JP4660368B2

JP4660368B2 - 溶着装置

Info

Publication number: JP4660368B2
Application number: JP2005351897A
Authority: JP
Inventors: 將二朗古賀; 敏之大西
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: JP2007153400A

Description

本発明は、熱で溶融する素材から成る容器とキャップとを、互いに溶着させる溶着装置に関する。

図１４は、容器Ｐ１とキャップＰ２とを溶着させる製造工程を示している。即ち、容器Ｐ１とキャップＰ２とを矢印ｘ１で指した方向へ搬送する過程で、容器Ｐ１とキャップＰ２とが相対向する箇所を、これらの間に進入する電熱線から成る加熱手段８０によって溶融する。続いて、エアシリンダ又は油圧シリンダ等の圧着手段を用いてキャップＰ２と容器Ｐ１とを互いに押付ける。これにより、容器Ｐ１とキャップＰ２とのそれぞれの溶融された箇所を圧接させて、容器Ｐ１にキャップＰ２を溶着させる。

上記の容器Ｐ１には、例えば点滴に供される医療用の薬剤が内容物として注入され、これにキャップＰ２を溶着することで製品となる。また、特許文献１，２には、容器Ｐ１にキャップＰ２を取付ける装置、又はその方法が開示されている。
特開１１−１７０４０５号公報特開平８−３９６９４号公報

図１４に示した加熱手段８０が容器Ｐ１とキャップＰ２とを加熱する温度、これらの溶融に要する時間、又は圧着手段が容器Ｐ１とキャップＰ２との溶着に要する時間は、容器Ｐ１とキャップＰ２とのそれぞれの形状、材質、又は肉厚に少なからず影響される。例えば、容器Ｐ１とキャップＰ２とを所定の時間当りに溶着させられる個数、つまり生産量を増大させるために、容器Ｐ１とキャップＰ２とを搬送する速度を増加した場合、容器Ｐ１とキャップＰ２とが加熱手段８０を通過する時間が短くなる分、加熱手段８０の発熱温度を上昇し、又は加熱手段８０が容器Ｐ１とキャップＰ２とを加熱できる区間を延長しなければならない。

従って、従来の技術では、生産量が変動する毎に、加熱手段８０の温度設定の変更、又はその仕様の変更が避けられない。しかも、容器Ｐ１とキャップＰ２とを加熱できる区間を延長し、又は加熱手段８０を増設することは、装置全体が大型化する一因となる。

また、容器Ｐ１とキャップＰ２とを搬送する軌道を、工場等の限られた場所に設置することを考慮して、周回又は旋回させたることが多く見られる。この場合、軌道の内側に作業員が進入する余地を確保することは困難であるため、従来の技術では、加熱手段又は圧着手段のメンテナンス等を行う作業を手際良く行えないという難点がある。

本発明は、上記の実情に鑑みて成されたものであり、生産量の増減に即応でき、しかも小型でありながら清掃やメンテナンスが容易な溶着装置を提供することを目的とする。

本発明に係る溶着装置は、封止されボトルネックを有し内容液が注入された容器にキャップを溶着するものであって、複数の前記容器を一列に並べて搬入する容器搬入コンベヤと、前記キャップを一列に並べて搬入するキャップ搬入コンベヤと、一列に並べられた複数の前記容器を保持する容器保持手段と、複数の前記容器のボトルネックにそれぞれ対向する位置に、複数の前記キャップを整列させるキャップ位置決め手段と、前記容器のボトルネックと前記キャップとが相対向する箇所を、それぞれ溶融する加熱手段と、前記加熱手段に溶融された前記容器と前記キャップとのそれぞれの箇所を圧接させることにより、前記容器のボトルネックに前記キャップを溶着する圧着手段とを備え、前記容器保持手段が複数の前記容器をそれぞれのボトルネックが下向きになる姿勢にして保持することにより、前記ボトルネックに溜まる内容液に、前記加熱手段が前記ボトルネックと前記キャップとを溶融する熱を逃がすことを特徴とする。

