JP2015117065A - 容器の密封装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】レーザ照射によって蓋を容器に加熱溶着する容器の密封装置において、容器と蓋の押圧を確実に行うと共に、加熱溶着を効率的に行い、複雑化、大型化させることなく、生産能力を向上させる装置を提供する。
【解決手段】容器の密封装置は、回転主軸２４と、該回転主軸の周囲に配設され、円形搬送経路に沿って複数のポケットを有する回転ターレット手段３８と、該複数のポケットに対応して、該回転ターレット手段の下方に配設され、公転及び自転可能な複数の容器支持手段（４２）と、該容器支持手段４２の各々に対応して、該回転ターレット手段の上方に配設され、公転及び自転可能であると共に、該容器支持手段に対して相対的に昇降動可能である複数の蓋押圧手段４４と、該容器支持手段と該蓋押圧手段とにより蓋１４が押圧された容器２に向けて、レーザを照射して容器に蓋を加熱溶着する公転可能な複数のレーザ照射手段４６とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器の密封装置、更に詳しくはレーザ照射によって蓋を容器に加熱溶着する容器の密封装置に関する。
各種食品或いはペットフード等の内容物のための容器として、適宜樹脂から成り、底壁、底壁から上方に延びる側壁、及び側壁の上端から半径方向外方に延出するフランジ部を有する形態のカップ状、或いはトレイ状の容器が広く実用に供されている。このような容器の使用に際しては、容器内に内容物を充填し、次いで、可塑性合成樹脂から成る成形蓋のフランジを容器のフランジ部上に載置し、しかる後に蓋のフランジを容器のフランジ部に固着して密封する。そして、この種の容器の密封に関して、容器を搬送する容器搬送手段と、該容器搬送手段の搬送速度と同じ速度で回転する回転円盤体とを備え、容器胴体に装着された蓋を押さえる蓋固定手段を、上記回転円盤体の周縁に等間隔に複数個配置し、容器胴体と蓋との溶接予定箇所にレーザ光を照射する密封容器の製造装置が下記特許文献１に開示されている。
一方、下記特許文献２には、容器及び蓋をレーザ溶着により密封する方法として、容器又は蓋の一方がレーザを透過可能な熱可塑性樹脂、他方が熱可塑性樹脂にレーザを吸収して発熱する発熱物質を含有させた樹脂組成物から成り、上記レーザが、強度分布が一様な矩形ビームを照射可能なレーザであり、上記蓋及び容器の溶着界面における、レーザ照射により上昇する温度の上限の範囲、上記上限温度に達する条件を規定した容器及び蓋のレーザ溶着による密封方法が開示されている。
特開２００７−２６１６６６号公報 国際公開２０１３−１４６１９０号公報
しかしながら、上記特許文献１の密封容器の製造装置は、レーザ光の光路上に配置される上述した蓋固定手段の押当板の押当部が、レーザ光に対して透光性を有するガラス、アクリル樹脂等の材料で形成されている。このため、容器胴体に装着された蓋を押さえる荷重に対する耐久性が劣り、また、埃、汚れが付着した場合は、レーザ光の透過性の低下を生じ、さらに、レーザ光を斜めから照射する場合は、上記レーザ光の屈折を生じ、いずれの場合もレーザ照射による加熱溶着を効率的に行うことができない恐れが有る。
また、上記特許文献１の密封容器の製造装置においては、上記回転円盤体の回転軸に設置された光分岐器を備える蓋溶接手段に、光ファイバー等の光接続手段を介して複数のレーザ光照射部を接続する密封容器の製造装置も提案されているが、このような装置構成は、装置の複雑化、且つ大型化を招くことになる。
一方、上記特許文献２は、容器及び蓋のレーザ溶着による密封方法において、短時間で確実に密封するレーザ溶着方法が提案されているが、レーザ溶着を行って容器を密封する装置として、その装置を複雑化、大型化することなく、生産能力を向上させる装置構成に関しては提案されていない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レーザ照射によって蓋を容器に加熱溶着する容器の密封装置において、容器と蓋の押圧を確実に行うと共に、上記レーザ照射による加熱溶着を効率的に行い、その装置も複雑化、大型化させることなく、生産能力を向上させることができる新規、且つ改良された容器の密封装置を提供することである。
