JP4158420B2 - 液体紙容器のトップシール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液体紙容器内に内容物を充填し、密封する液体充填包装装置において、内容物を充填後に、液体紙容器のトップシール部をシールして密封する液体紙容器のトップシール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、液体紙容器は、図３に示すように四角筒状の胴部Ｃ1 、ボトム部Ｃ2 、ゲーベルトップ型（両面傾斜屋根型）のトップ部Ｃ3 、トップ部Ｃ3 に取り付けられた口栓部ＤからなるカートンＣであり、従来のトップシール装置は、図３に示すように、カートン搬送手段１０のロータリー方式又はリニアー方式にて間欠送行移動する複数のカートンホルダー部１１によりホールドされて、ボトム部Ｃ2 を支持するガイドレール１２によって下部を支持されて間欠的に搬送されるカートンＣのトップ部Ｃ3 の真上に、トップシール装置の本体フレーム２０に取り付け固定された駆動源（アクチュエータ）となるエアーシリンダ２１が、その作動ロッド２１ａを下向きにして上下動作するように配置されている。
【０００３】
それに伴い、シリンダー２１の作動ロッド２１ａに取付けられた下向き駆動軸２２、該駆動軸２２下端部に支軸２２ａを介して一端部をハの字型に回動自在に取り付けられた作動レバー２３、２３、各々作動レバー２３、２３の他端部に、それぞれ支軸２４を介して一端部を回動自在に取り付けられた作動アーム２５、２６、該作動アーム２５、２６をその先端部が開閉動作するように回動支持し、且つ本体フレーム２０に軸支された支点軸２７、該支点軸２７を介して開閉動作する作動アーム２５、２６のそれぞれ先端部に一体的に取り付けられたヒートシールバー２５ａ、２６ａ等が、全てカートンＣのトップ部Ｃ3 上方に位置している。
【０００４】
上記従来のトップシール装置は、シリンダー２１の作動ロッド２１ａの上昇動作により、ハの字型に開いた各々作動レバー２３、２３が閉鎖方向に動作し、その各々レバー他端部の支軸２４、２４が互いに接近し、それに接続する各々作動アーム２５、２６の先端部及びそれと一体のヒートシールバー２５ａ、２６ａが開放動作する。
【０００５】
続いて、ヒートシールバー２５ａ、２６ａの開放動作タイミングに同期して、内容物を充填した後のカートンＣの未シール状態のトップ部Ｃ3 が、開放動作中のヒートシールバー２５ａ、２６ａの間に導入される。
【０００６】
続いて、シリンダー２１の作動ロッド２１ａが下降動作して、各々作動レバー２３、２３がハの字型に開放方向に動作し、その各々レバー他端部の支軸２４、２４が互いに離間して、それに接続する各々作動アーム２５、２６の先端部及びそれと一体のヒートシールジョー２５ａ、２６ａ（ヒートシールバー）が閉鎖動作して、未シール状態のトップ部Ｃ3 のトップシール部をヒートシールして、カートンＣを密封するようになっている。
【０００７】
ここでカートン搬送手段１０は、ロータリー方式又はリニアー方式にて間欠送行移動する複数のカートンホルダー部１１を備えたものであり、例えば、ロータリー方式のカートン搬送手段１０としては、図４の平面図に示すようなものがあり、ロータリ回転するターンテーブル１０ａ、１０ｂの円周方向に等間隔に、各カートン成形工程が配置され、ターンテーブルの円周上に等間隔に配置されたマンドレルｍにより間欠回転しながらボトム成形工程を行うボトム成形側ターンテーブル１０ａから、ターンテーブル１０ｂの円周上に等間隔に配置されたカートンホルダー部１１がボトム成形されたカートンＣを保持しているマンドレルｍの真下に対峙した時点（Ｉ）で、マンドレルｍからボトム成形されたカートンＣを抜き出してカートンホルダー部１１がこれを受け取りホールドしながら間欠回転し、内容物充填ステーション（ＩＩ）、トップ成形シールステーション（ＩＩＩ）、カートン排出部（ＩＶ）に順次搬送されるようになっている。
【０００８】
