JP3190147U

JP3190147U - 充填チューブ容器の封緘装置

Info

Publication number: JP3190147U
Application number: JP2014000598U
Authority: JP
Inventors: 長次中村
Original assignee: ニューロング工業株式会社
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2024-02-06

Abstract

【課題】構造が簡単で軽量であり、高速運転が可能で効率が良く、スムーズに作動して振動や騒音を軽減できる充填チューブ容器の封緘装置を提供すること。【解決手段】軸方向に沿って往復動する軸棒４と、軸棒４に固定された開閉カム２５と、開閉カム２５の往復動に伴って互いに接離するアンビル２及びホーン３と、モータ７で駆動される回転カム５と、一端部が軸棒４に連結され、他端部が回転カム５に摺動自在に係合し、回転カム５の回転に伴って揺動するリンクレバー６とを備え、リンクレバー６の揺動により開閉カム２５が往復動してアンビル２とホーン３が接離し、内容物が充填されたチューブ容器Ａの開口部をアンビル２とホーン３とで挟むことにより封鎖する。【選択図】図１

Description

本考案は、内容物が充填されたチューブ容器の開口部を超音波振動による摩擦熱で溶着する充填チューブ容器の封緘装置に関する。

化粧品、食料品、学用品、生活用品等をチューブ容器に充填した後、チューブ容器の開口部をホーンとアンビルとで挟み付け、ホーンから加えられる超音波振動によりチューブ容器の開口部を溶着する装置が種々知られている。
例えば、特許文献１には、互いに接離するホーン及びアンビルを有し、エアーシリンダと、エアーシリンダのロッドの伸縮動作をホーン又はアンビルの移動方向に変換するカム機構とを含む駆動装置により、ホーン又はアンビルの少なくとも一方を移動させ、ホーンとアンビルで挟持した溶着対象部を溶着する超音波シール装置が記載されている。

しかし、上記従来の超音波シール装置は、ホーン及びアンビルを移動させるために別々の駆動装置を設けてあるので、装置全体が複雑で重くなる。
また、ホーン及びアンビルの開閉をエアーシリンダで行っているが、開閉動作をエアーシリンダのバルブのＯＮ／ＯＦＦで制御するため、運転速度をあまり速くすることができず、封緘能力が制限されるばかりか、運転速度を変えるとエアーシリンダのロッド先端の上限・下限位置が微妙に変わってしまい、これを補正するための位置調整がその都度必要で面倒であった。

特開２００６-１８１９４３号公報

本考案が解決しようとする課題は、構造が簡単で軽量であり、高速運転が可能で効率が良く、スムーズに作動して振動や騒音を軽減できる充填チューブ容器の封緘装置を提供することにある。

本考案は、内容物が充填されたチューブ容器の開口部を、互いに接離可能なアンビルとホーンとで挟むことにより封鎖する充填チューブ容器の封緘装置に関し、軸方向に沿って往復動する軸棒と、該軸棒に固定された開閉カムと、モータで駆動される回転カムと、一端部が前記軸棒に連結されると共に、他端部が前記回転カムに摺動自在に係合し、前記回転カムの回転に伴って揺動するリンクレバーとを備え、前記リンクレバーの揺動により前記軸棒及び開閉カムが往復動し、前記開閉カムの往復動に伴って前記アンビル及びホーンが接離する。

内容物が充填されたチューブ容器を前記アンビル及びホーンによる封鎖位置へ搬送する回転テーブルを有し、前記回転テーブル及び回転カムを共通のモータで回転させるとよい。
この場合、前記アンビル及びホーンのいずれか一方が前記回転テーブルの中心側に位置すると共に、他方が前記回転テーブルの外周側に位置し、前記アンビルとホーンとの最接近位置から最離間位置までのそれぞれの最大開放幅は、前記他方の最大開放幅より一方の最大開放幅を広くすることが望ましい。

前記回転テーブルにチューブ容器を支持する支持ポケットを設け、前記回転テーブルによる搬送方向の前記封鎖位置直前において、前記支持ポケットで支持されるチューブ容器の有無を検出するセンサーを設置し、前記リンクレバーと軸棒とを進退可能な結合ピンで連結し、前記結合ピンを進退させるピン駆動装置に前記センサーを接続し、チューブ容器が無いことを前記センサーが検出した時、該センサーからの信号を受けて前記ピン駆動装置が作動し、前記結合ピンが退いて前記リンクレバーと軸棒の連結が解除されることがある。

