JP2010275020A5

JP2010275020A5 -

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Publication number: JP2010275020A5
Application number: JP2010103060A
Authority: JP
Filing date: 2010-04-28
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2030-04-28

Description

キャップシール装置及びキャップシール方法

本発明は、包装容器であるカップと該カップに被せたキャップとの周りを、外部から細幅フィルムの熱収縮でもってシールするキャップシール装置及びそのキャップシール方法に関する。

被包装物を収容したカップの周りに上部から細長いチューブフィルムを被せ、前記のチューブフィルムの熱収縮でもってカップ全体を密封し、この場合、前記カップとそれに被せたキャップとをシールする装置は随分古くから存在している。しかし、昨今、不要な大量の包材の使用は、その包材のリサイクル義務が包装業者に課されるということで不人気になっている。この点、下記の特許文献１には、カップの口部分のみを覆う短いチューブフィルムを前記のカップの口部分に被せ、当該チューブフィルムの熱収縮でもって前記カップとそれに被せたキャップとをシールする装置を開示している。

特開平１１−１２５３号公報特開平７−６１４１８号公報

ただ、前記装置の場合は、短いチューブフィルムをガイドパイプ内に縦方向に積み重ね、前記ガイドパイプの下域にカップが到達して停止する度に、ガイドパイプから落下するチューブフルムを順次、カップに被せる構造であって、かかる構造では、落下する各チューブフルムがカップの口部分に引っかかって止まるように、予めチューブフィルムの上部口縁を折り曲げて係合片を形成しておく工程が作業上必要であるし、また各カップは構造上、断続搬送であるため非能率という問題を抱えている。

上記特許文献２には、被包装物の搬送用ベルトコンベヤの上で、該ベルトコンベヤの両側から供給される細幅の帯状フィルムの先端間を、両側から接近する一対のシールバーでもって溶着接合した後、この溶着接合部に向けて前記のベルトコンベヤでもって被包装物を押し入れて前記帯状フィルムを前方に引き出し、この帯状フィルムを被包装物の後ろ側で一対のシールバーで溶着し、二枚の熱収縮性の帯状フィルムでもって被包装物を結束する技術を開示している。仮に前記の被包装物をカップに置き換え、その口部分に前記帯状フィルムを供給した場合、カップの口部分に帯状フィルムを巻き付けることは不可能ではない。しかも各帯状フィルムはテンションロールにより緩衝されていて、一対のシールバーによる被包装物の締め付けが容易なように配慮されている。しかしこの種の断続移送による包装は、構造的に１分で３０個前後という能率限界を抱えている。

本発明は、カップの口径変化に対応し、カップの口部に帯状フィルムを巻き付けることを目的とするものであり、カップを縦列に搭載して運搬するレベルコンベヤと、前記のレベルコンベヤの両側から縦列するカップの口部両側にそれぞれ熱収縮性の帯状フィルムを供給する手段と、前記のレベルコンベヤと平行に配置され前記の各カップを等間隔に拘束して運搬する拘束コンベヤと、前記カップの搬送方向に向け、前記拘束コンベヤによるカップ開放域後方のレベルコンベヤ両側に配置し、その間を通過するカップに対して追跡方向に相対回転する一対の回転シーラと、を備え、前記回転シーラを駆動するサーボモータのコントローラである制御器は、各種カップの口径にそれぞれ対応する各フィルム使用長さを数値として格納し、使用するカップの口径数値をインプット手段でもって制御器に入力することで、使用するカップの口径と一致する長さ部分で帯状フィルムを前記の回転シーラがシール・カットするように、サーボモータの起動のタイミングを、前記制御器からサーボモータに対して発信するごとく構成する。

特許請求の範囲に記載した「カップの口径」とは、カップの口径そのものであるが、仮にカップに被さるキャップの外径が前記カップの外径よりも大きい場合は、キャップの外径数値を指すものとする。そこでカップの口径が仮に１００ｍｍの場合、それに巻きつけるために繋ぎ合わせた帯状フィルムの必要長さは、１００×円周率＝３１４ｍｍとなり、カップの両側から供給される各帯状フィルムの必要長さは、上記３１４ｍｍの半数値の１５７ｍｍずつとなる。