更に、本発明に係る溶着装置は、複数の前記容器を一列に並べた状態で移送する移送手段と、前記キャップが溶着された前記容器を搬出できる製品搬出コンベヤを備え、前記移送手段が、前記キャップがそれぞれ溶着された複数の前記容器を、前記容器保持手段から前記製品搬出コンベヤまで移送することを特徴とする。

更に、本発明に係る溶着装置は、複数の前記容器が一列に並ぶ方向に対して、前記容器搬入コンベヤが前記容器を搬入する方向が平行であり、前記移送手段は、複数の前記容器が一列に並ぶ方向に交差するシフト方向に沿って複数の前記容器を移送することを特徴とする。

更に、本発明に係る溶着装置は、前記圧着手段が、入力電圧に比例して出力を増減できるパルスモータを、前記容器に前記キャップを押付ける駆動源として備えることを特徴とする。

更に、本発明に係る溶着装置は、前記キャップ搬入コンベヤが、前記キャップを上面に位置決めする複数のトレーと、複数の前記容器が一列に並ぶ方向に交差するシフト方向へ前記複数のトレーを滑動できるよう支持するシフト案内テーブルと、前記トレーを前記シフト方向に押し出すことにより前記トレーに位置決めされたキャップを前記容器のボトルネックに対向する位置に移送するキャップ移送手段とを備え、複数の前記圧着手段が、複数の前記トレーを個別に上昇させることにより個々の前記トレーに位置決めされたキャップを前記容器のボトルネックに圧接させることを特徴とする。

更に、本発明に係る溶着装置は、複数の前記容器が一列に並ぶ方向に対して、前記キャップ搬入コンベヤが複数の前記キャップを搬入する方向、及び複数の前記キャップが一列に並ぶ方向が平行であり、前記キャップ移送手段は、前記シフト方向に沿って複数の前記キャップを移送することを特徴とする。

本発明に係る溶着装置によれば、複数の容器がそれぞれのボトルネックを下向きにした姿勢で容器保持手段に保持される一方、キャップが、キャップ位置決め手段によって、複数の容器のボトルネックにそれぞれの下方から対向する位置に保持される。この状態で、容器のボトルネックは予め封止されているので、同容器に注入された内容液はボトルネック付近に溜まることになる。

更に、容器のボトルネックとキャップとが相対向する箇所を加熱手段によって溶融する過程で、ボトルネック付近に溜まった内容液にある程度熱を逃がせるので、ボトルネックの封止が破れるような過度な加熱を避け、ボトルネックの表層だけを良好に溶融することができる。そして、容器とキャップとのそれぞれの溶融された箇所を、互いに圧着手段が圧接させることにより、容器にキャップを溶着させて成る完成品が得られる。

また、当該溶着装置が、圧着手段が入力電圧に比例して駆動力を増減できるパルスモータを備える場合、その入力電圧を調整することにより、上記のように溶融された箇所を互いに圧接させるときの圧力を正確に加減することができる。しかも、複数の容器のそれぞれのボトルネックに、複数のキャップを圧接させる過程で、個々のキャップを押上げる力を均一にする制御を容易に行うことができる。

更に、複数の容器が一列に並ぶ方向に対して、容器搬入コンベヤが容器を搬入する方向が平行であり、移送手段が、複数の容器が一列に並ぶ方向に交差するシフト方向に沿って複数の容器を移送するように、当該溶着装置を構成した場合、１本の軌道に沿って容器とキャップとを搬送しながら、これらを溶着する従来の技術に比較して、次の利点が得られる。

例えば、当該溶着装置が一度に溶着できる容器とキャップのそれぞれの個数を増減するような仕様変更を行う場合に、移送手段が一度に移送できる容器の個数、容器保持手段が一度に保持できる容器の個数、又はキャップ位置決め手段が一度に保持できるキャップの個数（以下で「シフト個数」と記す。）を幾つに増やしても、容器搬入コンベヤとトレーコンベヤとの間、キャップ搬入コンベヤとトレーコンベヤとの間、キャップ搬入コンベヤと容器保持手段との間、又はトレーコンベヤとキャップ位置決め手段との間の距離を広げなくて済むので、当該溶着装置の小型化に有利である。