また、リニアー方式のカートン搬送手段１０としては、図５（ａ）側面図、図５（ｂ）平面図、図６（ａ）側面図、図６（ｂ）平面図に示すように、カートンマガジン部３０から供給された筒状カートンＣをカートン成形部４０にて角筒状に立ち起こし、マンドレルｍによりボトム部をシール成形したカートンＣを受け取るカートン搬送手段１０が、該カートン成形部４０と接続して設けられたチャンバー５０（カバー体）内に設けられ、該カートン搬送手段１０は図５（ｂ）に示すエンドレスチェーン１１ａ又は図６（ｂ）に示す対向して設けられた１対のエンドレスチェーン１１ａ、１１ａに、等間隔に設けられた複数のカートンホルダー部１１により、受け取り位置（Ｉ）でマンドレルｍから抜き出されたボトム成形されたカートンＣを受け取りホールドしながら間欠回転し、内容物充填ステーション（ＩＩ）、トップ成形シールステーション（ＩＩＩ）、カートン排出部（ＩＶ）に順次搬送されるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のトップシール装置では、カートンＣの真上に駆動源となるシリンダーが配置されており、それに伴いシリンダーに取付けられる駆動軸、軸受部、レバー、アーム等のシール装置構造体が、全てカートンＣのトップ部Ｃ3 上方に配置されていることから、カートンＣが密封される前に、シール装置構造体から、それに付着する異物が混入する恐れがあった。
【００１０】
また、上記従来のトップシール装置では、カートンＣの真上に駆動源となるシリンダー２１が配置されており、それに伴いシリンダー２１に取付けられる駆動軸、軸受部、レバー、アーム等が、全てカートンの上方に配置されていることから、製造仕様の変更等により、カートンＣの角寸サイズを切り替える際のシールジョーの交換が非常に実施し難く、作業性が悪かった。
【００１１】
また、上記従来のトップシール装置では、カートンＣの真上に配置されたシリンダー２１が動作してヒートシールする際に、使用しているシリンダー２１に精度的な信頼性がない場合には、厚紙で構成されているカートンＣからの反発の影響を受けて、シール時間がばらついたり、エアーシリンダー２１内のパッキングの経時劣化により動作不良を起こして、シール動作時間が短くなったりするトラブルが発生する場合がり、そのためにシール時間が経時的に安定せずに不安定であった。
【００１２】
本発明は、従来のトップシール装置における上記のような不都合を解消することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、
液体紙容器をホールドして順次間欠搬送するホルダー等のロータリー若しくはリニア方式の容器搬送手段を備え、順次搬送される液体紙容器に液体内容物を充填し、続いてトップシール装置により未シール状態のトップ部をヒートシールして密封包装する液体充填包装装置におけるトップシール装置において、
容器搬送手段の搬送方向に対して直交する方向に前記搬送手段を跨ぐ状態で配置されたアーチ状の支持フレームと、該支持フレームに搬送手段の両側に互いに対向して駆動手段により回動可能に軸支した一対の各々駆動アームと、該各々駆動アームに一体に設けた各々作動リンクアームと、前記支持フレームに各々作動リンクアームに平行に対向して、各々支軸を介して回動可能に軸支した一対の補助平行リンクアームと、前記各々作動リンクアームの端部と、補助平行リンクアームの端部に各々支軸を介して回動可能に軸支した一対の水平リンクアームとにより構成される平行リンク機構Ｌを備え、前記駆動手段により前記一対の各々駆動アームを各々支点軸を介して回動させることにより、水平に離反・当接動作する前記一対の各々水平リンクアームの互いの離反・当接対向部に各々ヒートシールジョーを設け、前記平行リンク機構Ｌは、前記各々ヒートシールジョーを、水平状態を維持しながら離反乃至当接動作させ、該ヒートシールジョーの離間対向部の真下に搬送される未シール状態の液体紙容器の対向する１対の垂直合掌面であるトップシール部を、該ヒートシールジョーのヒートシール面を垂直に維持したまま当接動作により挟持してトップシールするようにしたことを特徴とする液体紙容器のトップシール装置である。
