JP3827778B2 - 充填包装機におけるプレス装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジュース等の流動性内容物が充填された断面矩形状等の包装容器を製造する充填包装機における横シール工程でのプレス装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、包装材料ウェブをロール状に支持しているリワインダと、リワインダからウェブを順次巻き戻す巻き戻し装置と、巻き戻されたウェブを殺菌した後管状に成形するチューブ成形装置と、管状に成形された包装材料ウェブ内に流動性内容物を充填する給液管と、流動性内容物が充填されたチューブをほぼ容器1個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、横方向にシール・切断して断面矩形の枕状容器を連続的に成形する容器成形装置と、1個ずつに切り離された枕状容器の端部を折り曲げ、最終形態である直方体状容器に整形する容器整形装置からなる充填包装機は知られている(特公平1−23366号公報、特開昭58−193206号公報)。
【0003】
そして、上記容器成形装置は、特公平1−23366号公報に開示されているように、内容物充填チューブを容器1つ分に相当する長さ毎に挟みつけて横方向にシールし、かつそのシール幅の中間部を切断するものであって、相互に向き合うように配置された2対のシールジョーと、シールジョーが相互に近接する閉位置にあるとき両シールジョーの間にシール圧力を発生させるプレス装置とを備えている。
【0004】
プレス装置は上向きの係合凹部を有する固定係合部材と、固定係合部材の係合凹部にかみあわされる下向き係合凸部を有する可動係合部材とを備えている。可動係合部材は、流体圧シリンダのピストンロッドに取付けられており、可動係合部材を揺動させて固定係合部材に係合させた状態で、ピストンロッドを退入させることによって互いのシールジョー間に充分なシール圧を発生させるようになっている。
【0005】
【発明が解決すべき課題】
本発明者らは先に、従来の1時間当たり6000個を大幅に越える製造能力、すなわち1時間当たり8000個以上の製造能力を有する超高速充填包装機を開発した(特願平8−244707号)。かかる充填包装機に従来のプレス装置を用いて高速で横シールを行った場合、可動係合部材が揺動しながら固定係合部材に当接し、騒々しい衝撃音が発生するとともに、互いの可動・固定係合部材により傷を付けることになり、傷がついた箇所より破損が生じていた。
【0006】
かかる高速での横シール工程を繰り返し行うと、設計上係合部材は充分耐久性を有するにもかかわらず、可動係合部材の係合する部分の直線部から円弧部に変化する箇所に亀裂等の損傷が生じる。かかる、亀裂部分から、係合部材同士の衝突・当接時や、流体圧シリンダによる350Kgf程度のシール圧を発生させる係合時に、先端部分が折れてしまう。
【0007】
このような係合部材の破損は、稼働時間に比例して発生するものではなく、予期せぬ時期に突然起こり、また亀裂自体非常に小さなものであるため、充填包装機の稼働前やシール作動中に発見し難く、その結果、プレス装置が正常に作動することなく、不完全な横シールが行われ、包装容器から充填物が漏洩するなどのシール不良の包装容器製品の発生を防止することは出来なかった。
【0008】
本発明の課題は、特に高速充填包装機における横シール工程での加圧を長期間にわたって確実に行いうるプレス装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究し、可動係合部材の先端部ではなく、固定係合部材に該可動係合部材の先端部が衝突する箇所に孔を開け、孔に緩衝材を設けたところ、孔を開けたことによる固定係合部材の剛性の低下の危険性が予想されたにもかかわらず、意外にも高速充填包装機における横シール装置に使用される可動係合部材の寿命が飛躍的に延びることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0010】
すなわち本発明は、(1)流動性内容物が充填されている管状に成形された包装材料ウェブをシールジョーにより挟持する際に、シールジョーに対し揺動自在である可動係合部材とシールジョーに対し固定されている固定係合部材とからなる一対の係合部材同士が係合してシール圧を発生させるプレス装置であって、前記可動係合部材の先端部が当接する前記固定係合部材の部分には、大径孔及び小径孔を有する緩衝材嵌入用孔が開けられており、大径孔及び小径孔に対応する大径部及び小径部を有する緩衝材が、大径部の一部を前記固定係合部材の上面より突出するように嵌入用孔に嵌入されていることを特徴とするプレス装置に関する。
【0011】
また本発明は、(2)係合部材同士の係合がシリンダユニットにより行われる上記(1)記載のプレス装置に関する。
【0012】