拘束コンベヤは、各カップを等間隔に拘束して運搬し、その開放域で開放されたカップはレベルコンベヤの搬送力により一対の回転シーラの間を通過する。

インプット手段でもって予め制御器にカップの口径値「１００ｍｍ」を入力して置くと、制御器はカップ口径に必要なフィルム長さを演算し、帯状フィルムにおける前記演算数値に示された箇所を、シール・カットするように、回転シーラを駆動するサーボモータの起動のタイミングを制御器は発信する。この結果、起動タイミングの到達と同時に回転を開始した回転シーラは、その間を通過するカップに対して追跡方向に相対回転し、帯状フィルムを両側から絞込んでカップの周りに巻きつけてシールすると同時に、このシール部分の中間部をカツトする。

仮に、帯状フィルムによるカップへの絞込み力が強すぎると、その反力は、帯状フィルムの熱溶着部の剥離力として作用する。その反面、帯状フィルムによるカップへの絞込み力が弱いと、環状化した帯状フィルムはカップの周りから自然脱落する可能性が生ずる。この点、制御器により演算された信号により起動する一対の回転シーラは、帯状フィルムの予め計算された箇所をシールして正確な長さの環状フィルムを形成する。そしてその後、カップは熱発生域に送られ帯状フィルムの熱収縮によってキャップシールを完成させるのである。

本発明は、包装容器のカップの口部だけに帯状フィルムを巻き付けることを可能とし、不要な大量の包材の使用を防ぐことができる。

ブロック線図を含む装置の平面図装置全体の平面図前記装置の拡大正面図回転シーラの正面図前図の平面図カップ口径とフィルム長さとの関係図カップの説明図レベルコンベヤの側面図本発明の実施例２のキャップシール装置全体の平面図本発明の実施例２のキャップシール装置の部分正面図本発明のキャップシール装置の部分側面図転倒防止機構の説明図実施例２の製作過程及び製作完了した包装容器の斜視図包装容器の他の実施例の斜視図前記他の実施例の包装容器の製造過程の正面図

以下、図１から図15を用いて本発明の実施例について説明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

装置の全体平面を示す図２には、カップ１０を縦列に搭載して運搬するレベルコンベヤ１１を示し、図３の正面図にも示すごとく前記のレベルコンベヤ１１と平行に、縦軸のプーリ１２に支持された両側一対の拘束コンベヤ１３を配置している。この拘束コンベヤ１３はそれを構成するベルト１５に、一組当たり二枚のゴム製の羽板１４を等間隔に供え、カップ１０の胴部を両側から前記各組二枚の羽板１４で挟みこんでカップ１０を拘束する結果、カップ１０は前記ベルト１５の回転でもって等間隔で、しかもレベルコンベヤ１１と同速で搬送される。

また、図２においてレベルコンベヤ１１の両側から、一対のサイドローラ２３に沿って縦列するカップ１０の両側にそれぞれ熱収縮性の帯状フィルム１６を供給する手段１７を配置している。この手段１７の詳細図示は省略しているが、リールに巻き付けた帯状フィルム１６を、繰り出しロールの回転でもって送り出す構成である。なお各カップ１０の口部はキャップによって封じられているが、キャップの大きさが変わると、それに巻きつける帯状フィルム１６の繰り出し量も当然、変化させる必要が生ずる。

カップ１０の搬送方向に向けて、拘束コンベヤ１３の開放域後方の、レベルコンベヤ両側に、一対の回転シーラ１８、１９を設置しており、これら回転シーラ１８、１９は、移動するカップ１０を追跡する方向に回転する構成である。

図４に示すキャップ２０が被るカップ１０の両側には、フレーム２１に支持され垂下する一対の軸２２の下端それぞれに、回転シーラ１８，１９を固定して配置している。前記の両軸２２の上端に固定し互いに係合する一対のギヤ２５，２６は、外部から伝えられる動力でもって連動し、前記一対の回転シーラ１８，１９を相対回転させる。その回転方向は図５に矢印２７で示すごとく、カップ１０の進行を追跡する方向である。