本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する容器の密封装置として、
回転主軸と、
該回転主軸の周囲に配設され、円形搬送経路に沿って複数のポケットを有する回転ターレット手段と、
該複数のポケットの各々に対応して、該回転ターレット手段の下方に配設され、公転及び自転可能な複数の容器支持手段と、
該容器支持手段に対応して、該回転ターレット手段の上方に配設され、公転及び自転可能であると共に、該容器支持手段に対して相対的に昇降動可能な複数の蓋押圧手段と、
該容器支持手段と該蓋押圧手段とにより蓋が押圧された容器に向けて、レーザを照射して容器に蓋を加熱溶着する公転可能な複数のレーザ照射手段と、
を具備することを特徴とする容器の密封装置が提供される。
好適形態においては、該主軸には、該回転ターレット手段の上方に位置する上側テーブル手段と、該回転ターレット手段の下側に位置する下側テーブル手段とが配設されており、該蓋押圧手段は該上側テーブル手段に配設され、該レーザ照射手段は該下側テーブル手段に配設されている。
また、該容器支持手段が昇降動自在に配設されており、該容器支持手段の各々を昇降動する昇降動手段が付設されていることが好ましい。
更に、該レーザを下方から照射し、該レーザ照射手段の各々はダイレクトダイオードレーザであり、容器はフランジ部を有する形態で、蓋は容器のフランジ部上に載置される成形蓋であることが好ましい。
本発明の容器の密封装置によれば、容器と蓋の押圧が複数のポケットを有する回転ターレット、複数の容器支持手段及び複数の蓋押圧手段により確実に行い、複数の小型化、軽量化されたダイレクトオードレーザ等から成るレーザ照射手段よってレーザ照射することにより、レーザ照射に際して、上記各手段の影響を受けずに加熱溶着を効率的に行うことができ、装置を複雑化、大型化することなく、生産能力を向上させることができる。
本発明の容器の密封装置によって密封される容器の典型例を蓋と共に示す断面図。 本発明の容器の密封装置の好適実施形態を示す部分断面図。 図２に示す容器の密封装置における回転ターレットの簡略図。 図２に示す容器の密封装置の各工程を説明するための部分断面図。
図１は、本発明の容器の密封装置によって、加熱溶着して密封する容器の典型例を蓋と共に示している。適宜の熱可塑性合成樹脂から成形した容器２は、円形底壁部４、この底壁部４の外周縁から上方に延びる逆円錐台形状の主側壁部６、主側壁部６の上端縁から半径方向外側が延びる円環形状の張出壁部（スタック部）８、張出壁部８の外周縁から上方に延びる円筒形状の付加側壁部１０及び付加側壁部１０の上端縁から半径方向外方に実質上水平に延びるフランジ部１２を有する。同様に適宜の熱可塑性樹脂から成形した蓋１４は、円形主部１６、この主部１６の外周縁から上方に延びる立ち上がり壁部１８及び立ち上がり壁部１８の上端縁から半径方向外方に水平に延びるフランジ２０を有する。そして、容器２に内容物を充填した後に、図１に図示する如く、蓋１４の主部１６及び立ち上がり部１８を容器２内に嵌着し、蓋１４のフランジ２０を容器２のフランジ部１２に密接して、蓋１４のフランジ２０と容器２のフランジ部１２を加熱溶着して容器２が密封される。
図２は、本発明の容器の密封装置の好適実施形態を示し、全体を符号２２で示す密封装置は、実質上鉛直に延在する回転主軸２４を具備し、この回転主軸２４の外周面には、全体として略円筒形状の連結部材２６が固定されている。そして、連結部材２６の下端部は、適宜の支持構造（図示していない）によって支持された静止基板２８に、ベアリング手段２９を介して回転自在に装着されている。図示していないが、回転主軸２４の上端部も静止構造にベアリング手段を介して回転自在に装着されている。また、回転主軸２４の下端は、静止基板２８を貫通して下方に延出し、電動モータ及び伝動機構を含む回転手段３０に駆動連結されており、回転主軸２４が回転手段３０によって時計方向に回転駆動する（図３参照）。
