JP2014196128A - シール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転軸を支える軸受の油が劣化しやすく、装置の信頼性が低下する。
【解決手段】 シール装置１は、被シール処理体Ｓを加熱する筒状の加熱ローラー２０と、加熱ローラー２０に対向して配された押圧ローラー４０と、押圧ローラー４０を加熱ローラー２０側に付勢する付勢手段４４と、加熱ローラー２０の外方から加熱ローラー２０に熱を照射するヒーター３０と、加熱ローラー２０の中心に設けられる回転軸２２と、加熱ローラー２０と回転軸２２を連結する一対の連結部材２３と、回転軸２２の両端を軸支する一対の軸受を備えており、加熱ローラー２０と回転軸２２の間に空間２１が形成され、連結部材２３は、空間２１に連通する貫通孔を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被シール処理体を熱溶着（ヒートシール）するシール装置に関する。

熱を加えて圧着する装置として、例えば、特許文献１には、ヒーターと、このヒーターにより表面が加熱されて赤外線を吸収する一方の加圧ローラーと、この加圧ローラーと対向して配される他方の加圧ローラーとを備え、回転する２つの加圧ローラー間に紙（被シール処理体）を通過させる装置が記載されている。そして、一方の加圧ローラーは外部から加熱されているため、加圧ローラー全体を加熱する必要がなく、暖機運転の立ち上がり時間を短縮できる。

特開２０００−４７５０７号公報

しかしながら、上述のような装置では、一方の加圧ローラーが中実状であるため、この加圧ローラーの外方から熱が加えられた際に、この加圧ローラーの回転軸に熱が伝わりやすく、この回転軸を支える軸受の油が劣化しやすくなり、装置の信頼性が低下する可能性がある。

そこで本発明は、従来技術が抱える上記課題を解決し得るシール装置を提供しようとするものである。

上記の課題を解決するため、本発明のシール装置は、
被シール処理体を加熱する筒状の加熱ローラーと、
前記加熱ローラーに対向して配された押圧ローラーと、
前記押圧ローラーを前記加熱ローラー側に付勢する付勢手段と、
前記加熱ローラーの外方から前記加熱ローラーに熱を照射するヒーターと、
前記加熱ローラーの中心に設けられる回転軸と、
前記加熱ローラーと前記回転軸を連結する一対の連結部材と、
前記回転軸の両端を軸支する一対の軸受を備えており、
前記加熱ローラーと前記回転軸の間に空間が形成され、
前記連結部材は、前記空間に連通する貫通孔を有する、
ことを特徴としているものである。

本発明のシール装置は、更なる好ましい特徴として、
「前記貫通孔は、前記連結部材に複数設けられている」、
「前記ヒーターは、前記被シール処理体に熱を照射し、前記ヒーターと前記被シール処理体との間に、前記被シール処理体に照射される熱の一部を遮蔽する遮蔽部材が設けられている」、
「前記連結部材の熱伝導率は、前記加熱ローラーの熱伝導率より低い」、
ことを特徴としているものである。

本発明のシール装置によれば、軸受の寿命が長くなり装置の信頼性が向上する。

本発明の実施形態例に係るシール装置１であり、（ａ）はシール装置の第１断面図、（ｂ）はシール装置の第２断面図である。 本発明の実施形態例に係るシール装置に挿入される被シール処理体Ｓであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 本発明の実施形態例に係るシール装置において被シール処理体Ｓが熱圧着される直前の状態を示す断面図である。 本発明の実施形態例に係るシール装置において被シール処理体Ｓが熱圧着されている状態を示す断面図である。 本発明の実施形態例に係るシール装置において被シール処理体Ｓが熱圧着された直後の状態を示す断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に説明する。

（実施形態例）
本発明の実施形態例に係るシール装置を図１ないし図５を用いて説明する。
本例のシール装置１は、枠体１０と、加熱ローラー２０と、ヒーター３０と、押圧ローラー４０を備えている。