一側の回転シーラ１８は、その先端中央に押し切りに適合する板刃２８を供え、他側の回転シーラ１９は先端に刃受け板２９を埋設する。また前記一側の回転シーラ１８は、その先端両面に、その先端面から突き出るように断熱板３０を固定し、パイプヒータ３１により加熱される回転シーラ１８に直接、帯状フィルム１６が接触しないように、断熱板３０で帯状フィルム１６を支えながらカップ１０に向けて競り込み、最終的には、両断熱板３０の間で両回転シーラ１８、１９の先端面を突き合わせて両帯状フィルム１６を溶着する。

図１に示すごとく、両回転シーラ１８，１９の動力源であるサーボモータ３３は、その動きを制御器３４がコントロールするようになっており、該制御器３４には、インプット手段３５及びメモリー３６が接続されている。

図６は、その横軸に沿って各種カップの口径値７０ｍｍから１００ｍｍまでを５、０ｍｍ区切りで表示し、一方その縦軸に沿っては、前記横軸で表したカップの口径にそれぞれ対応する帯状フィルムの必要長さを、ｍｍ単位で表示している。例えば口径７０ｍｍのカップには、それぞれ１０９，９０ｍｍの、一対それぞれの帯状フィルム供給が必要で、口径７５ｍｍのカップには、それぞれ１１７，７５ｍｍ長さの一対の帯状フィルム供給が必要であって、各口径数値の対する必要フィルム長さ数値は、直線的な右上がり斜線３７でもって表した。

口径が７０ｍｍから１００ｍｍ範囲のカップの一般的な使用例としては、インスタント食品の包装用が多い。例えば、熱湯を注いで食用とするしじみの味噌汁の容器、又は野菜ピリ辛チゲのスープ春雨の容器とかで、被包装物の種類によって容器の大きさが異なる。従って被包装物の種類によっては、図６に示した数値口径以外の容器が用いられることもあり、いずれにしても、各種口径と、それに対応するフィルムの長さとが、図１のメモリー３６がその格納手段として機能する。

図１において、キーボードによるインプット手段３５から、使用するカップ１０の口径を制御器３４に入力すると、制御器３４はその演算作用で、インプットされたカップの口径に適応する帯状フィルムの長さ数値をメモリー３６から引き出し、サーボモータ３３の起動のタイミングを計る。そして一対の回転シーラ１８，１９は、通過する帯状フィルム１６の長さが、カップ１０の口径と一致する部分でサーボモータ３３により起動されて、帯状フィルムを設定長さでシール・カットする。この場合、一対の回転シーラ１８，１９はカップ１０を追跡する方向に回転し、各カップを不停止で搬送するので量産性に適する。

なおインプット手段３５は、キーボード以外に、例えばモニターに各種カップの口径数値を表示し、これら口径数値に指先を触れることで、その数値をインプットすることも可能である。

図７（イ）において、カップ１０の周りに巻きつけた帯状フィルム１６は、その対称部にそれぞれ縦方向のシール代３８を形成する。帯状フィルム１６は、カップ１０の口径から計算された長さであり、カップ１０を不必要に締め付けないので、カップ１０側からは前記のシール代３８を剥離するような反力は働かないし、また環状化したフィルム１６が下方向への抜け落ちも防止でき、その後、図７（ロ）に示すように、外部からの熱作用により収縮する帯状フィルム１６は緊張性を保って、カップ１０に対するキャップ２０のシール性を高めることになる。

図２における回転シーラ１８の設置位置と、拘束コンベヤ１３における開放域のプーリ１２との間隔４０は、カップ１０の口径の拡大に応じて拡大４１させ、口径に応じた必要量のフィルム確保が不可欠である。この場合、前記カップ１０は仮想線の方向に変位する構成になっており、それに応じたベルト１５の弛みは、バネ力の働くテンションプーリ４２でもって緊張を図ることができる。

図３において両側の拘束コンベヤ１３のプーリ１２を支持するスライダー４３は、軌条４４に沿ってスライド自在であり、前の段落項で説明したカップ１０の口径の変化に応じてプーリ１２の位置の変化ができる。同時に、カップ１０の口径の変化に合わせ、例えば、ねじの傾き方向が異なる左右ねじをもつねじ棒の回転で、両側の軌条４４の間隔５０を調整できる。

