JP3547696B2 - インパルス式ヒートシーラー - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被シール物のシール部を圧着する圧着部を有する圧着体と、前記被シール物の前記シール部を加熱する加熱部を有する加熱体とを備え、前記圧着体の圧着作用工程において、前記シール部を前記圧着部と前記加熱部により挟持することにより、前記シール部のシールを行うように構成したインパルス式ヒートシーラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかるインパルス式ヒートシーラーの従来技術の構成を模式図で示す。図８（ａ）に示すように、インパルス式ヒートシーラーは、被シール物１０２のシール部１０２ａを圧着する圧着体１００と、シール部１０２ａを加熱する加熱部１０１とを備えている。 圧着体１００は、シリコンゴム製の圧着部１００ａを備えている。 加熱体１０１は、第１絶縁皮膜により形成された加熱部１０１ａと、この第１絶縁皮膜１０１ａの裏面に取付けられたニクロムテープ等のヒーター１０１ｂと、このヒーター１０１ｂの裏面に設けられた第２絶縁皮膜１０１ｃと、支持ブロック１０１ｄとを備えている。
被シール物１０２のシールを行う場合には、圧着体１００を下方向に移動させ圧着部１００ａと加熱部１０１ａによりシール部１０２ａを挟持圧着すると共に、ヒーター１０１ｂに短時間、電流を流しヒーター１０１ｂを直ちにシール温度に上昇させて被シール物１０２をシールする。 そして、シールが完了した後は、圧着体１００を上昇させて元の位置に復帰させると共に、加熱体１０１の加熱部１０１ａを冷却するため支持ブロック１０１ｄを介して放熱する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱部１０１ａを放熱させて所望の温度に下げるにはある程度の時間がかかるため、単位時間あたりのシール回数を増やすことが困難である。支持ブロック１０１ｄを内部に冷却水を循環させるなどにより、常時冷却させておく構成も考えられるが、そうすると、加熱部１０１ａを加熱するときの効率が低下し加熱に時間がかかってしまう。
【０００４】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、加熱冷却時間を短縮して単位時間あたりのシール回数を増やすことのできるインパルス式ヒートシーラーを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明に係るインパルス式ヒートシーラーは、
被シール物のシール部を圧着する圧着部を有する圧着体と、
前記被シール物の前記シール部を加熱する加熱部を有する加熱体とを備え、
前記圧着体の圧着作用工程において、前記シール部を前記圧着部と前記加熱部により挟持することにより、前記シール部のシールを行うように構成したインパルス式ヒートシーラーにおいて、
前記加熱体の前記加熱部を冷却する冷却体と、
前記加熱体を初期位置から冷却位置へ移動可能にする移動機構とを備え、
前記圧着体の前記圧着作用に連動して、前記移動機構により前記加熱体を前記初期位置から前記冷却位置へと移動させ、前記初期位置にて前記圧着部と前記加熱部によるシール動作を開始し、前記冷却位置にて前記加熱体を前記冷却体により冷却させるように構成したことを特徴とするものである。
この構成による作用・効果は次の通りである。
被シール物のシール部のシールを行うために、圧着体と加熱体とが設けられており、シール部を圧着体の圧着部と加熱体の加熱部により挟持圧着することにより、シール部を加熱しシールする。加熱体は、移動機構により初期位置から冷却位置へと移動することができる。圧着体の圧着作用が開始する前と、開始した直後（又は、開始した瞬間）は加熱体は初期位置に位置している。そして、圧着体の圧着作用に連動して、加熱体を初期位置から冷却位置に移動させ、冷却位置において加熱体は冷却体により冷却させられる。
この構成によれば、加熱体と冷却体とを別々に設けており、加熱体により与えられる熱が熱伝導により逃げていくことがなくなり加熱時間を短縮することができる。そして、加熱体が冷却位置に移動してくるまでは加熱体は冷却させられないから、冷却体は常時冷却させておくことも可能である。これにより、加熱冷却時間の短縮化を図ることができる。その結果、加熱冷却時間を短縮して単位時間あたりのシール回数を増やすことのできるインパルス式ヒートシーラーを提供することができる。