本例のシール装置１は、被シール処理体Ｓの蓋体Ｖを容器Ｕにシールするものである。本例では、被シール処理体Ｓとして、トレーＴ上に容器Ｕと蓋体Ｖを載置したものを用いている。

トレーＴは、耐熱性のある軟質材料のシリコンラバーにより形成されており、トレーＴの上面Ｔ４Ａと下面Ｔ４Ｂは、平面で平行に形成されている。このトレーＴには、上下面を貫通する開口Ｔ１が複数設けられている。
容器Ｕは、合成樹脂により複数の有底筒状部Ｕ１を有する平面視略四角状に形成されており、この有底筒状部Ｕ１内に被包装物Ｕ２（例えば液体）を収容するものである。容器Ｕの外周４辺にはフランジ部Ｕ３が形成されており、複数の有底筒状部Ｕ１の開口周縁は連結部Ｕ４により互いに連結されている。

蓋体Ｖは、片面に粘着層を有する、紙とアルミを貼り合わせた平板により形成されており、容器Ｕ上に載置された状態で容器Ｕと熱溶着されるものである。この蓋体Ｖは、容器Ｕの外周４辺のうち３辺のフランジ部Ｕ３に予め溶着されている。そして、残りの１辺から被包装物Ｕ２を注入することにより、全ての有底筒状部Ｕ１内にそれぞれ被包装物（液体）Ｕ２を収容させることができる。

枠体１０は、内部に空間を有する箱状に形成されている。この枠体１０は、被シール処理体Ｓが搬入される側壁に設けられた搬入口１１と、被シール処理体Ｓが搬出される側壁に設けられた搬出口１２を有する。この搬入口１１と搬出口１２付近には、被シール処理体Ｓのガイド部材１３が配されている。

加熱ローラー２０は、被シール処理体Ｓの蓋体Ｖを加熱するものである。加熱ローラー２０は、熱伝導率の高い硬質の金属製（例えば、ステンレス、鉄等）であり円筒状に形成されている。この加熱ローラー２０の幅（図１の紙面垂直方向の幅）は、被シール処理体Ｓの搬送方向Ｙと直角方向における蓋体Ｖの幅Ｖ１（図２参照）より長く形成されている。

この加熱ローラー２０の回転中心には回転軸２２が設けられている。この回転軸２２は、加熱ローラー２０と同等の材質であり中実状に形成されている。回転軸２２の外径は、加熱ローラー２０の内径よりも小さく、加熱ローラー２０と回転軸２２の間に空間２１が設けられている。この回転軸２２の軸方向の長さは、加熱ローラー２０の軸方向の長さより長く形成されており、回転軸２２の両端を軸支する不図示の一対の軸受が枠体１０に固定されている。そして、加熱ローラー２０は、軸受に回転自在に軸支される。

回転軸２２は、一端に不図示のプーリーを有し、このプーリーは、加熱ローラー２０を回転させる駆動手段Ｍ（例えば駆動モータ）と不図示のタイミングベルトにより接続されている。駆動手段Ｍが駆動して、加熱ローラー２０が回転すると、被シール処理体Ｓは、加熱ローラー２０との接触摩擦により、加熱ローラー２０と後述の押圧ローラー４０との間を移動する。

筒状の加熱ローラー２０の両端面には、中心孔２３Ａを有する一対の円板状の連結部材２３が固定されており、回転軸２２は中心孔２３Ａに挿通されて連結部材２３に固定されている。この連結部材２３は、加熱ローラー２０と同等の材質により形成されている。

一対の連結部材２３には、空間２１に連通する貫通孔２４がそれぞれ形成されている。この貫通孔２４は６つの同一形状（本例では円形状）に形成されており、回転軸２２からそれぞれ等距離に配されると共に、等間隔（本例では回転軸２２から６０度間隔）に配されている。この貫通孔２４は、軸方向から見て連結部材の中心孔２３Ａ内周ないし連結部材の外周２３Ｂと接続されることなく独立して形成されている。
なお、貫通孔２４は、連結部材２３の少なくとも一方に１つ以上あってもよく、また、連結部材の中心孔２３Ａ内周の切り欠きや、連結部材の外周２３Ｂの切り欠きによって形成されてもよい。

