生装置４４と、押圧発生装置４４からプレッシャローラ３５にプレッシャローラ用の押す力を伝達する動力伝達機構４３、４２、４１、３９、３８、３７とを有する。
この態様において、動力伝達機構は、ロッド４３、可動軸４２、外アーム４１、固定軸３９、内アーム３８、シャフト３７とからなる。
この態様において、押圧発生装置４４と、ロッド４３と、可動軸４２と、外アーム４１と、固定軸３９とが無菌室４０外に設置され、内アーム３８とシャフト３７とが無菌室４０内に設置される。

押圧発生装置が無菌室外に設置されているので、押圧発生装置の種類、寸法、機能、機種、制御など選択の範囲が広がる。
この態様において、押圧発生装置はエアシリンダー４４である。その他、サーボモータ、電磁石など種々の装置を利用応用できる。

エアシリンダー４４の動作を説明する。エアシリンダー４４のロッド４３が、矢印に示す上方に駆動すると、可動軸４２と、外アーム４１とが上方に移動し、固定軸３９を支点として、内アーム３８が横方向に移動しシャフト３７がプレッシャローラ３５に力を伝達する。
プレッシャローラ３５が包装積層材料の端部１ａ及び他方の端部１ｂを重ねて押して圧し、包装積層材料を介して外側のプレッシャローラ３５からの外力がカウンタローラ３６に到達する。

押圧発生装置の制御が可能になり、縦シールの最適化に寄与することができる。
すなわち、この態様の包装充填装置において、制御信号によってエアシリンダー４４を制御するコントローラ４５を有する。
コントローラ４５において、制御信号を参照してプレッシャローラを押す力を制御する。この制御は、制御信号の参照と同時に所定の参照値と比較し適切な出力を行うことができる。
この態様において、制御信号は、センサ４６の測定信号からシールコントローラが判断した信号であり、細い矢印で示す方向に送信される。

センサ４６は、可動軸４２の位置を測定する位置センサ、外アーム４１の移動をモニターする近接センサ、プレッシャローラ３５の押圧力を測定する圧力センサ、カウンタローラやプレッシャローラに設けらるロードセル、歪みセンサなどがあり、適宜選択変更することができる。
この制御によって、シール不良を未然に防ぐ防止、若しくは、深刻な不良から軽微な不良への改善へと導くことができる。
万が一、シール不良が生じても、装置から連続的に製造された包装容器のラインからシール不良の容器を追跡し、欠陥容器をラインから排出することができる。
その他、上述の制御信号には、設定値に基づいてコントローラが判断した信号、又はマニュアルによる信号がある。

別の態様において、シール状態を監視している場合、ローラに樹脂片やテープ片が貼り付いたり、ローラや包装積層材料が一部欠損し、また、経時的に又は突発的変動して、適切にローラによって押圧する適正範囲から逸脱しても、これを補償することができる。

図２に示すように、チューブ状包装積層材料１２は、ローラによって案内され、横シール装置１０に送られ、挟まれて横方向にシールされ、横シールされた包装積層材料１２は、ナイフなどで切断されて枕状の原型容器１３が形成される。そして、原型容器１３は、最終成形搬送装置によって搬送されて最終の形状に成形され、流動性食品を収容する包装容器１４が完成する。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

この発明の包装充填装置によって、牛乳、ジュース、ミネラルウォーターなどの飲料、流動食品などの包装容器を製造することができる。

この発明による一実施例の包装充填装置の要部の一部断面外観正面図である。 この発明に使用できる包装充填装置の一例のを示す概略斜視図である。 従来の縦シール装置の一例を示す概略斜視図及び予熱手段の一部横断面図である。 従来例の態様で、プレッシャローラとカウンタローラを示す部分側面図である。

符号の説明

１ 包装積層材料
７ 充填パイプ
３５ プレッシャローラ
３６ カウンタローラ
４４ エアシリンダー

Claims (4)

1. 搬送される帯状包装積層材料の縁部に該帯状包装材料の他方の縁部を合せて縦シールし、筒状包装積層材料を形成して該筒状帯状包装材料に充填パイプによって内容物を充填し、該帯状包装積層材料を横シールして切断分離し、容器に包装充填する装置であって、
   前記の合せられる該縁部に外側から回転自在に配設されて、前記包装積層材料の該縁部を圧するプレッシャローラと、
   該包装積層材料の該縁部を挟んで内側から該プレッシャローラと対向する位置に該充填パイプに固定され、回転自在に配設されたカウンタローラと、
   該縦シールの該プレッシャローラ及び該カウンタローラ、該充填の該充填パイプを無菌雰囲気でカバーする無菌室と、
   該無菌室外に設置され、該プレッシャローラ用の押す力を発生する押圧発生装置と、
   該押圧発生装置から該プレッシャローラに該プレッシャローラ用の押す力を伝達する動力伝達機構と、
   を有することを特徴とする包装充填装置。
2. 制御信号によって前記プレッシャローラ用の押す力を押圧発生装置へ制御するコントローラを有する、請求項１記載の包装充填装置。
3. 前記制御信号が、センサの測定信号から該コントローラが判断した信号、設定値に基づいて該コントローラが判断した信号、又はマニュアルによる信号である、請求項２記載の包装充填装置。
4. 該カウンタローラが、隣接かつ直列する２個のローラからなり、該２個のローラの間で該２個のローラが該プレッシャローラと対向する、請求項１記載の包装充填装置。