【０００６】
本発明の好適な実施形態として、前記加熱体は、前記冷却体に対して断熱部材を介して移動可能に支持されているものがあげられる。
この構成によると、加熱体を冷却体に対して断熱部材を介して移動可能に支持することにより、不用意に加熱体を冷却をすることがなく、加熱体が冷却位置に移動したときにのみ確実に加熱体を冷却させることができる。
【０００７】
本発明の別の好適な実施形態として、前記加熱体を初期位置に付勢する付勢手段を備えたものがあげられる。
加熱体を初期位置から冷却位置に移動させた後、加熱体を冷却すると、加熱体をもとの初期位置に復帰させる必要があるが、付勢手段を設けることにより簡素な構成により加熱体を初期位置に復帰させることができる。
【０００８】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記冷却位置において、前記加熱部に設けられたヒーターが絶縁皮膜を介して前記冷却体と接触するように構成されているものがあげられる。
この構成により、ヒーターが冷却体に直接接触することによるヒーター駆動回路のショートを防止することができる。
【０００９】
本発明の更に別の好適な実施形態として、前記圧着体の前記圧着作用工程の初期段階において、前記圧着体に対して作用するショックアブソーバを設けたものがあげられる。
圧着体の圧着作用の初期段階では、圧着体が加熱体に対して衝突するので、その衝撃を緩和するためにショックアブソーバを設けることにより、機器に与えるダメージを軽減させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係るインパルス式ヒートシーラー（以下、単に「ヒートシーラー」という。 ）の好適な実施形態を図面を用いて説明する。 図１は、ヒートシーラーの構成を示す側断面図である。図２は、正面図である。
【００１１】
＜実施形態の全体構成＞
ヒートシーラーの本体１は、一体的に結合された上部枠体２と下部枠体３とから構成される。 上部枠体２は、上部枠体２には、トランス４、制御ボックス５、マイクロスイッチ６、圧着レバー７（圧着体に相当する。 ）が設けられている。圧着レバー７は、左右一対のアーム８が軸９に対して回転自在となるように取付けられている。 圧着レバー７の先端部にはシリコンゴム１０が設けられており、被シール物のシール部を圧着する圧着部として機能する。
下部枠体３には、冷却ファン１１と電磁石１２とショックアブソーバ１３とが設けられている。 電磁石１２は、可動鉄心１４と、電磁コイル１５と、継鉄１６とを備えている。 下部枠体３の下面部には脚部１７が設けられている。 電磁石１２は、上下一対のカバー部材１８，１９によりカバーされると共に、支持台板２０を介して下部枠体３に対して取付けられている。
可動鉄心１４は、継鉄１６の内径部に沿って矢印Ａ方向に摺動可能に構成されおり、先端面１４ａがショックアブソーバ１３の作用部１３ａに当接可能に構成されている。 また、下部枠体３の上面部には、ダイヤフラム２１がネジ２２により取付けられ、このダイヤフラム２１が可動鉄心１４のフランジ部１４ｂに連結されている。 また、ネジ２２は、支持台板２０を上部枠体３に対して連結させる機能も有している。
【００１２】
圧着レバー７の横幅方向の中央位置にショックアブソーバ１３付きの電磁石１２が設けられている。 また、同じく圧着レバー７の中央位置には、作動ロッド２３が摺動可能なように嵌挿されている。作動ロッド２３に外嵌した弾性部材２４が、同じく作動ロッド２３に外嵌した押え板２５と圧着レバー７とで挟持されている。 作動ロッド２３の上端部に螺合されている圧着力調整つまみ２６の回転操作により、弾性部材２４に対する作動ロッド２３の上下位置を細密に変更できるようになっている。圧着レバー７は、不図示の機構により、図１の初期位置よりも上方向に移動しないようになっている。
【００１３】
作動ロッド２３と可動鉄心１４とは、２箇所のリンクピン２８，２９により、リンクレバー２７を介して連結されている。これにより、可動鉄心１４の直線運動がスムーズに圧着レバー７の回転運動に変換されるようになっている。 また、作動ロッド２３とリンクレバー２７の周りに、圧着レバー７の復帰用の圧縮コイルスプリング３０が、上部枠体２と圧着レバー７との間に配置されている。