回転主軸２４の外周面に固定された連結部材２６の上端には、円板形状の上側テーブル手段３２が固定され、連結部材２６の下部には、円板形状の下側テーブル手段３４が固定されている。また、上側テーブル手段３２には、下方に位置する装着部３６が付設され、この装着部３６に、円板形状の回転ターレット手段３８が固定されている。そして、図３に示すように、回転ターレット手段３８の外周には、略半円形状の切欠、即ちポケット４０が周方向に等間隔をおいて複数個、図示の場合は６個、配設されている。
さらに、上記回転ターレット手段３８の各々のポケット４０に対応して、上記連結部材２６に容器支持手段４２、上記上側テーブル手段３２に蓋押圧手段４４がそれぞれ配設され、上記下側テーブル手段３４にレーザ照射手段４６がそれぞれ配設されている。そして、各々の容器支持手段４２と蓋押圧手段４４は整合し、且つ各々のポケット４０に整合して、ポケット４０の下方、或いは上方にそれぞれ配置されている。
また、上記各々のポケット４０に対応して、上記連結部材２６の外周面には、上下方向に延在する案内レール部材４８が固定され、かかる案内レール部材４８に昇降部材５０が上下方向に移動自在に、即ち昇降動自在に装着されている。そして、この昇降動部材５０には、上述した容器支持手段４２が装着され、各々の容器支持手段４２はカップ状部材５２と、このカップ状部材５２の下面中央から下方に垂下する軸部材５４とを有する。カップ状部材５２の円筒形側壁には、周方向に間隔をおいて複数個の円形開口５６がカップ状部材５２を軽量化し、容器支持手段４２の回転駆動源６８の負荷を低減するために形成されている。軸部材５４の外側には拘束部材５７が、軸部材５４に対して相対的に昇降動自在に装着されている。さらに、上記昇降動部材５０の上端部には、半径方向外方に張り出した第一支持フランジ５８が形成されており、この第一張出フランジ５８にはベアリング手段５９を介して、上記拘束部材５７が回転自在に装着されている。また、拘束部材５７の内周面には下方にテーパ状の肩面６０が形成され、一方、軸部材５４の下端には半径方向外方に張り出した係止フランジ６１が形成され、係止フランジ６１が肩面６０に当接することによって、拘束部材５７に対する軸部材５４の上昇が制限される。
昇降動部材５０の上下方向中間部には、半径方向外方に張り出した第二支持フランジ６２が形成され、この第二支持フランジ６２にはベアリング手段６４を介して接続部材６６が回転自在に装着され、この接続部材６６の上端は、上記拘束部材５７の下端に連結されている。また、上記昇降部材５０の下端部には、サーボモータ等の回転駆動源６８が装着され、この回転駆動源６８の上方に突出した出力軸は、摩擦クラッチ等の伝動手段７０を介して、上記接続部材６６の下端に駆動連結されている。さらに、接続部材６６は、その上半部が円筒状に形成され、この上半部内には圧縮コイルばね７２が収容されている。そして、圧縮コイルばね７２の上端は、軸部材５４の下端面に当接され、軸部材５４は接続部材６６に対して、圧縮コイルばね７２によって上方に向かって弾性的に支持されている。
上記昇降部材５０の下端部及び回転駆動源６８の下端部は、下側テーブル手段３４に形成した開口７４を貫通して、下側テーブル手段３４の下方に延設されている。また、昇降部材５０の下端部には、カム従動節を構成するカムローラ７６が回転自在に装着されている。一方、上述した静止基板２８のベアリング手段３０の外側に位置する静止連結部材７７を介してカムブロック７８が固定され、このカムブロック７８に、周方向に連続して延在するカム溝が形成されている。そして、昇降部材５０に装着されたカムローラ７６は、カムブロック７８に形成されたカム溝に係合され、回転主軸２４の回転に伴って、昇降部材５０及びこれに装着された容器支持手段４２が昇降動する。即ち、カムブロック７８に形成されているカム溝及び昇降部材５０に装着されたカムローラ７６は、各々の容器支持手段４２を昇降動する昇降動手段を構成する。