請求項１に係る考案によれば、モータで駆動される回転カムの回転に伴って往復動する一本の軸棒によりアンビル及びホーンを開閉させるので、構造が簡単で装置を軽量化でき、しかも、エアーシリンダで駆動するものに比べて高速運転が可能で封緘効率が向上し、振動や騒音も少なくて済む。
請求項２に係る考案によれば、アンビル及びホーンが閉じることによる封緘タイミングと、回転テーブルでチューブ容器を閉鎖位置へ搬送するタイミングにずれが生じにくく、タイミングの調整も容易である。

請求項３に係る考案によれば、回転テーブルで搬送されるチューブ容器は回転テーブル中心を中心とする円軌道上を搬送されるが、アンビル及びホーンの内、回転テーブルの中心側に位置する一方の最大開放幅が他方の開編幅よりも広いので、搬送されるチューブ容器が中心側に位置する一方にぶつかり難く、このため、直径の大きいチューブ容器の封緘が可能となる。
請求項４に係る考案によれば、閉鎖位置に達した支持ポケットにチューブ容器が無い場合は、軸棒が上下動せずにアンビル及びホーンが封緘動作を行なわないので、「空打ち」を防止できる。

本考案の実施例を示す充填チューブ容器の封緘装置の封緘動作時における側面図である。本考案の実施例に係る充填チューブ容器の封緘装置の要部平面図である。本考案の実施例を示す充填チューブ容器の封緘装置のアンビル及びホーンが開状態における要部側面図である。本考案の実施例を示す充填チューブ容器の封緘装置の要部平断面図である。本考案の実施例に係る回転テーブル、アンビル及びホーンの要部平面図である。本考案の実施例を示す充填チューブ容器の封緘装置の要部正面図である。図６のＡ−Ａ断面図である。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて昭愛に説明する。
本考案の充填チューブ容器の封緘装置は、図１に示すように、チューブ容器Ａを搬送する回転テーブル１と、回転テーブル１で搬送されるチューブ容器Ａの開口部の軌道を挟んで配置されたアンビル２及びホーン３と、回転テーブル１の側方に立設され、軸方向に沿って上下に往復動する軸棒４と、軸棒４の下方に設けられた回転カム５と、一端部が軸棒４に連結されると共に、他端部が回転カム５に摺動自在に係合したリンクレバー６と、回転テーブル１及び回転カム５を回転させるモータ７とを備える。

回転テーブル１の外周部には、チューブ容器Ａを支持する支持ポケット８が複数、望ましくは１２個または２４個、周方向に等間隔で設けられる（図２）。
また、回転テーブル１の中心は回転軸９を介してインデックスユニット１０に取り付けられ、インデックスユニット１０が作動すると、回転テーブル１が一方向へ所定角度θずつ間歇的に回転するようになっている。回転テーブル１が一度に回転する所定角度θは、支持ポケット８が１２個の場合は３０度、２４個の場合は１５度とする。
さらに、図示しないが、回転テーブル１の上方にはチューブ供給装置が設置され、回転テーブル１が停止している時にチューブ供給装置から支持ポケット８にチューブ容器Ａが開口した底部を上にして供給される。また、チューブ供給装置よりも搬送方向下流側には、回転テーブル１が停止している時に、開口部（底部）からチューブ容器Ａ内に内容物を充填する充填装置が設置されている。

アンビル２及びホーン３は、充填装置よりも搬送方向下流側の閉鎖位置に設置され、この実施例では、ホーン３が回転テーブル１の中心側に位置し、アンビル２が回転テーブル１の外周側に位置している。
また、回転テーブル１による搬送方向において、アンビル２及びホーン３の直前には、支持ポケット８で支持されるチューブ容器Ａの有無を検出するセンサーが設置される。このセンサーは、支持ポケット８内にチューブ容器Ａが無い時に信号を発するようになっている。

ホーン３は超音波振動を発振する装置であって、ホーン３の下端部は閉鎖位置に面する平板状となっている。また、ホーン３はホーン取付アーム１１の下端に固定され、ホーン取付アーム１１の上端部は、回転テーブル１の側方に設置された基枠１２に、回転テーブル１の接線と平行な支軸１３を介して回動可能に取り付けられている。
ホーン取付アーム１１には、回転テーブル１の径方向と平行な摺動アーム１４の一端部が軸着されている。図４に示すように、摺動アーム１４は２本の帯板１４ａ，１４ｂを間隔をあけて平行に並べて成り、摺動アーム１４の他端部は軸棒４を越えて回転テーブル１の逆側へ延びている。さらに、摺動アーム１４は回転テーブル１の径方向に沿って摺動可能に基枠１２に取り付けられ、摺動アーム１４の中間部において、帯板１４ａ，１４ｂ間に、支軸１３と平行な円筒状のホーン側カムフォロワ１５が回動可能に設けられている。