さらに、下部枠体３には、加熱体３１と冷却体４０とが取付けられている。 加熱体３１は、シリコンゴム１０の圧着部１０ａに対向配置される加熱部３１ａを備えており、そのために加熱体３１にはヒーターとして機能するニクロムテープ等が備えられている。 詳細は後述する。 冷却体４０には、ペルチェ素子４５と放熱板４６とが設けられている。
圧着レバー７が作動して圧着部１０ａが加熱部３１ａに到達すると、不図示のスイッチ操作機構によりマイクロスイッチ６をオンにし、ニクロムテープに通電を行う。これにより、圧着部１０ａと加熱部３１ａとで挟持された被シール物Ｆのシール部Ｆａを溶融しシールする。 制御ボックス５に対応した位置には、電源スイッチ３２とサイクルタイム調整つまみ３３が設けられている。 制御ボックス５には、ニクロムテープへの通電時間や、電磁コイル１５への励磁時間の調整機構も設けられている。
【００１４】
電磁コイル１５に通電すると、可動鉄心１４が吸引され、リンクレバー２７と作動ロッド２３を介して圧着レバー７を圧縮コイルスプリング３０の付勢力に抗して図１の反時計方向に回転させる。これにより、被シール物Ｆのシールを行うことができる。なお、手動で圧着レバー７を操作することもできる。 作動状態を示す側面図は図３に示される。
＜主要部分の構成＞
図４により、ヒートシーラーの主要部分、すなわち、本発明独特の構成について説明する。 図４（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。なお、ペルチェ素子４５と放熱板４６は、図示を省略している。
加熱体３１は、断面が略コの字の支持部材３４と、支持部材３４の外表面を被うように取り付けられる第１絶縁皮膜３５と、ニクロムテープ等で構成されるヒーター３６と、支持部材３４の長手方向両側に設けられる電極３７，３８とを備えている。また、支持部材３４の長手方向両側にネジ３９が取り付けられている。
冷却体４０は、下側に位置する第１ブロック４０ａと、上側に位置する第２ブロック４０ｂとが一体形成されている。冷却体４０の第２ブロック４０ｂには、支持部材３４が挟まれるように配置されており、加熱体３１は、断熱部材４１（２箇所設けられている。 ）を介して上下方向に摺動可能（移動可能）に構成されている。
【００１５】
第２ブロック４０ｂの長手方向両側には、加熱体３１を上方向に付勢する付勢ばね４２（付勢手段に相当する。 ）が設けられており、付勢ばね４２の上端は第２ブロック４０ｂの当接面４０ｃに当接しており、下端は、第１ブロック４０ａに形成された孔部４０ｄに収容されている。 また、第２ブロック４０ｂの長手方向の両端面にはネジ４３が螺合される。 ネジ３９がネジ４３に当接することにより、加熱体３１のこれ以上の上方移動を阻止している。 このようにして、加熱体３１の冷却体４０に対する移動機構が構成されている。
第２ブロック４０ｂの上端面には第２絶縁皮膜４４が設けられている。 これにより、ヒーター３６と冷却体４０との直接接触を防止している。
＜作動説明＞
次に、本実施形態に係るヒートシーラーを作動させて被シール物をシールする場合の作動を図５、図６（タイムチャート）により説明する。
図５（ａ）は初期位置を示す。まず、被シール物であるフィルムＦのシール部Ｆａを圧着部１０ａと加熱部３１ａとの間に挿入する。 そして、不図示の始動スイッチを操作することにより、電磁コイル１５に通電し可動鉄心１４を図１の矢印Ａ方向に移動させる。 これにより、圧着レバー７を軸９中心に反時計方向に回転させる。
圧着レバー７の圧着部１０ａと加熱部３１ａによりフィルムＦを挟持圧着するまでの圧着レバー７の空走距離は、図１に符号Ｌ１で示される。 フィルムＦの圧着開始と同時又はほぼ同時に、マイクロスイッチ６がＯＮとなり、ヒーター３６を加熱する（図５（ｂ）参照）。 さらに、圧着開始と同時又はほぼ同時にショックアブソーバ１３が作動し始める。 これにより、圧着作用開始時における衝撃を吸収し、スムーズな圧着作用を実現する。ヒーター３６の加熱により加熱部３１ａの温度は徐々に上昇する（図６参照）。また、圧着作用開始と共に、加熱体３１は付勢ばね４２の付勢力に抗して圧着レバー７と共に下降する。