しかも、容器搬入コンベヤと容器保持手段との間、及びキャップ位置決め手段とキャップ搬入コンベヤとの間には、作業員が進入し、又は手等を差込める余地を確保できるので、当該溶着装置の清掃やメンテナンスを容易に行うことができる。また、移送手段の動作の邪魔にならない箇所であれば、例えば、容器搬入コンベヤの側部に、容器の状態を監視するセンサ類を自由に取付けることができる。

更に、当該溶着装置は、例えば生産量を増大するために、容器搬入コンベヤ、及びキャップ搬入コンベヤがそれぞれ容器とキャップとを搬入する速度を高くする必要が生じた場合、或いは、生産量を減少するために、容器搬入コンベヤ、及びキャップ搬入コンベヤがそれぞれ容器とキャップとを搬入する速度を低くする必要が生じた場合でも、加熱手段の発熱温度を調整する手間が不要であり、また加熱手段が容器及びキャップの溶融に費やす時間を変更しなくて済むといる利点がある。

本発明に係る溶着装置を図面を参照しながら説明する。特に断らない限り、溶着装置の総ての動作部は、それぞれ周知の駆動源、案内手段、又は送り手段に基づいて動作するものとし、これらの手段についての図示又は説明は省略する。

例えば、駆動源として、モータ、エアシリンダ、又は油圧シリンダ等を適用できる。案内手段として、スライドレールに動作部を滑動自在に係合させて成る滑り対遇を適用できる。送り手段として、送りねじにボールナットを螺合させて成る回り対遇の一方を動作部に接続し、回り対遇の他方をモータを用いて回転又は停止させることにより、動作部を変位させ、又は所望の位置に停止させる機構を適用できる。

図１は、溶着装置１の概略図である。同図には、容器搬入コンベヤ２と、矢印ｙ１，ｙ２方向へ移動できる移送手段３と、容器保持手段４と、矢印ｘ１方向へ駆動するキャップ搬入コンベヤ５と、矢印ｘ２方向へ駆動する空トレー搬出コンベヤ６と、矢印ｘ２で指した方向へ駆動する製品搬出コンベヤ７と、加熱手段８とが表れている。

以下で、矢印ｘ１，ｘ２に交差する矢印ｙ１，ｙ２で指した水平方向を「シフト方向」と定める。図２の矢印ｚ１，ｚ２は、それぞれ鉛直方向を指している。これらの矢印が指す方向は総ての図面で一貫している。

図２は、図１のＸ−Ｘ断面として容器搬入コンベヤ２、及び移送手段３を示している。容器搬入コンベヤ２は、ボトル形の容器Ｐ１をそのボトルネックＰ１１（頚部）を下向きにした倒立姿勢で移送手段３の近傍まで搬入するものである。同図には、容器搬入コンベヤ２の両側に容器Ｐ１が１個ずつ表れているが、複数の容器Ｐ１が互いに等しい間隔を開けて矢印ｘ１，ｘ２方向へ一列に並んでいる。図３は、図１の矢印Ｙ方向から移送手段３を見た側面図であり、上記のように一列に並んだ複数の容器Ｐ１が表れている。

ここで、「複数」とは２個以上を意味するが、本実施例ではシフト個数が１８個であるとし、以下の説明で「複数」と記した場合、図示の有無に関わらずシフト個数に相当する個数の同一要素が矢印ｘ１，ｘ２方向へ一列に並んでいることを意味する。また、矢印ｘ１，ｘ２方向へ一列に並ぶ容器Ｐ１同士の間隔を、以下で「所定ピッチ」と称する。

図２に示すように、容器搬入コンベヤ２によって搬入される個々の容器Ｐ１は、スライダ２１に各々支持され、更にスライダ２１が、溶着装置１のメインフレーム９に固定されたスライドレール２２に滑動自在に係合している。スライダ２１は、スライドレール２２をその両側から挟む一対のローラ２３と、個々の容器Ｐ１を着脱自在に掛止めできるハンガー２４とを備える。メインフレーム９は、溶着装置１の構成部材を固定又は支持するための構造物である。