【００１４】
本発明の請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る液体紙容器のトップシール装置において、前記駆動手段の駆動源が、液体充填包装装置の容器搬送手段より下部に配置されていることを特徴とする液体紙容器のトップシール装置である。
【００１７】
【作用】
本発明のトップシール装置によれば、トップシール動作する動作機構部となるシリンダー、それに付属する駆動軸、軸受部、レバー、アーム等の部位が、カートン（液体紙容器）のトップシール部の真上に配置されることがないことから、カートンに内容物が充填されて密封される前に、トップシール動作のための駆動源からの異物の混入を回避することができる。
【００１８】
本発明のトップシール装置によれば、トップシール動作する動作機構部となるシリンダー、それに付属する駆動軸、軸受部、レバー、アーム等の部位が、カートン（液体紙容器）のトップシール部の真上に配置されることがないことから、カートンの角寸サイズを切り替える際のシールジョーを交換するための空間が、カートンのトップシール部の上方に確保されて、交換作業の作業性が向上する。
【００１９】
本発明のトップシール装置によれば、トップシール動作する動作機構部を駆動動作させるための比較的重量のある駆動源（アクチュエータ機構）となるエアーシリンダー又はカムアンドカムフォロアが、トップシール装置に搬送されるカートン（液体紙容器）のトップシール部の真上に配置されずに、カートンのボトムシール部の下方にある装置フロアーフレームに取り付け配置されることから、トップシール動作する動作機構部のシール機構本体フレームに対する荷重の負荷を軽減でき、バラツキの無い安定したシール動作を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体紙容器のトップシール装置の一実施の形態について、図１〜図２を参照して説明する。
【００２１】
本発明のトップシール装置は、図１の全体側面図に示すように、液体充填密封包装装置のトップシールステーションに取り付けられている。
【００２２】
本発明のトップシール装置が取り付けられる液体充填密封包装装置は、図１に示すように液体紙容器Ｃ（カートン）を、そのカートン側面Ｃ1 （胴部）をホールドして順次間欠搬送するホルダー１１、１１と、そのカートンボトム部Ｃ2 の下面を支持して案内するガイドレール１２等を備えたロータリー方式の容器搬送手段１０（図４参照）若しくはリニアー方式のカートン搬送手段１０（図５、図６参照）を備えている。
【００２３】
そして、容器搬送手段１０により順次搬送されるゲーベルトップ型（両面傾斜屋根型）のカートンＣに、その未シール状態の開放するトップ部Ｃ3 より液体内容物を充填し、続いて充填されたカートンＣの未シール状態のトップ部Ｃ3 を、本発明のトップシール装置によりヒートシールして密封包装するものである。
【００２４】
本発明のトップシール装置は、ロータリー方式又はリニアー方式のカートン搬送手段１０によるカートン搬送方向に対して直交する方向に、カートン搬送手段１０（ホルダー１１、１１、ガイドレール１２）を跨ぐ状態で配置されたアーチ状の支持フレーム１を備える。
【００２５】
該支持フレーム１には、上記搬送手段１０の両側に対向して一対の支点軸３ａを介して駆動手段８により回動可能に軸支した一対の駆動アーム３、３を備え、該駆動アーム３、３に一体に設けた作動リンクアーム４、４と、前記支持フレーム１に各々作動リンクアーム４、４に平行に対向して各々支軸５ｂ、５ｂを介して回動可能に軸支した一対の補助平行リンクアーム５、５と、前記各々作動リンクアーム４、４の端部と、補助平行リンクアーム５、５の端部に各々支軸４ａ、４ａを介して回動可能に軸支した一対の水平リンクアーム６、６とにより構成される一対の平行リンク機構Ｌを備えている。
【００２６】