レベルコンベヤ１１を支える基盤４５は、縦方向のガイド棒４６に沿って変位自在であり、カップ１０の高さ数値に変更が生じたときは、カップ１０の上面の位置を動かすことなく、基盤下域のリフト４７でもってレベルコンベヤ１１の高さを変更する構成である。

図８のごとく前記のリフト４７は、レベルコンベヤ１１を支える基盤４５を、ハンドル４８を備えるねじ棒４９の回転で、パンタグラフ５１を上下に伸縮する構成のものとして考えることができる。

一対の回転シーラ１８，１９がカップ両側の帯状フィルム１６を挟んで競りこむとき、レベルコンベヤ１１の回転とは異なる方向に、カップ１０は僅かに後退する。カップ１０の全体重量が軽量な場合はともかく、同重量が大きいほどカップ１０はレベルコンベヤ１１により足元をすくわれる状態になるので、レベルコンベヤ１１を、カップ１０底面との摩擦面積の少ない紐ベルトを用いるとか、またレベルコンベヤ１１の一部に、回転シーラ１８が帯状フィルム１６を競りこむときのみ、一時的にカップ１０の後退運動に同調してレベルコンベヤ１１とは逆方向に回転するベルト５２を配置する対策の必要性もある。

図９は本実施例２のキャップシール装置全体の平面図、図１０は本実施例２のキャップシール装置の部分正面図、図１１は本実施例２のキャップシール装置の貼着機構の平面図である。この実施例２のキャップシール装置は、カップを縦列に搭載して運搬するレベルコンベヤと、前記のレベルコンベヤの両側から縦列するカップの口部両側にそれぞれ熱収縮性の帯状フィルムを供給する手段と、前記カップの搬送方向に向け、レベルコンベヤの後方域の両側に配置し、その間を通過するカップに対して追跡方向に相対回転する一対の回転シーラと、前記回転シーラによる帯状フィルムのシールの際のカップの傾きを抑え、カップをレベルコンベヤに直立に載置させて保持する転倒防止機構と、を備え、前記転倒防止機構は２つの機構からなり、上方から先頭のカップの前側のふちを押える第１保持機構と、先頭から二番目のカップを後ろから支えてカップの転倒を防ぐ第２保持機構とから構成されている。前記キャップシール装置の転倒防止機構は、回転シーラによる帯状フィルムのシールの際のカップの傾きを抑え、カップをレベルコンベヤに直立に載置させて保持する。

さらに、この実施例２のキャップシール装置は、前記帯状フィルム内面上下方向に該帯状フィルムを裁断するピール片を貼着する貼着機構を、前記帯状フィルムを供給する手段の下流域に備えたことを特徴とする。

この実施例２も、縦列するカップ１０を搬送するレベルコンベヤ１１の両側に、複数のサイドローラ２３を配置し、それぞれ熱収縮性の帯状フィルム１６を供給する手段１７から、このフィルム１６をレベルコンベヤ１１の進行方向に向かって送り出している。この手段１７も詳細図示は省略しているが、リールに巻き付けた帯状フィルム１６を繰り出してロールの回転でもって送り出す構成である。図９に示すキャップシール装置は、前記実施例１で図示した拘束コンベヤ１３は備えておらず、後述する転倒防止機構を備えている。

さらに、この実施例２のキャップシール装置が前記の実施例１と相違する点は、帯状フィルム１６に、ピール片５１を貼り付けるための貼着機構５０を備えている点である。ただし、この貼着機構５０は実施例１に備え付けてもよい。ピール片５１は後述するカップ１０の口部分に巻き付けて被覆した帯状フィルム１６を剥ぎ取る際に容易に剥ぎ取れるようするためのものである。

貼着機構５０は、複数のピール片５１を貼り付けた剥離紙テープ５２をリール（図示せず）に巻回し、この剥離紙テープ５２が帯状フィルム１６に対して並行に近接して送り出され、帯状フィルム１６と剥離テープ５２を挟むように、内側にスタンプローラ５３が、外側にプッシャー５４が配置され、プッシャー５４が帯状フィルム１６と剥離紙テープ５２を外側からスタンプローラ５３に押し当て、剥離紙テープ５２上に貼着されたピール片５１の粘着面を帯状フィルム１６の裏面に貼着させる。なお、ピール片５１は帯状フィルム１６と同色でもよいが、異なる色の方が目立って好ましい。