さらに本発明は、(3)上記(1)又は(2)記載のプレス装置を備えた充填包装機に関する。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるプレス装置についての実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれら図面に記載されたものに限定されるものではない。
【0014】
本発明にかかるプレス装置の使用が特に適している高速充填包装機の概要は、図1に示されるように、包装材料ウェブ1をロール状に支持しているリワインダと、リワインダからウェブを順次巻き戻す巻き戻し装置と、巻き戻されたウェブを殺菌した後管状に成形するチューブ成形装置と、管状に成形されたウェブ内に流動性内容物を充填する給液管2と、内容物充填チューブをほぼ容器1個に相当する長さ分だけ下方に送りながら、横方向にシールして枕状容器3を連続的に成形する横シール装置4と、横シール装置の下方に設けられ懸吊状態にある枕状容器のシール部を切断し、容器を1個ずつに切り離すカッティング装置5と、切り離された枕状容器3の端部を折り曲げ、最終形態である直方体状容器6に整形する容器整形装置を備えている。
【0015】
横シール装置4としては、例えば上記特公平1−23366号公報に開示されているものを用いることができ、図2に示すように、昇降自在かつ可逆回動自在な垂直ロッド10と、垂直ロッド10とともに昇降しかつ垂直ロッド10に取り付けられている昇降フレーム11と、下部において相互に平行な一対の水平軸心を中心として揺動するように昇降フレーム11にそれぞれ支持されている前後一対の揺動アーム12、13と各揺動アーム12、13の上部に相互に向き合うようにそれぞれ固定されている前後一対のシールジョー14、15と両シールジョー14、15が相互に接近する閉位置と相互に離間する開位置の間を両揺動アーム12、13を揺動させるアーム開閉装置16と、閉位置において両揺動アーム12、13を相互に引き寄せて両シールジョー14、15の間にシール圧力を発生させるプレス装置20とを備えている。
【0016】
2つの昇降フレーム11は同期して所定のストロークで交互に異なる向きに昇降させられる。すなわち一方の昇降フレーム11が上昇すると、他方の昇降フレーム11が下降する。昇降フレーム11がその昇降ストロークの上限位置にあるときに両シールジョー14、15が相互に閉じることにより、チューブ7が所定幅で横断状に強圧されてシールされる。両シールジョー14、15がチューブ7を押圧したまま昇降フレーム11とともに下降することにより、チューブ7は容器1つ分に相当する長さだけ送られる。昇降フレーム11が下限位置に達すると、両シールジョー14、15は開いてチューブ7を解放する。
【0017】
次に、プレス装置20について、図2〜5により説明する。プレス装置20は、図2及び図3に示すように、揺動アーム13のシールジョー15の両側にそれぞれシールジョー15と一体的に設けられ、上向きの係合凹部21aを有する左右一対の固定係合部材21と、揺動アーム12のシールジョー14の両側にそれぞれシールジョー14と一体的に設けられ、上記固定係合部材21の係合凹部21aと係合される、下向き係合凸部22aを有する可動係合部材22とを備えている。
【0018】
シリンダユニット23は流体圧シリンダ24を備えており、可動係合部材22は、図4に示すように、流体圧シリンダ24のピストンロッド25に取り付けられている。流体圧シリンダ24は、例えば、ピストンロッド25を常時退出位置に付勢させるため、気圧室26に空気を送り込む送気管26aと、係合時に上記付勢力に抗してピストンロッド25を退入させるため、油圧室27に油を送り込む送油管27aとを備えている。
【0019】
そして、流体圧シリンダ24は、揺動アーム12の角柱状ブロック28を貫通しかつ同ブロック28に設けられた、一対のブッシュ29を介して回動自在に支持された水平回動軸の両端にそれぞれ一体的に設けられている。
【0020】
可動係合部材22の揺動により、その先端部分が固定係合部材21に当接する部分には、図5に示すように、緩衝材30が設けられる。その断面形状が円形である緩衝材30は、大径部30aと小径部30bとよりなっており、小径部30bには切り欠き31が設けられている。固定係合部材21における可動係合部材22の先端部が当接する部分周辺には、緩衝材30嵌入用孔が開けられており、緩衝材30のそれと対応して大径孔および小径孔が設けられている。
【0021】
係合部材に緩衝材を配設する場合、上記の他、可動係合部材22の揺動により、固定係合部材21の先端部が可動係合部材22に当接する部分にも配設することができる。すなわち、少なくとも一方の係合部材の先端部が当接する他方の係合部材の部分に緩衝材を配設することができるが、高速で揺動する可動係合部材22に緩衝材30を設ける場合、該緩衝材の脱落等の恐れがあることから、固定係合部材21に配設するのが望ましい。
【0022】