従って、摺動アーム１４が摺動してホーン側カムフォロワ１５が回転テーブル１に接近すると、ホーン取付アーム１１が回動してホーン３がアンビル２から遠ざかる（図３）。
一方、摺動アーム１４が逆方向に摺動してホーン側カムフォロワ１５が回転テーブル１から遠ざかると、ホーン３がアンビル２に接近する（図１）。
図１、図３及び図４に示すように、摺動アーム１４の他端部において、帯板１４ａ，１４ｂ間にネジ支持部材１６が架設され、ホーン３のアンビル２に対する加圧力を調整する調整ネジ１７がネジ支持部材１６に摺動アーム１４の他端から一端に向けて螺合されている。

また、帯板１４ａ，１４ｂの間において、基枠１２にスプリング収納部１８が形成され、スプリング収納部１８内に圧縮スプリング１９と圧縮スプリング１９を押圧する押圧部材２０が収納されている。
押圧部材２０には調整ネジ１７の先端が当接し、圧縮スプリング１９が押圧部材２０及び調整ネジ１７を介して摺動アーム１４をホーン３がアンビル２に接近する方向へ付勢している。そして、調整ネジ１７を締め込んだり緩めたりすることにより、圧縮スプリング１９の付勢力、即ち、ホーン３の加圧力を変えることができる。なお、押圧部材２０の周面には、ホーン３の加圧力を示す目盛りが表示されている。

アンビル２は、アンビル取付アーム２１の下端部にホーン３と対向するよう固定される。アンビル取付アーム２１は、ホーン取付アーム１１とホーン側カムフォロワ１５との間において、２本の帯板１４ａ，１４ｂの間に配置され、その上端部が支軸１３を介して基枠１２に回動可能に取り付けられている。
また、アンビル取付アーム２１のアンビル２と逆側の面に、ホーン側カムフォロワ１５と平行な円筒状のアンビル側カムフォロワ２２が回動可能に設けられている。
アンビル側カムフォロワ２２が回転テーブル１から遠ざかると、アンビル取付アーム２１が回動してアンビル２がホーン３から遠ざかる。一方、アンビル側カムフォロワ２２が回転テーブル１に接近すると、アンビル２がホーン３に接近する。

軸棒４は、上部軸棒４ａと下部軸棒４ｂから成り、上部軸棒４ａと下部軸棒４ｂとはピン２３を介して軸着されている。
上部軸棒４ａは、基枠１２に固定されたガイド片２４で上下動可能に案内されている。
また、上部軸棒４ａには開閉カム２５が固定され、軸棒４の上下動に伴って開閉カム２５も上下動する。開閉カム２５の回転テーブル１側の面はアンビル側カム面２６となっており、回転テーブル１と逆側の面がホーン側カム面２７となっている。
アンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７は、上半部がほぼ垂直であり、下半部は下方に向かって次第に軸棒４に接近するよう傾斜している。そして、アンビル取付アーム２１に連結したバネによってアンビル側カムフォロワ２２がアンビル側カム面２６に圧接し、ホーン取付アーム１１に連結したバネによってホーン側カムフォロワ１５がホーン側カム面２７に圧接している。

従って、開閉カム２５が上下動すると、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５が軸棒４に近付いたり、遠ざかったりする。
図１に示すように、軸棒４及び開閉カム２５が下降して、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５がアンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７の上部の垂直な部分に接触している時は、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５が軸棒４から遠ざかる。
即ち、ホーン側カムフォロワ１５は回転テーブル１から遠ざかり、ホーン３がアンビル２に接近する。同時に、アンビル側カムフォロワ２２が回転テーブル１に接近し、アンビル２がホーン３に接近する。
軸棒４及び開閉カム２５が下限位置に達すると、アンビル２とホーン３が対向してホーン３がアンビル２に対して圧接される。この時、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５はほぼ同じ高さにあって開閉カム２５に圧接している。

一方、図３に示すように、軸棒４及び開閉カム２５が上昇して、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５がアンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７の下部の傾斜した部分に接触すると、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５が次第に軸棒４に接近する。
即ち、ホーン側カムフォロワ１５は回転テーブル１に接近して、ホーン３がアンビル２から遠ざかり、アンビル側カムフォロワ２２が回転テーブル１から遠ざかって、アンビル２がホーン３から遠ざかる。