そして、前記各々水平リンクアーム６、６は、前記駆動手段８により、各々駆動アーム３、３を各々支点軸３ａを介して回動させることにより水平に離反・当接する。
【００２７】
前記各々水平リンクアーム６、６の互いに離反・当接動作する離反、当接対向部には、各々ヒートシールジョー７（ヒートシール押圧面７ａ）、７（ヒートシール押圧面７ａ）が設けられ、該ヒートシールジョー７、７の対向して離間する離間部分の真下には、トップシールにて密封シールされる未シール状態のカートンＣが搬送されるようになっている。なお、ヒートシールジョー７、７のうち、カートンＣのトップ部Ｃ3 に設けられた口栓Ｄ側のヒートシールジョー７には、シールジョー７の回動軌跡を維持しつつ、そのシールジョー７がトップシール位置にて口栓Ｄに接触したり衝突したりせず、トップシール位置の口栓Ｄ部分を回避するように、シールジョー７の回動軌跡方向と直交する方向に切欠部７ｂを形成して、そのシールジョー７を、図１に示すように、嘴形状に設けたり又はそのシールジョー７の回動軌跡方向に沿って切欠凹部（図示せず）を設けるものである。
【００２８】
図２（ａ）〜（ｂ）は、上記図１に示す本発明のトップシール装置の動作を説明する概略側面図であり、一対の駆動手段８により支点軸３ａを介して回動駆動する一対の作動リンクアーム４、４により、一対の平行リンク機構Ｌが、矢印方向に動作して、水平リンクアーム６、６及び対向する一対のシールジョー７、７は、図２（ａ）のように離間動作し、図２（ｂ）のように当接動作する。
【００２９】
離間、当接動作する一対のシールジョー７、７は、平行リンク機構Ｌにより、そのヒートシール面７ａ、７ａ（その両方又は片方が抵抗電熱、超音波、高周波等による加熱面）を垂直に維持したまま互いに離間（図２（ａ）参照）、接近、当接（図２（ｂ）参照）して、図２（ａ）〜（ｂ）のように、ヒートシール面７ａ、７ａを垂直に維持したまま、内容物の充填されたカートンＣの上部にある開口するゲーベルトップ型（両面傾斜屋根型）のトップ部Ｃ3 、Ｃ3 のそれぞれ上端にある対向する１対の垂直合掌面であるトップシール部Ｃ4 、Ｃ4 を外側から挟み込みながら重ね合わせ圧接して、該重ね合わせ内面の熱融着性樹脂層によりヒートシールしてカートンＣを密封する。
【００３０】
図２に示す支点軸３ａ、支軸５ｂを含む以下に説明するトップシール装置の各部材は、図１に示す面対称線Ｏを中心に左右対称の部材であるので、以下の説明では、図２の右側の部材についてのみ説明し、トップシール装置における図２の左側の部材の説明は省略する。
【００３１】
本発明のトップシール装置は、図１に示すように、液体充填包装装置の成形工程を跨ぐ状態で配置されたアーチ状の支持フレーム１に固定された支点軸３ａ、支軸５ｂに支持される装置で、それぞれ左右１対の駆動アーム３と、作動リンクアーム４と、補助平行リンクアーム５と、水平リンクアーム６とを備え、該水平リンクアーム６の先端部（１対のアーム６の対向側）にヒートシールジョー７を備えている。
【００３２】
図１に示すように、駆動アーム３は、支点軸３ａに回動自在に支持され、駆動アーム３の上端部は駆動手段８と連結されていて、駆動手段８は、前記駆動アーム３の上端部と連結する駆動リンクアーム８ｂと、該アーム８ｂに連結してカートン搬送手段１０下方の装置フレーム本体２側に配置された駆動源である駆動シャフト８ａ（エアーシリンダー又はカムアンドカムフォロアにより往復（反復）直線移動動作するシャフト）とにより構成されている。
【００３３】
補助平行リンクアーム５は、左右１対の駆動アーム３の内側に並設され、該アーム５の上端部は支軸５ｂに回動自在に支持されている。
【００３４】
水平リンクアーム６は、補助平行リンクアーム５の下端と、駆動アーム３に一体の作動リンクアーム４の下端とを、それぞれ回動自在に連結し、かつシールジョー７を装着可能なものである。
【００３５】