図３に示すように、移送手段３は、一対のガイドレール３１に案内される可動フレーム３２に、２体に分割された移送ヘッド３３を昇降自在に取付けたものである。ガイドレール３１は、メインフレーム９に固定され、可動フレーム３２をシフト方向へ案内する。可動フレーム３２は、図に表れていないシフト用駆動源、及び送り手段に基づき、シフト方向へ移動し又は停止する。可動フレーム３２には、移送ヘッド３３の昇降動作を担う昇降用駆動源３４、及び案内手段３５を介して移送ヘッド３３が取付けられている。

移送ヘッド３３は複数の挟持手段３６を備える。個々の挟持手段３６は、互いに開閉するＬ字形の挟持爪３７を対にして下方へ延出している。これら一対の挟持爪３７は、その根元を支点に挟持手段３６の本体に回動自在に支持され、挟持手段３６の本体に内装された駆動源の動作に従って、図示の通り倒立した容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２を挟み込むよう閉じた姿勢、又は図中で絞り部Ｐ１２の左右へ開く姿勢となる。

図４に示すように、容器保持手段４は、空トレー搬出コンベヤ６の上方に配置され、メインフレーム９に支持されている。図５（ａ）は、一対の爪から成る容器ホルダ４１を表している。複数の容器ホルダ４１が図４に示す容器保持手段４を構成している。個々の容器ホルダ４１は、本体筐部４２に内装された駆動源の動作に従って、図５（ａ）に示す通り互いに先端を開く方向へピン４３を支点に回動し、又は互いに先端を閉じる方向へ回動できる。容器ホルダ４１の先端の内方には、一対を成す半円形の凹部４４が形成されている。

図５（ｂ）は、容器ホルダ４１の先端付近を破断することにより、容器ホルダ４１の下側に延出したスタビライザ１０を表している。個々の容器ホルダ４１の真下には、スタビライザ１０が１個ずつ配置されており、複数のスタビライザ１０が図４に示すキャップ位置決め手段１１を構成している。個々のスタビライザ１０は、容器ホルダ４１と一体に動作する一対の爪から成り、半円形の案内部１０１を対にして形成している。容器ホルダ４１が開いたとき、これに伴なってスタビライザ１０も開くことになる。また、容器ホルダ４１が閉じたとき、これに伴なってスタビライザ１０も閉じるが、スタビライザ１０の案内部１０１同士の間に、円形の隙間１０２を確保できる。隙間１０２の直径は、キャップＰ２をその下方から嵌入できる大きさである。

図６は、容器Ｐ１とキャップＰ２を溶着して得られる製品Ｐを示している。容器Ｐ１及びキャップＰ２の形状、材質、又は用途については、何ら限定する必要はないが、絞り部Ｐ１２、ボトルネックＰ１１、及びキャップＰ２を水平面で破断した断面の形状は、それぞれ円形であることが好ましい。容器Ｐ１のボトルネックＰ１１と軟体側の端部には、別のキャップＰ１３が設けられている。容器Ｐ１は、予め内容液が注入され口部Ｐ１４を封止されている。口部Ｐ１４は、キャップＰ２に内装した針等で内容液を使用する直前に開封される。口部Ｐ１４の周縁にはフランジＰ１５が形成されている。また、キャップＰ２の側面には突起Ｐ２１が形成され、細帯状の把手Ｐ２２が突起Ｐ２１に回動自在に係合している。

図１，４に示すように、キャップ搬入コンベヤ５は、メインフレーム９に固定されたコンベヤフレーム５１と、コンベヤフレーム５１の両側を通る一対の無端状チェーン５２と、これら無端状チェーン５２の間に配置された複数のシフト案内テーブル５３と、シフト案内テーブル５３を昇降させるリフター５４と、コンベヤフレーム５１の上端付近で複数のプッシュロッド５５を駆動源に従わせてシフト方向へ進退動させるキャップ移送手段１２とを備える。