ホーン側カムフォロワ１５はほぼ水平に移動するが、アンビル側カムフォロワ２２は支軸１３を中心として回動するので、アンビル２とホーン３が最も接近している時はアンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５がほぼ同じ高さにあるが、アンビル２とホーン３とが離れると、アンビル側カムフォロワ２２が次第にホーン側カムフォロワ１５より上昇し、アンビル２とホーン３とが最も離れた時、アンビル側カムフォロワ２２とホーン側カムフォロワ１５の上下方向の距離はδとなる。
このように、アンビル側カムフォロワ２２とホーン側カムフォロワ１５が互いに上下方向にずれた位置でアンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７上を摺動するので、開閉カム２５に対する負担が軽減される。

アンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７は、アンビル２がホーン３より僅かに速く最接近位置に達するよう設定されている。
また、アンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７は、上方が軸棒４から遠ざかるよう傾斜しているので、アンビル２とホーン３が最も離れた時、アンビル側カムフォロワ２２より下方にあるホーン側カムフォロワ１５の水平移動量はアンビル側カムフォロワ２２の水平移動量より大きくなる。この結果、アンビル２とホーン３との最接近位置からの最大開放幅は、回転テーブル１の外周側に位置するアンビル２の最大開放幅ｗ1より、中心側に位置するホーン３の最大開放幅ｗ2が広くなる。本実施例では、アンビル２の最大開放幅ｗ1を２５ｍｍ、ホーン３の最大開放幅ｗ2を３５ｍｍとしてある。

図５に示すように、チューブ容器Ａは回転テーブル１の中心を中心とする円軌道上を搬送されるので、閉鎖位置に搬入される場合、閉鎖位置から搬出される場合に、チューブ容器Ａの円軌道中心側が回転テーブル１の中心側に位置するホーン３の端部にぶつかりやすい。
しかし、ホーン３の最大開放幅ｗ2をアンビル２の最大開放幅ｗ1より広くしてあるので、チューブ容器Ａはホーン３に邪魔されずに閉鎖位置を通過しやすくなり、このため、直径の大きいチューブ容器Ａの封緘も可能となる。

図６に示すように、下部軸棒４ｂの下端部には回動可能な支持アーム２８が設けられ、支持アーム２８にリンクレバー６の一端部が進退可能な結合ピン２９を介して回動可能に連結されている。
結合ピン２９は、図７に示すように、リンクレバー６の一端部に取り付けられたエアーシリンダ３０（ピン駆動装置）のロッドの先端に設けられる。そして、エアーシリンダ３０のロッドが伸長している時は、結合ピン２９が支持アーム２８及びリンクレバー６を貫通して、軸棒４とリンクレバー６とが連結され、エアーシリンダ３０のロッドが退縮すると結合ピン２９が退いて軸棒４とリンクレバー６の連結が解除される。
また、エアーシリンダ３０は、支持ポケット８で支持されるチューブ容器Ａの有無を検出するセンサーと接続され、センサーが支持ポケット８内にチューブ容器Ａの無いことを検出して信号を発すると、エアーシリンダ３０は、その信号を受けて結合ピン２９を退かせ、軸棒４とリンクレバー６の連結が解除される。

図６に示すように、リンクレバー６は、Ｌ字形をなし、その中央部が回転カム５の上方において基枠１２に揺動可能に取り付けられる。そして、リンクレバー６の中央から一端に至る一半部が横方向に延び、中央から他端に至る他半部が下方へ延びている。
リンクレバー６の他端部には回転カム５のカム面に摺動自在に係合するカムフォロワ３１が設けられる。また、リンクレバー６の他半部には、基枠１２に取り付けられた押込み用エアーシリンダ３２のロッドの先端が連結され、押込み用エアーシリンダ３２で押圧されたカムフォロワ３１が回転カム５の周面のカム面に圧接している。

回転カム５は、略扇形をなし、回転中心からカム面までの半径が最大半径Ｒmaxとなる部分の両端から次第に半径が小さくなっている。
そして、最大半径Ｒmaxの部分のカム面にカムフォロワ３１が係合している時、リンクレバー６の一端部は下限位置にあり、軸棒４及び開閉カム２５は下降して、図１に示すように、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５はそれぞれアンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７の上部に係合し、アンビル２とホーン３が最接近状態を維持する。

回転カム５の回転に伴って、最大半径Ｒmaxの部分のカム面からカムフォロワ３１が外れると、カムフォロワ３１が回転カム５の回転中心に近付くので、リンクレバー６は一端部が上昇するよう回転し、軸棒４及び開閉カム２５が上昇する。この結果、図３に示すように、アンビル側カムフォロワ２２及びホーン側カムフォロワ１５はそれぞれアンビル側カム面２６及びホーン側カム面２７の下部に移動して、アンビル２とホーン３が離間する。
カムフォロワ３１が回転カム５のカム面の回転中心からの距離が最小半径Ｒminとなる部分（図６）に係合すると、アンビル２とホーン３とが最も離間する。