図２（ａ）に示すように支点軸３ａの軸芯から支軸５ｂの軸芯までの距離と、水平リンクアーム６の両端に配置された支軸４ａの軸芯から支軸５ａの軸芯までの距離とは等しい。また作動リンクアーム４の両端に配置された支点軸３ａの軸芯から支軸４ａの軸芯までの距離と、補助平行リンクアーム５の両端に配置された支軸５ａの軸芯から支軸５ｂの軸芯までの距離とは等しい。
【００３６】
すなわち、これらの４つの軸は、平行四辺形の頂点となるように配置されて、平行リンク機構Ｌを構成しており、このためシールジョー７を取り付け固定した一対の水平リンクアーム６、６は、平行リンク機構Ｌにより、支点軸３ａの軸芯と支軸５ｂの軸芯とを結ぶ線分と平行に移動して、対向するシールジョー７、７は互いに離間、当接動作する。
【００３７】
図１に示すように液体充填包装装置のカートン搬送手段１０下方の装置フレーム本体２側に配置された駆動源から動力が伝達され、駆動手段８の駆動シャフト８ａが、搬送手段１０によるカートンＣの搬送動作（１つのカートンＣが離間対向するシールジョー７、７の対向間の真下に搬送された時点毎）に同期して、下方と上方に１往復移動動作するとともに、一対のリンク機構Ｌを駆動動作する。
【００３８】
上記駆動シャフト８ａの下方（下降）動作により、一対のシールジョー７、７を当接動作して（図１点線部分）、対向間の真下に搬送静止しているカートントップ部Ｃ3 のトップシール部をヒートシールしてカートンＣを密封し、続いて、上記駆動シャフト８ａの上方（上昇）動作により、一対のシールジョー７、７は離間動作して、元の位置（図１実線部分）に復帰する。
【００３９】
このように、駆動手段８の駆動シャフト８ａが下方（下降方向）に動くと、その上端に連結された駆動リンクアーム８ｂを介して駆動アーム３の上端部が下がる方向に支点軸３ａを中心に回動し、駆動アーム３と一体の一対の作動リンクアーム４は、その下端部が下がる回動方向に一対のリンク機構Ｌを駆動動作して、一対のシールジョー７、７を当接動作させる。
【００４０】
他方、駆動手段８の駆動シャフト８ａが上方（上昇方向）に動くと、その上端に連結された駆動リンクアーム８ｂを介して駆動アーム３の上端部が上がる方向に支点軸３ａを中心に回動し、駆動アーム３と一体の一対の作動リンクアーム４は、その下端部が上がる回動方向に一対のリンク機構Ｌを駆動動作して、一対のシールジョー７、７を離間動作させる。
【００４１】
本発明の他の実施の形態については、液体充填包装装置のカートン搬送手段１０下方の装置フレーム本体２側に配置された駆動手段８の駆動シャフト８ａを往復直線移動駆動する駆動源としては、エアーシリンダーなどアクチュエーターの他に、回転するカムの外周面に沿って移動するカムフォロアを取り付けた駆動シャフト８ａによるカムアンドカムフォロア機構（図示せず）を使用してもよい。
【００４２】
なお、エアーシリンダーなどアクチュエーター又は／及びカムアンドカムフォロア機構によって往復直線移動駆動させる駆動シャフト８ａに連結した駆動リンクアーム８ｂの部分に、そのアーム８ｂの長さを所定長さの範囲内（例えばシールジョー７、７の離間動作時における離間対向間隔をカートンＣの胴部の幅以上に保持できる長さの範囲内）で、アーム８ｂの長さを調整可能なアーム長さ調整手段、あるいは前記所定長さの範囲内で伸長方向に付勢するスプリング等を用いた弾力性伸長手段を設けて、一対のシールジョー７、７の当接動作時におけるシール押圧力の調整を行うシールジョー押圧調整機構を取り付けることが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の液体紙容器のトップシール装置によれば、駆動源が液体充填包装装置の搬送手段の下部に配置され、駆動軸、軸受部分、レバー、アーム等が、液体紙容器（カートン）の真上に配置されることがないことから、これら一連の装置による塵埃、ほこり等の異物の直接の影響は少なくなり衛生的である。
【００４４】
また本発明の液体紙容器のトップシール装置によれば、駆動源となるシリンダー、それに付属する駆動軸、軸受部分、レバー、アーム等が、カートンの真上に配置されることがないことから、カートンの角寸サイズを切り替える際のシールジョーを交換するための空間が、カートンの上部に十分に確保されて作業性が向上する。