この貼着機構５０は、図１１に示すように、帯状フィルム１６の送られる速度に合わせながら剥離紙テープ５２が送られ、帯状フィルム１６の所定の位置でプッシャー５４が移動しながら帯状フィルム１６を外側からプッシュし、図１０に示すように帯状フィルム１６の裏面の上下方向に長方形状のピール片５１を貼り付け、同時にミシン目も帯状フィルム１６に形成する。プッシャー５４は、矢印５６方向に帯状フィルム１６と同速度で移動しながら、タイミングを見計らって帯状フィルム１６と剥離紙テープ５２をスタンプローラ５３に押し付ける。その後は前記の実施例１と同様に帯状フィルム１６が送られてカップ１０の上部をシールする。

図９に示すように、シーラ１８，１９、帯状フィルム１６、貼着機構５０のそれぞれのサーボモータは制御器３４によりそれぞれの速度が制御され、カップ１０がタイミングよく帯状フィルム１６でシールされるように構成されている。

さらに、この実施例２では、カップ１０の上部を、シーラ１８、１９を用いて帯状フィルム１６でシールする際に、カップ１０を安定してレベルコンベヤ１１上に載置するための転倒防止機構６０を備えている。

この転倒防止機構６０は、図９に示すように、シーラ１８，１９によって、帯状フィルムが抱き込まれる際に、先頭のカップ１０（シーラ１８，１９より前のカップ）と先頭から２番目のカップ１０（シーラ１８，１９より後のカップ）が帯状フィルム１６で上部が拘束される一方、レベルコンベヤ１１の移動によって、同じく先頭と先頭から２番目のカップ１０は底側が先に移動しようとするので、カップ１０は足をすくわれるような状態になって後ろに傾き、結果として帯状フィルムがカップ１０に斜めに巻き付いたりして、カップ１０の上部にきれいに巻き付かず包装に失敗することがある。

この実施例２の転倒防止機構６０は、シーラ１８、１９による帯状フィルム１６のシールの際のカップ１０の傾きを抑え、カップ１０をレベルコンベヤ１１に直立に載置させた状態に維持する。この転倒防止機構６０は２つの機構からなり、上方から先頭のカップ１０の前側のふちを押える第１保持機構６１と、先頭から二番目のカップ１０を後ろから支えるようにしてカップ１０の転倒を防ぐ第２保持機構６２とから構成されている。

第１保持機構６１は、エアーシリンダー６３と、押さえ片６４とからなり、エアーシリンダー６３の作動により押さえ片６４が上下動してカップ１０の先端側上縁を押える。前記のように、シーラ１８，１９によって、帯状フィルム１６が先頭のカップ１０の後ろ側に抱き込まれる際に、レベルコンベヤ１１は先に進もうとするため、先頭のカップ１０の前側が立ち上がろうとするので、第１保持機構６１の押さえ片６４で抑えて傾くのを防止する。

第２保持機構６２は、図１２では一部しか描かれていないが、２つのスプロケット６５にチェーンやベルトのような無端回動体６６が掛け渡され、この無端回動体６６にカップ１０を後ろから支えるための斜めの突起６７が設けられている。無端回動体６６が回転して、突起６７が先頭から２番目のカップ１０の後側を支える。これにより、２番目のカップ１０は後ろ側に倒れることはない。

図１３は、実施例２でシールしたカップ１０の斜視図である。この図１３の（Ａ）は、帯状フィルム１６をシーラ１８，１９により巻きつけた状態を示し、（Ｂ）は加熱して帯状フィルム１６をシュリンクした状態を示している。この包装容器は、有底筒状の包装容器であるカップの開口上部をキャップで閉蓋し、キャップを被せたカップ上部だけを熱収縮性の帯状フィルムでシールしている。カップ上部だけを熱収縮性の帯状フィルムでシールしたことにより、不要な大量の包材の使用を防ぐことができる。また、このカップ１０のように、ピール片５１を設けることにより、帯状フィルム１６を使用に際して容易に取り除くことができる。しかも、前記帯状フィルムの内面上下方向に、該帯状フィルムを裁断するピール片を貼着すると共に、該ピール片に沿って前記帯状フィルムにミシン目が形成されている。ピール片５１の両側に形成されたミシン目は帯状フィルム１６を切り裂く際に切り裂くのを容易にする。