図１に示すように、回転カム５の回転中心はモータ７の出力軸の一端部に結合される。モータ７の出力軸の他端部は、インデックスユニット１０に結合される。
そして、回転カム５が一回転する間に、回転テーブル１が所定角度θだけ回転して、搬送方向後方の支持ポケット８が前方に隣接する支持ポケット８のあった位置へ移動する。
また、アンビル２及びホーン３の開閉タイミングと、回転テーブル１によるチューブ容器Ａの搬送タイミングは、閉じていたアンビル２とホーン３が互いに離れ、全開状態を経て再び接近を開始するまでの間に回転テーブル１が回転して、内容物が充填されたチューブ容器Ａを閉鎖位置に送り込み、アンビル２及びホーン３がその他の状態にある時は回転テーブル１が停止している。

また、最接近したアンビル２とホーン３は、閉鎖位置に送り込まれて停止しているチューブ容器Ａの開口部を挟みつけてその状態を維持し、その間にホーン３から発振される超音波振動による摩擦熱でチューブ容器Ａの開口部を溶着する。
回転テーブル１が停止している間に、閉鎖位置の上流側で支持ポケット８にチューブ容器Ａを供給し、停止しているチューブ容器Ａに内容物を充填する。
閉鎖位置の直前で支持ポケット８にチューブ容器Ａがセットされていない場合は、センサーが検出してエアーシリンダ３０に信号を発信し、エアーシリンダ３０が軸棒４とリンクレバー６の連結を解除するので、アンビル２とホーン３とが接近して溶着作業を行うことはない。

Ａチューブ容器
１回転テーブル
２アンビル
３ホーン
４軸棒
４ａ上部軸棒
４ｂ下部軸棒
５回転カム
６リンクレバー
７モータ
８支持ポケット
９回転軸
１０インデックスユニット
１１ホーン取付アーム
１２基枠
１３支軸
１４摺動アーム
１５ホーン側カムフォロワ
１６ネジ支持部材
１７調整ネジ
１８スプリング収納部
１９圧縮スプリング
２０押圧部材
２１アンビル取付アーム
２２アンビル側カムフォロワ
２３ピン
２４ガイド片
２５開閉カム
２６アンビル側カム面
２７ホーン側カム面
２８支持アーム
２９結合ピン
３０エアーシリンダ
３１カムフォロワ
３２押込み用エアーシリンダ

Claims

内容物が充填されたチューブ容器の開口部を、互いに接離可能なアンビルとホーンとで挟むことにより封鎖する充填チューブ容器の封緘装置であって、軸方向に沿って往復動する軸棒と、該軸棒に固定された開閉カムと、モータで駆動される回転カムと、一端部が前記軸棒に連結されると共に、他端部が前記回転カムに摺動自在に係合し、前記回転カムの回転に伴って揺動するリンクレバーとを備え、前記リンクレバーの揺動により前記軸棒及び開閉カムが往復動し、前記開閉カムの往復動に伴って前記アンビル及びホーンが接離することを特徴とする充填チューブ容器の封緘装置。
内容物が充填されたチューブ容器を前記アンビル及びホーンによる封鎖位置へ搬送する回転テーブルを有し、前記回転テーブル及び回転カムを共通のモータで回転させることを特徴とする請求項１に記載の充填チューブ容器の封緘装置。
前記アンビル及びホーンのいずれか一方が前記回転テーブルの中心側に位置すると共に、他方が前記回転テーブルの外周側に位置し、前記アンビルとホーンとの最接近位置から最離間位置までのそれぞれの最大開放幅は、前記他方の最大開放幅より一方の最大開放幅を広くしてあることを特徴とする請求項２に記載の充填チューブ容器の封緘装置。
前記回転テーブルにチューブ容器を支持する支持ポケットを設け、前記回転テーブルによる搬送方向の前記封鎖位置直前において、前記支持ポケットで支持されるチューブ容器の有無を検出するセンサーを設置し、前記リンクレバーと軸棒とを進退可能な結合ピンで連結し、前記結合ピンを進退させるピン駆動装置に前記センサーを接続し、充填チューブ容器が無いことを前記センサーが検出した時、該センサーからの信号を受けて前記ピン駆動装置が作動し、前記結合ピンが退いて前記リンクレバーと軸棒の連結が解除されることを特徴とする請求項２又は３に記載の充填チューブ容器の封緘装置。