一対の無端状チェーン５２は、その上弦に矢印ｘ１，ｘ２方向へ一列に並ぶ多数（１８個以上）のトレー１３を載せることができ、矢印ｘ１方向へ駆動源によって適時に駆動される。図７に示すように、個々のトレー１３は、その上面に１体のキャップＰ２を位置決めできる方形の底板材である。また、矢印ｘ１，ｘ２方向へ一列に並ぶトレー１３同士は互いに隣接し、個々のトレー１３に位置決めされるキャップＰ２同士の間隔は、所定ピッチに等しくなる。リフター５４は、コンベヤフレーム５１の内側に直立姿勢で設けられたエアシリンダを主体とする。シフト案内テーブル５３は、トレー１３を矢印ｙ１方向へ滑動できるよう支持するローラ群５６を枠体５７で軸受けしたものであり、リフター５４の伸縮に従い無端状チェーン５２より低い位置から高い位置まで昇降する。

空トレー搬出コンベヤ６は、図４に示すように、キャップ搬入コンベヤ５に隣接するコンベヤフレーム６１と、コンベヤフレーム６１の両側を通る一対の無端状チェーン６２と、これら無端状チェーン６２の間に配置された昇降テーブル６３と、昇降テーブル６３を昇降させる複数の圧着手段１４とを備える。複数の圧着手段１４は図８に表れている。キャップ搬入コンベヤ５、及び空トレー搬出コンベヤ６のそれぞれの無端状チェーン５２，６２は、互いに同じ高さに設定されている。コンベヤフレーム５１，６１の間には、無端状チェーン５２，６２よりも高い位置で、トレー１３を矢印ｙ１方向へ滑動自在に支持できるローラ群６４が設けられている。

一対の無端状チェーン６２は、その上弦に矢印ｘ１，ｘ２方向へ一列に並ぶ多数のトレー１３を載せることができ、矢印ｘ１方向へ駆動源によって適時に駆動される。圧着手段１４は、その駆動源として図８に示すパルスモータ１４１と作動ロッド１４２とを備え、パルスモータ１４１の回転又は停止に従わせて作動ロッド１４２を昇降させる電動シリンダである。電動シリンダとは、そのシリンダ本体にサーボモータと回り対遇を内装し、回り対遇の一方を作動ロッド１４２に接続し、回り対遇の他方をパルスモータ１４１で回転させることにより、作動ロッド１４２を昇降するものである。昇降テーブル６３は、作動ロッド１４２の上端に固定されている。昇降テーブル６３の状面には、図４に示すトレー１３に設けた位置決め穴１３１に嵌入可能なピン１３２が設けられている。

次に、溶着装置１により容器Ｐ１とキャップＰ２とを溶着する工程について説明する。以下の動作は、既述の構成要素がオペレータの指令、センサ類からの電気信号、又は溶着装置１の制御を担うＣＰＵがアクセスできる記憶媒体に書き込まれたプログラムに基づいて成されるものとする。また、文頭に付した英文字は動作工程を区分する指標である。

Ａ：容器Ｐ１が、図１に示す容器搬入コンベヤ２により、同図の左下の矢印ｘ２方向から搬入され、更に容器Ｐ１は矢印ｘ１方向へ向きを換え、容器搬入コンベヤ２のドットを付した領域まで達する。この時点で、容器搬入コンベヤ２が停止する。

Ｂ：移送手段３の移送ヘッド３３が矢印ｙ１方向へ移動し、図２，３示すように、複数の挟持手段３６の挟持爪３７で、複数の容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２をそれぞれ挟み込んだ後、移送手段３が移送ヘッド３３を矢印ｙ２方向へ移動する。これにより、複数の容器Ｐ１が容器搬入コンベヤ２から同時に離脱し、移送手段３の移送ヘッド３３と共に矢印ｙ２方向へ移動する。