図１４はカップ１０の他の実施例である。この実施例は、幅の異なる帯状フィルム１６を使用してシールしている。この実施例のように、幅の異なる２種のフィルムを接合した熱収縮性の帯状フィルムでシールしたカップであると帯状フィルムの接合部５５に段差ができるので、この段差部分から帯状フィルム１０を剥がすことができるので、前記実施例のカップ１０のようにピール片５１が必要ではなくなる。

図１５は図１４のカップ１０をシールするシーラ１８，１９の正面図を示している。このシール装置では左右の帯状フィルムの幅を違えてある。違えることにより、図１４に示すカップのシールが可能となるので、実施例２の貼着機構５０は必要ではなくなり、実施例１のシール装置でシールできる。

本発明はカップ麺等のカップ上部のシールをすることが可能であり、シール材が少なくてすむ包装装置に役立つものである。

１０カップ
１１レベルコンベヤ
１３拘束コンベヤ
１６帯状フィルム
１７帯状フィルムを供給する手段
１８回転シーラ
１９回転シーラ
２０キャップ
２３サイドローラ
２８刃板
２９刃受け板
３０断熱板
３３サーボモータ
３４制御器
３５インプット手段
３６インプット手段（格納手段）
５０貼着機構
５１ピール片
５２剥離紙テープ
５３回転ローラ
５４プッシャー
６０転倒防止機構
６１第１保持機構

Claims

カップを縦列に搭載して運搬するレベルコンベヤと、前記のレベルコンベヤの両側から縦列するカップの口部両側にそれぞれ熱収縮性の帯状フィルムを供給する手段と、前記のレベルコンベヤと平行に配置され前記の各カップを等間隔に拘束して運搬する拘束コンベヤと、前記カップの搬送方向に向け、前記拘束コンベヤによるカップ開放域後方のレベルコンベヤ両側に配置し、その間を通過するカップに対して追跡方向に相対回転する一対の回転シーラと、前記回転シーラを駆動するサーボモータのコントロール用の制御器と、前記制御器における、各種カップの口径にそれぞれ対応する各フィルム使用長さ数値の格納手段と、使用するカップの口径数値を制御器に入力するインプット手段と、使用するカップの口径と一致する長さ部分で帯状フィルムを前記の回転シーラがシール・カットするように、サーボモータの起動タイミングの演算手段と、前記制御器からサーボモータに対してサーボモータの起動タイミング発信する手段とからなるキャップシール装置。
拘束コンベヤと、回転シーラとの関係について、使用するカップの口径が大きくなるように変更する場合、前記の回転シーラの配置位置と前記拘束コンベヤによるカップ開放域との距離を拡大する方向に、回転シーラの設置位置を基準に、拘束コンベヤによるカップ開放域を変位させる手段を備える請求項１に記載のキャップシール装置。
レベルコンベヤと、帯状フィルムとの関係について、使用するカップの高さが大きくなるように変更する場合、帯状フィルムの供給レベルを基準に、前記の前記カップの高さに合わせてレベルコンベヤの高さを低くする方向に変位させる手段を備える請求項１又は２に記載のキャップシール装置。
カップを縦列に搭載して運搬するレベルコンベヤと、前記のレベルコンベヤの両側から縦列するカップの口部両側にそれぞれ熱収縮性の帯状フィルムを供給する手段と、前記のレベルコンベヤと平行に配置され前記の各カップを等間隔に拘束して運搬する拘束コンベヤと、前記カップの搬送方向に向けて前記拘束コンベヤによるカップ開放域後方のレベルコンベヤ両側に配置し、その間を通過するカップに対して追跡方向に相対回転する一対の回転シーラとを用いるキャップシール方法であり、
前記回転シーラを駆動するサーボモータのコントローラである制御器は、各種カップの口径にそれぞれ対応する各フィルム使用長さを数値として格納し、使用するカップの口径数値をインプット手段でもって制御器に入力することで、使用するカップの口径と一致する長さ部分で帯状フィルムを前記の回転シーラがカット・シールするように、サーボモータの起動のタイミングを、前記制御器からサーボモータに対して発信するキャップシール方法。