加熱体３１が下降し、ヒーター３６が冷却体４０の第２絶縁皮膜４４に当接すると、加熱体３１の冷却が開始される（図５（ｃ））。 ヒーター３６を加熱開始してから冷却開始までの圧着レバー７の移動距離（加熱距離）は、図１において符号Ｌ２で示される。 トータルの圧着レバー７の移動距離は、符号Ｌで示される。 断熱部材４１を設けているため、加熱作用時は加熱体３１が冷却体４０による冷却作用を受けることはなく、ヒーター３６による熱が熱伝導により逃げていくことがない。そして、ヒーター３６が冷却体４０の第２絶縁皮膜４４に当接した後は、ただちに冷却体４０による冷却がされる。冷却体４０には、ペルチェ素子４５が取り付けられており、これにより冷却作用を行うことができる（図１、図６参照）。加熱部３１ａの熱は、放熱板４６を介して放熱される。
冷却開始位置にて、加熱体３１を所定時間冷却させる。 所定時間経過後、電磁コイル１５への通電をＯＦＦにする（図６の冷却終了位置）。なお、冷却開始位置と冷却終了位置とは同じ位置である。 圧着レバー７は、圧縮コイルスプリング３０の付勢力により、初期位置に復帰する。また、加熱体３１も付勢ばね４２の付勢力により初期位置に復帰する。
＜比較例＞
次に、連続シールを行った場合の、本発明に係るヒートシーラーと従来技術に係るヒートシーラーとの比較例を図７に示す。図中、Ｐは加熱開始位置、Ｑは冷却開始位置、Ｒは冷却終了位置に対応する。 この図からもわかるように、本発明に係るヒートシーラーは、加熱冷却時間が短いために、連続シールを行う場合のサイクルタイムを短縮化でき、高速シールを実現することができる。
【００１６】
＜別実施形態＞
被シール物としては特定の形態のものに限定されるものではない。
冷却体による冷却は、ペルチェ素子４５に限定されるものではなく、例えば、冷却水を循環させる構造等を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートシーラーの構成を示す側断面図
【図２】ヒートシーラーの構成を示す正面図
【図３】ヒートシーラーの構成を示す側断面図（作動図）
【図４】ヒートシーラーの主要部の構成を示す図
【図５】ヒートシーラーの作動を説明する図
【図６】ヒートシーラーの作動を説明するタイムチャート
【図７】本発明に係るヒートシーラーと従来技術に係るヒートシーラーとの比較例
【図８】従来技術に係るヒートシーラーの構成を示す図
【符号の説明】
７ 圧着レバー
１０ａ 圧着部
１３ ショックアブソーバ
３１ 加熱体
３１ａ 加熱部
３５ 第１絶縁皮膜
３６ ヒーター
４０ 冷却体
４１ 断熱部材
４４ 第２絶縁皮膜
Ｆ フィルム（被シール物）
Ｆａ シール部

Claims (5)

  1. 被シール物のシール部を圧着する圧着部を有する圧着体と、前記被シール物の前記シール部を加熱する加熱部を有する加熱体とを備え、
    前記圧着体の圧着作用工程において、前記シール部を前記圧着部と前記加熱部により挟持することにより、前記シール部のシールを行うように構成したインパルス式ヒートシーラーにおいて、
    前記加熱体の前記加熱部を冷却する冷却体と、
    前記加熱体を初期位置から冷却位置へ移動可能にする移動機構とを備え、
    前記圧着体の前記圧着作用に連動して、前記移動機構により前記加熱体を前記初期位置から前記冷却位置へと移動させ、前記初期位置にて前記圧着部と前記加熱部によるシール動作を開始し、前記冷却位置にて前記加熱体を前記冷却体により冷却させるように構成したことを特徴とするインパルス式ヒートシーラー。
  2. 前記加熱体は、前記冷却体に対して断熱部材を介して移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のインパルス式ヒートシーラー。
  3. 前記加熱体を前記初期位置に付勢する付勢手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインパルス式ヒートシーラー。
  4. 前記冷却位置において、前記加熱部に設けられたヒーターが絶縁皮膜を介して前記冷却体と接触するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインパルス式ヒートシーラー。
  5. 前記圧着体の前記圧着作用工程の初期段階において、前記圧着体に対して作用するショックアブソーバを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインパルス式ヒートシーラー。
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