しかし、少なくとも一方の係合部材の先端部に緩衝材30を配設することは、衝撃圧が集中し、緩衝材の疲労劣化が著しく、また係合時に該緩衝材30がクッションとなってシール圧の強さを弱めることから好ましくない。
【0023】
緩衝材30の形状は、上記の断面が円形状のものに限られず、その断面が四角形状等適宜設定することができる。また、緩衝材30の材質としては、衝撃圧を吸収することができる弾性部材で、かつ耐磨耗性に優れる材質であればいかなるものも使用することができ、例えば高密度ポリエチレン、ウレタンゴム等の合成樹脂を例示することができる。
【0024】
緩衝材30は、その小径部30b側より大径孔に嵌入され、大径孔の底面に緩衝材30の大径部30aが当接するまで嵌入される。固定係合部材21の下面にボルトにて固定されるプレート28の先端部が、固定係合部材21の下面より下に位置した緩衝材30の小径部切り欠き31に挿入されることによって、緩衝材30が固定係合部材21に固定される。
【0025】
緩衝材30として、上記の実施例では、固定係合部材21を貫通する長さのものを用いたが、固定係合部材21に脱落しないように固定できるものであればいかなる長さのものでも良く、その一部が固定係合部材21に嵌入する長さのものでも、また固定係合部材21の表面に貼着しうる程度の厚さのものでもよい。
【0026】
緩衝材30を固定係合部材21に固定する場合、緩衝材30の大径部30aの一部を固定係合部材21の上面21bより突設させることが望ましい。そうすると、可動係合部材22の先端部が突出した状態の緩衝材と当接し、直接固定係合部材21本体と当接時に衝突することがない。
【0027】
次に横シール工程について説明する。両揺動アーム12、13が開位置より閉位置に向かって揺動しつつあるときに、可動係合部材22は揺動アーム12、13に対して直交した状態より前上がりに傾斜した上向き姿勢に保たれている。揺動アーム12、13が閉位置の近傍に至ると可動係合部材22が流体圧シリンダ24とともに回動して上向き姿勢から水平姿勢となり、その先端部分が固定係合部材21に設けられた緩衝材30に当接する。
【0028】
流体圧シリンダ24に送油管27aから油圧室27に作動流体である油を供給してピストンロッド25を退入させると、可動係合部材22が緩衝材30の上を滑りながらピストンロッド25とともに移動して、両係合部材21、22が係合して相互に引き合い、両係合部材が固着されている両シールジョー14、15も互いに引き合うことになり、両シールジョー間にシール圧が発生し、チューブ7が加圧され横シールが完了する。
【0029】
次に、両揺動アーム12、13が閉位置より開位置に向かって揺動する前に、油圧室27から送油管27aを通して作動流体である油を排出すると、気圧室26に送気管26aから常時空気を供給して、ピストンロッド25が退出するような付勢力が常時働いているから、両係合部材の係合が解除され、可動係合部材22が揺動アーム12に対して直交した状態より前上がりに傾斜した上向き姿勢となる。以後、同様な動作が繰り返し行われる。
【0030】
【発明の効果】
本発明によると、従来の充填包装機はもちろん、1時間当たり8000パック以上の生産能力を有する高速充填包装機に適用した場合であっても、長期間確実に横シール工程における加圧を行うことができ、また、従来の不快な騒音が発生していた作業環境を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 高速充填包装機の概略斜視図である。
【図2】 横シール装置の斜視図である。
【図3】 本発明のプレス装置の概略斜視図である。
【図4】 本発明のプレス装置の平面図である。
【図5】 本発明のプレス装置の縦断面図である。
【符号の説明】
4 横シール装置
10 垂直ロッド
12、13 揺動アーム
14、15 シールジョー
20 プレス装置
21 固定係合部材
22 可動形動部材
23 シリンダユニット
24 流体圧シリンダ
30 緩衝材
32 円筒状ガイド
33 ガイド棒
Claims (3)
- 流動性内容物が充填されている管状に成形された包装材料ウェブをシールジョーにより挟持する際に、シールジョーに対し揺動自在である可動係合部材とシールジョーに対し固定されている固定係合部材とからなる一対の係合部材同士が係合してシール圧を発生させるプレス装置であって、前記可動係合部材の先端部が当接する前記固定係合部材の部分には、大径孔及び小径孔を有する緩衝材嵌入用孔が開けられており、大径孔及び小径孔に対応する大径部及び小径部を有する緩衝材が、大径部の一部を前記固定係合部材の上面より突出するように嵌入用孔に嵌入されていることを特徴とするプレス装置。
- 係合部材同士の係合がシリンダユニットにより行われる請求項1記載のプレス装置。
- 請求項1又は2記載のプレス装置を備えた充填包装機。
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