ヒーター３０は、加熱ローラー２０の外方から加熱ローラー２０に熱を直接照射するものである。このヒーター３０は、例えば、遠赤外線ヒーターを用いることができ、加熱ローラー２０の外周に近接して配される。このヒーター３０の軸方向の長さは、加熱ローラー２０の軸方向の長さと略同一に形成されている。そして、加熱ローラー２０の表面の熱が回転軸２２に伝わりにくくするため加熱ローラー２０の内周面にはゴム材等の不図示の断熱材料が設けられている。

また、ヒーター３０の熱を有効に利用するため、ヒーター３０の熱の一部は、蓋体Ｖに直接照射されている。そして、過度な熱による蓋体Ｖの損傷を防ぐため、ヒーター３０と蓋体Ｖとの間には、蓋体Ｖに照射される熱の一部を遮蔽する遮蔽部材３１が枠体１０に固定されている。この遮蔽部材３１は、ヒーター３０と蓋体Ｖとの間に回転軸方向に沿って連続して形成された遮蔽板である。遮蔽部材３１の長さ（回転軸の軸方向の長さ）は、被シール処理体Ｓの挿入方向と直角方向である蓋体Ｖの幅Ｖ１より長く形成されている。

加熱ローラー２０とヒーター３０の上方には、これらを覆う不図示の反射部材が枠体１０内に固定されており、この反射部材は、ヒーター３０の熱を加熱ローラー２０に効率的に照射できる。

押圧ローラー４０は、被シール処理体Ｓを加熱ローラー２０側に付勢するものである。本例の押圧ローラー４０は、加熱ローラー２０の下方に対向して配され、円柱状に形成される。
押圧ローラーの軸方向の長さは、被シール処理体Ｓの搬送方向Ｙと直角方向における蓋体Ｖの幅Ｖ１より長く形成されている。そして押圧ローラー４０の軸方向は、被シール処理体Ｓの搬送方向Ｙの直角方向と同じとなっている。
この押圧ローラー４０の両端部には軸方向に突出する不図示の突部が設けられ、後述の支持軸の一端４２に軸支されている。
なお、押圧ローラー４０は、被シール処理体Ｓを搬送する駆動力を持っていないものである。

支持軸４１は、押圧ローラー４０を枠体１０と連結して、押圧ローラー４０を枠体１０に対して回動自在に支持するものである。具体的には、支持軸の一端４２に設けられた不図示の軸孔に押圧ローラー４０の突部が軸支されると共に、支持軸の他端４３が枠体１０内に回動自在に支持される。これにより、押圧ローラー４０は支持軸の他端４３を中心に回動自在となる。

付勢手段４４は、被シール処理体Ｓを加熱ローラー２０に隙間のないように付勢させるものである。本例の付勢手段４４はコイルばねからなり、枠体１０の内底面と支持軸４１との間に配されている。この付勢手段４４は、被シール処理体Ｓ全体と押圧ローラー４０と支持軸４１の重さと釣り合う力より大きい力により支持軸４１を図１の上方に付勢している。そして、この付勢手段４４により、蓋体Ｖと容器Ｕとの熱溶着に必要な付勢力（圧着力）が得られる。

付勢手段４４が支持軸４１を上方に付勢した状態で、押圧ローラー４０は、加熱ローラー２０と隙間Ｈ１を有しつつ対向して配され、この隙間Ｈ１に被シール処理体Ｓが搬入される。この隙間Ｈ１は、被シール処理体Ｓの全高Ｈ２より小さく形成されている。