さらに、本実施形態における蓋押圧手段４４は、軸部材８０とこの軸部材８０の下端に固定された円板形態の押圧部材８２とから構成され、この押圧部材８２の表面は実質上水平に延在する平坦面である。軸部材８０はベアリング手段８４を介して上記上側テーブル手段４２に回転自在に装着されている。
上記下側テーブル手段３４上には、回転ターレット手段４２の各々のポケット４０に対応して、レーザ照射手段４６を支持する支持基台８６が固定されている。そして、支持基台８６の各々の傾斜支持面に上記レーザ照射手段４６が、好ましくは支持面に沿って位置調節自在に、且つ支持面に対する角度調節自在に装着されている。このレーザ照射手段４６は、比較的コンパクトなダイレクトダイオードレーザが好ましい。
次いで、図２乃至図４を参照して容器の密封工程を説明する。
先ず、回転主軸２４が時計方向に連続的に回転し、同様に回転ターレット手段３８、上側テーブル手段３２及び下側テーブル手段３４も時計方向に回転する。この結果、回転ターレット手段３８に配設された各々のポケット４０、容器支持手段４２、蓋押圧手段４４及びレーザ照射手段４６が公転し、搬入領域９０、容器上昇領域９２、レーザ照射領域９４、容器下降領域９６及び搬出領域９８を順次に含む円形搬送経路に沿って搬送される。
そして、上記搬入領域９０においては、蓋１４が被嵌された容器２が適宜の搬入手段（図示していない）によってポケット４０に搬入され、図４（Ａ）に示すように、容器２のフランジ部１２が、回転ターレット手段３８によって懸架される。次いで、容器上昇領域９２においては、容器支持手段４２を、上述した回転駆動源６８、伝動手段７０及び接続部材６６によって自転させると共に、昇降部材５０の下端部のカムローラ７６、静止基板２８の静止連結部材７７を介して固定されたカムブロック７８のカム溝によって上昇させる。この結果、図４（Ｂ）に示すように、容器支持手段４２のカップ状部材５２に容器２の主部が収容され、カップ状部材５２の上端縁が容器２の張出壁部（スタック部）８（図１参照）の下面に当接し、上記容器２及び蓋１４を自転させながら上昇させ、回転ターレット手段３８から上方に離隔する。その後、上記カップ部材５７を、容器支持手段４２のカップ状部材５２によって突き上げ、圧縮コイルばね７２の弾性力を付与した状態で、蓋１４を蓋押圧手段４４の押圧部材８２によって押圧し、容器２のフランジ部１２と蓋体１４のフランジ２０を密着させる。
レーザ照射領域９４においては、図４（Ｃ）に示すように、押圧手段４４によって容器２のフランジ部１２と蓋体１４のフランジ２０が押圧、密着され、自転する容器２のフランジ部１２に、レーザ照射手段４６からレーザ光が照射され、上記容器２のフランジ部１２の周方向全周に渡ってレーザ光が照射される。このレーザ照射手段４６によるレーザ光が照射によって、蓋１４のフランジ部２０が周方向全周に渡って、容器２のフランジ部１２に加熱溶着され、容器２が密封される。また、レーザ照射に際して、レーザ光を下方から照射することにより、上述した各手段の影響を受けずに、加熱溶着をより一層効率的に行うことができる。
最後に、容器下降領域９６においては、容器支持手段４２が、図４−Ａに図示する位置まで回転しながら下降し、蓋１４が加熱溶着された容器２が回転ターレット手段３８に懸架されると共に、上記容器支持手段４２が容器２から下方に離隔される。尚、所望ならば、容器支持手段４２の回転は、容器上昇領域９２で開始し、容器下降領域９６で終了することもできる。また、搬出領域９８においては、蓋１４が加熱溶着された容器２が適宜の搬出手段（図示せず）によって回転ターレット手段３８から搬出される。さらに、図３に簡略に示すように、容器上昇領域９２及び容器下降領域９６においては、回転ターレット手段３８のポケット４０から容器２が脱落するのを防止するため、弧状に延在する外側静止ガイド１００が配設されている。図示の実施形態においては、容器支持手段４２を上昇して、蓋１４のフランジ２０を蓋押圧手段４４で押圧しているが、これに代えて容器支持手段４２で押圧、或いは蓋押圧手段４４と容器支持手段４２との両手段によって押圧する構成を採用することもできる。