Ｃ：容器保持手段４は、図５（ａ）に示すように、複数の容器ホルダ４１を開いた状態で待機している。そして、移送手段３の移送ヘッド３３が複数の容器Ｐ１と共に更に矢印ｙ２方向へ移動することにより、倒立した容器Ｐ１のボトルネックＰ１１が、開いた容器ホルダ４１の間へ進入する。このボトルネックＰ１１が容器ホルダ４１の凹部４４同士の間まで達したところで、移送ヘッド３３がその移動を停止すると同時に、容器ホルダ４１が閉じることにより、凹部４４同士の隙間４５にボトルネックＰ１１を挟み込むことができる。これにより、図４に示すように、ボトルネックＰ１１を押し潰すことなく、複数の容器Ｐ１をそれぞれ倒立させた姿勢で容器ホルダ４１に保持できる。

上記Ｂの工程で容器搬入コンベヤ２のハンガー２４が容器Ｐ１を掛止めする位置よりも、上記Ｃの工程で容器ホルダ４１が容器Ｐ１を保持する位置を低く設定しても良い。この場合、移送手段３が矢印ｙ２方向へ水平に移動する途中で、移送ヘッド３３と共に容器Ｐ１を矢印ｚ１方向へ下降させる。

Ｄ：図１に示すキャップ搬入コンベヤ５の無端状チェーン５２上に、同図の右側からキャップＰ２を載せたトレー１３が１個ずつ連続的に供給される。これらのトレー１３が、無端状チェーン５２の駆動に従いキャップ搬入コンベヤ５のドットを付した領域まで搬送されたところで、無端状チェーン５２が停止する。図４は、この状態のキャップ搬入コンベヤ５を表している。

Ｅ：図４に示すキャップ搬入コンベヤ５の無端状チェーン５２上にある複数のトレー１３と共に複数のキャップＰ２を、矢印ｘ１，ｘ２方向へ一列に並べたままの状態で、キャップ位置決め手段１１の真下まで移送する。

即ち、上記Ｄの工程で無端状チェーン５２が停止した時点で、図７に示すように複数のトレー１３のそれぞれの真下には、シフト案内テーブル５３が位置することになる。これら複数のシフト案内テーブル５３を、図４に示したリフター５４が伸長することにより同時に押上げると、複数のトレー１３はその下面がローラ群６４より僅かに高くなる位置まで上昇する。

続いて、複数のキャップ移送手段１２がそれぞれのプッシュロッド５５を同時に矢印ｙ１方向へ前進する。これにより、複数のトレー１３は、ローラ群６４の上を矢印ｙ１方向へ滑動し、コンベヤフレーム６１の側部ストッパ６５に突き当たり、そのまま無端状チェーン６２に受け止められる。この時点で無端状チェーン６２は停止している。更に、プッシュロッド５５が矢印ｙ２方向へ後退し、再び図示の位置に復帰する。

上記Ａ〜Ｃの工程と、上記Ｄ，Ｅの工程とは、同時に進行させても良く、或いは、上記Ａ〜Ｃの工程、又は上記Ｄ，Ｅの工程の何れかを先行させても良い。

Ｆ：複数の圧着手段１４が、それぞれの作動ロッド１４２を同時に矢印ｚ２方向へ上昇する。これにより、複数の昇降テーブル６３が押上げられ、これらの昇降テーブル６３と共に複数のトレー１３も上昇する。一方、図５（ｂ）に表したスタビライザ１０は、上記Ｃの工程で容器ホルダ４１の動作に伴なって既に閉じているが、図４に示すように、個々のスタビライザ１０の案内部１０１同士の間には隙間１０２が保たれる。従って、複数のトレー１３と共に上昇した複数のキャップＰ２は、隙間１０２に嵌入し、図９（ａ）に示す状態となるので、スタビライザ１０によって振れることが規制される。この状態で、個々のキャップＰ２は、個々の容器Ｐ１のボトルネックＰ１１にその下方から対向する。

Ｇ：複数の圧着手段１４がそれぞれの作動ロッド１４２の上昇を同時に停止する。この停止の時期は、図９（ａ）に示すように、複数のボトルネックＰ１１と複数のキャップＰ２との間に、所望の間隙１５が残ることを見計らって設定されている。更に、間隙１５に複数の加熱手段８が進入する。これらの加熱手段８によって複数のボトルネックＰ１１と複数のキャップＰ２とは、それぞれの対向する箇所が溶融する。