【００４５】
また本発明の液体紙容器のトップシール装置によれば、駆動源としてテーブル下に配置されたカム装置を用いることで、エアーシリンダーによる駆動源に比較してバラツキの無い、経時的に安定したシール動作を得ることができる。
【００４６】
また本発明の液体紙容器のトップシール装置によれば、エアーシリンダーなどのアクチュエータやカムアンドカムフォロアなどの回転機構からなる荷重負荷の大きい駆動源が、搬送手段下部の装置本体フレームに配置されることで、本発明のトップシール装置を支持する支持フレームには、駆動源による荷重負荷が掛かることがなく、バラツキの無い安定したトップシール動作を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体紙容器のトップシール装置の一例を示す全体側面図。
【図２】（ａ）〜（ｂ）は本発明の液体紙容器のトップシール装置の動作を説明する概略側面図。
【図３】従来の液体紙容器のトップシール装置を示す側面図。
【図４】液体紙容器のトップシール装置を備えた従来の充填密封包装装置におけるロータリー方式のカートン搬送手段を説明する側面図。
【図５】（ａ）は液体紙容器のトップシール装置を備えた従来の充填密封包装装置におけるリニアー方式のカートン搬送手段を説明する側面図、（ｂ）はその平面図。
【図６】（ａ）は液体紙容器のトップシール装置を備えた従来の充填密封包装装置における他のリニアー方式のカートン搬送手段を説明する側面図、（ｂ）はその平面図。
【符号の説明】
Ｃ…液体紙容器（カートン） Ｃ1 …胴部 Ｃ2 …ボトム部 Ｃ3 …トップ部
Ｃ4 …トップシール部 Ｄ…口栓
１…支持フレーム ２…装置本体フレーム ３…作動アーム
４…作動リンクアーム ５…補助平行リンクアーム ６…水平リンクアーム
７…ヒートシールジョー ７ａ…ヒートシール押圧面 ７ｂ…切欠部
８…駆動手段 ８ａ…駆動シャフト ８ｂ…駆動リンクアーム
１０…カートン搬送手段 １１…カートンホルダー部
１１ａ…エンドレスチェーン １２…ボトム支持ガイドレール

Claims (2)

1. 液体紙容器をホールドして順次間欠搬送するホルダー等のロータリー若しくはリニア方式の容器搬送手段を備え、順次搬送される液体紙容器に液体内容物を充填し、続いてトップシール装置により未シール状態のトップ部をヒートシールして密封包装する液体充填包装装置におけるトップシール装置において、
   容器搬送手段の搬送方向に対して直交する方向に前記搬送手段を跨ぐ状態で配置されたアーチ状の支持フレームと、該支持フレームに搬送手段の両側に互いに対向して駆動手段により回動可能に軸支した一対の各々駆動アームと、該各々駆動アームに一体に設けた各々作動リンクアームと、前記支持フレームに各々作動リンクアームに平行に対向して、各々支軸を介して回動可能に軸支した一対の補助平行リンクアームと、前記各々作動リンクアームの端部と、補助平行リンクアームの端部に各々支軸を介して回動可能に軸支した一対の水平リンクアームとにより構成される平行リンク機構Ｌを備え、前記駆動手段により前記一対の各々駆動アームを各々支点軸を介して回動させることにより、水平に離反・当接動作する前記一対の各々水平リンクアームの互いの離反・当接対向部に各々ヒートシールジョーを設け、前記平行リンク機構Ｌは、前記各々ヒートシールジョーを、水平状態を維持しながら離反乃至当接動作させ、該ヒートシールジョーの離間対向部の真下に搬送される未シール状態の液体紙容器の対向する１対の垂直合掌面であるトップシール部を、該ヒートシールジョーのヒートシール面を垂直に維持したまま当接動作により挟持してトップシールするようにしたことを特徴とする液体紙容器のトップシール装置。
2. 前記駆動手段の駆動源が、液体充填包装装置の容器搬送手段より下部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の液体紙容器のトップシール装置。

Images