次に、本例のシール装置１により、被シール処理体Ｓを熱溶着する動作を説明する。

まず、蓋体Ｖが１辺のフランジ部Ｕ３と連結部Ｕ４に未溶着で、各有底筒状部Ｕ１に被包装物（液体）Ｕ２が収容されている容器Ｕを準備する。
そして、この容器ＵをトレーＴ上に載置すると、トレーＴの複数の開口Ｔ１内に容器Ｕの有底筒状部Ｕ１がそれぞれ挿入され、トレーＴの開口Ｔ１周囲の上面（保持部Ｔ２）に、容器Ｕのフランジ部Ｕ３と連結部Ｕ４が保持される。

図３に示すように、加熱ローラー２０が矢印Ｒ方向に回転した状態で、容器Ｕと蓋体Ｖが載置されているトレーＴを加熱ローラー２０と押圧ローラー４０との隙間Ｈ１に挿入する。
すると、トレーＴの挿入側の下端Ｔ３Ｂが、押圧ローラー４０に当接する。そして、図４に示すように、トレーＴが矢印Ｙ方向に挿入していくにつれてトレーの挿入側の下端Ｔ３Ｂが押圧ローラー４０を付勢手段（コイルばね）の付勢力に抗して下方に押し下げる。その際、押圧ローラー４０は、トレーの下面Ｔ４Ｂと滑ることなく回転して、トレーＴを加熱ローラー２０側に付勢する。

そして、容器Ｕと蓋体Ｖは、加熱ローラー２０と押圧ローラー４０との間に挟まれた状態となり、蓋体Ｖ上面は加熱ローラー２０に加熱されながら圧着される。
その後、蓋体Ｖは容器Ｕのフランジ部Ｕ３と連結部Ｕ４に熱溶着され、各有底筒状部Ｕ１に包装された被包装物を密封することができる。
そして、図５に示すように、トレーＴの後端が加熱ローラー２０と押圧ローラー４０間を通過した後、押圧ローラー４０は、付勢手段４４により上方へ移動して初期位置に戻る。

以後、新たな容器Ｕと蓋体Ｖとを載置しているトレーＴが隙間Ｈ１に挿入されて、順次、蓋体Ｖが加熱されて、容器Ｕと蓋体Ｖが圧着されることにより、熱溶着された包装体が出来上がる。

このような本例のシール装置１は、被シール処理体Ｓを加熱する筒状の加熱ローラー２０と、加熱ローラー２０に対向して配された押圧ローラー４０と、押圧ローラー４０を加熱ローラー２０側に付勢する付勢手段４４と、加熱ローラー２０の外方から加熱ローラー２０に熱を照射するヒーター３０と、加熱ローラー２０の中心に設けられる回転軸２２と、加熱ローラー２０と回転軸２２を連結する一対の連結部材２３と、回転軸２２の両端を軸支する一対の軸受を備えており、加熱ローラー２０と回転軸２２の間に空間２１が形成され、連結部材２３は、空間２１に連通する貫通孔２４を有する。
よって、本例では、加熱ローラーと回転軸の間に空間が形成され、連結部材は貫通孔を有するため、装置全体を軽量化できると共に、加熱ローラーの外方から熱が加えられた際、この熱が回転軸に伝えられにくくなる。また、本例では、加熱ローラー内の熱を連結部材の貫通孔から外部に逃がすことができるため、回転軸を支える軸受の油が劣化しにくくなり、軸受の寿命を長くして装置の信頼性が向上する。

また、本例のシール装置１では、貫通孔２４は、連結部材２３に複数設けられているため、装置全体をより軽量化できると共に、加熱ローラー内の熱を連結部材の貫通孔からより外部に逃がすことができる。そのため、回転軸を支える軸受の油が劣化しにくくなり、軸受の寿命を長くして装置の信頼性が向上する。

また、本例のシール装置１では、ヒーター３０は、被シール処理体Ｓに熱を照射し、ヒーター３０と被シール処理体Ｓとの間に、被シール処理体Ｓに照射される熱の一部を遮蔽する遮蔽部材が設けられている。
よって、ヒーター３０の熱を有効に利用しつつ、過度な照射熱による被シール処理体の損傷を防ぐことができ、被シール処理体の圧着の信頼性が向上する。