２：容器
１２：容器のフランジ部
１４：蓋
２０：蓋のフランジ
２４：回転主軸
３２：上側テーブル手段
３４：下側テーブル手段
３８：回転ターレット手段
４０：ポケット
４２：容器支持手段
４４：蓋押圧手段
４６：レーザ照射手段
本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する容器の密封装置として、
回転主軸と、
該回転主軸の周囲に配設され、円形搬送経路に沿って複数のポケットを有する回転ターレット手段と、
該複数のポケットの各々に対応して、該回転ターレット手段の下方に配設され、公転及び自転可能な複数の容器支持手段と、
該容器支持手段に対応して、該回転ターレット手段の上方に配設され、公転及び自転可能であると共に、該容器支持手段に対して相対的に昇降動可能な複数の蓋押圧手段と、
該容器支持手段と該蓋押圧手段とにより蓋が押圧された容器に向けて、レーザを照射して容器に蓋を加熱溶着する公転可能な複数のレーザ照射手段と、を具備し、
該主軸には、該回転ターレット手段の上方に位置する上側テーブル手段と、該回転ターレット手段の下側に位置する下側テーブル手段とが配設されており、該蓋押圧手段は該上側テーブル手段に配設され、該レーザ照射手段は該下側テーブル手段に配設されている、ことを特徴とする容器の密封装置が提供される。
好適形態においては、該容器支持手段が昇降動自在に配設されており、該容器支持手段の各々を昇降動する昇降動手段が付設されている。
また、該レーザを下方から照射し、該レーザ照射手段の各々はダイレクトダイオードレーザであり、容器はフランジ部を有する形態で、蓋は容器のフランジ部上に載置される成形蓋であることが好ましい。

Claims (6)

  1. 回転主軸と、
    該回転主軸の周囲に配設され、円形搬送経路に沿って複数のポケットを有する回転ターレット手段と、
    該複数のポケットの各々に対応して、該回転ターレット手段の下方に配設され、公転及び自転可能な複数の容器支持手段と、
    該容器支持手段に対応して、該回転ターレット手段の上方に配設され、公転及び自転可能であると共に、該容器支持手段に対して相対的に昇降動可能な複数の蓋押圧手段と、
    該容器支持手段と該蓋押圧手段とにより蓋が押圧された容器に向けて、レーザを照射して容器に蓋を加熱溶着する公転可能な複数のレーザ照射手段と、
    を具備することを特徴とする容器の密封装置。
  2. 該主軸には、該回転ターレット手段の上方に位置する上側テーブル手段と、該回転ターレット手段の下側に位置する下側テーブル手段とが配設されており、該蓋押圧手段は該上側テーブル手段に配設され、該レーザ照射手段は該下側テーブル手段に配設されている、請求項１に記載の容器の密封装置。
  3. 該容器支持手段が昇降動自在に配設されており、該容器支持手段の各々を昇降動する昇降動手段が付設されている、請求項１又は２に記載の容器の密封装置。
  4. 該レーザを下方から照射する、請求項１乃至３のいずれかに記載の容器の密封装置。
  5. 該レーザ照射手段はダイレクトダイオードレーザである、請求項１乃至４のいずれかに記載の容器の密封装置。
  6. 該容器はフランジ部を有する形態であり、蓋は容器のフランジ部上に載置される成形蓋である、請求項１乃至５のいずれかに記載の容器の密封装置。
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