以上、本発明の実施形態例を説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態例を適宜に変形可能である。

上述のシール装置１の遮蔽部材は、枠体１０に固定されているが、この遮蔽部材は、加熱ローラー２０と押圧ローラー４０間に挿入される被シール処理体Ｓの挿入方向に可動されてもよい。この場合、回転軸方向に突出する遮蔽部材の不図示の突部と、この突部が係合される、枠体１０に設けた不図示のガイド孔を有する可動機構により構成することができる。よって、被シール処理体に照射される熱量が調整可能であるため、枠体に固定された遮蔽部材に比べて、種類の異なる被シール処理体に容易に対応でき作業効率が向上する。

また、上述のシール装置１では、連結部材２３と加熱ローラー２０は、同じ材質で構成されているが、加熱ローラー２０の熱を回転軸２２に伝えにくくするため、異なる材質で構成されて、連結部材２３の熱伝導率は、加熱ローラー２０の熱伝導率より低く形成されてもよい（例えば、連結部材はエポキシ樹脂により形成される）。
この場合、ヒーターから加熱ローラーに熱が加えられた際、この熱が、加熱ローラーから連結部材を介して回転軸に、より伝わりにくくなるため、回転軸を支えている軸受の油がより劣化しにくくなり、軸受の寿命が長くなり装置の信頼性が向上する。

また、上述のシール装置１において、軟質材料のトレー上に軟質材料の容器と蓋体を載置したものを用いており、軟質材料の容器の変形を防いでいるが、容器が変形しないものであれば、トレーを使わずに、硬質材料の容器とこれに載置された蓋体を用いてもよい。

１ シール装置
１０ 枠体
１１ 搬入口
１２ 搬出口
１３ ガイド部材
２０ 加熱ローラー
２１ 空間
２２ 回転軸
２３ 連結部材
２３Ａ 連結部材の中心孔
２３Ｂ 連結部材の外周
２４ 貫通孔
３０ ヒーター
３１ 遮蔽部材
４０ 押圧ローラー
４１ 支持軸
４２ 支持軸の一端
４３ 支持軸の他端
４４ 付勢手段（コイルばね）
Ｈ１ 加熱ローラーと押圧ローラーとの隙間
Ｈ２ 被シール処理体の全高
Ｍ 駆動手段（駆動モータ）
Ｓ 被シール処理体
Ｔ トレー
Ｔ１ 開口
Ｔ２ 保持部
Ｔ３Ｂ トレーの挿入側の下端
Ｔ４Ａ トレーの上面
Ｔ４Ｂ トレーの下面
Ｕ 容器
Ｕ１ 有底筒状部
Ｕ２ 被包装物
Ｕ３ フランジ部
Ｕ４ 連結部
Ｖ 蓋体
Ｖ１ 蓋体の幅

Claims (4)

1. 被シール処理体を加熱する筒状の加熱ローラーと、
   前記加熱ローラーに対向して配された押圧ローラーと、
   前記押圧ローラーを前記加熱ローラー側に付勢する付勢手段と、
   前記加熱ローラーの外方から前記加熱ローラーに熱を照射するヒーターと、
   前記加熱ローラーの中心に設けられる回転軸と、
   前記加熱ローラーと前記回転軸を連結する一対の連結部材と、
   前記回転軸の両端を軸支する一対の軸受を備えており、
   前記加熱ローラーと前記回転軸の間に空間が形成され、
   前記連結部材は、前記空間に連通する貫通孔を有することを特徴とするシール装置。
2. 前記貫通孔は、前記連結部材に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
3. 前記ヒーターは、前記被シール処理体に熱を照射し、前記ヒーターと前記被シール処理体との間に、前記被シール処理体に照射される熱の一部を遮蔽する遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
4. 前記連結部材の熱伝導率は、前記加熱ローラーの熱伝導率より低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシール装置。

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