個々の加熱手段８の要部は、図１０に示すように、矢印ｘ１，ｘ２方向へ延びる支持体８１にＵ字形の板状の電熱線８２を取付け、電気抵抗が比較的高い電熱線８２の細円弧部８３から高熱を放つものである。また、図示を省略しているが、支持体８１は、周知の駆動源、案内手段、及び送り手段に接続されており、電熱線８２は支持体８１と共にシフト方向へ進退し、又は矢印ｚ１，ｚ２方向へ昇降できる。

上記Ｇ以外の工程で、電熱線８２は、加熱手段８を図１に表した枠線内に待機し、空トレー搬出コンベヤ６の無端状チェーン６２よりも低い位置まで降下される。これは、移送手段３が製品Ｐを移送するときの邪魔にならないよう電熱線８２を退避させるためである。上記Ｇの工程で、加熱手段８は、電熱線８２を図９（ａ）の高さまで上昇させた後、電熱線８２を矢印ｙ２方向へ移動させて間隙１５へ進入させる。

Ｈ：図９（ｂ）に示すように、複数の圧着手段１４が、それぞれの作動ロッド１４２を同時に矢印ｚ２方向へ更に上昇する。これにより、複数のトレー１３と共に複数のキャップＰ２が同図（ａ）に示した位置から更に上昇し、複数の容器Ｐ１のそれぞれのボトルネックＰ１１と複数のキャップＰ２とが相対向する複数の箇所同士が互いに圧接する。この状態で数秒の経過を待てば、個々の容器Ｐ１のボトルネックＰ１１に、個々のキャップＰ２がそれぞれ溶着し、図６に示した製品Ｐができる。

Ｉ：複数の圧着手段１４が、それぞれの作動ロッド１４２を同時に矢印ｚ１方向へ下降する。これにより、複数のトレー１３と共に複数のキャップＰ２が図９（ｂ）に示した位置から下降する。そして、昇降テーブル６３が、図４に仮想線で表したように、無端状チェーン６２よりも低い位置まで下降したところで、トレー１３の下面が空トレー搬出コンベヤ６の無端状チェーン６２に受け止められる。この後、無端状チェーン６２が矢印ｘ２方向へ駆動することにより、空になったトレー１３が溶着装置１の外方へ向けて、図１の矢印ｘ２方向へ搬出される。

以上に述べた溶着装置１によれば、上記Ｈの工程で、ボトルネックＰ１１とキャップＰ２とが圧接するときの反力は、容器Ｐ１が直に受けるが、容器ホルダ４１の下面にフランジＰ１５が突き当たる。従って、容器Ｐ１が図９（ｂ）に表した位置から浮上ることはない。

また、上記Ｃの工程で、複数の容器Ｐ１がそれぞれのボトルネックＰ１１を下向きにした姿勢で容器保持手段４に保持される一方、上記Ｆの工程で、キャップＰ２が、キャップ位置決め手段１１によって、複数の容器Ｐ１のボトルネックＰ１１にそれぞれの下方から対向する位置に保持される。この状態で、容器Ｐ１のボトルネックＰ１１は予め封止されているので、容器Ｐ１の内容液はボトルネックＰ１１付近に溜まることになる。

更に、溶着装置１によれば、上記Ｇの工程で、加熱手段８が放つ高熱を、ボトルネックＰ１１付近に溜まった内容液にある程度熱を逃がすことができる。このため、ボトルネックＰ１１の封止が破れるような過度な加熱を避け、ボトルネックＰ１１の表層を良好に溶融することができる。

また、従来の技術として述べたエアシリンダ、又は油圧シリンダ等は出力がやや不安定である。言い換えると、作動ロッドを進退動させる力の大きさが微妙に変動する。そこで、本実施例では、圧着手段１４の駆動源にパルスモータ１４１を適用することで、圧着手段１４の出力の安定化を果たしている。即ち、圧着手段１４の駆動源であるパルスモータ１４１は、入力電圧に比例して駆動力を増減できるので、その入力電圧を調整することにより、既述のように溶融された箇所を互いに圧接させるときの圧力を正確に加減できる。言い換えると、容器Ｐ１にキャップＰ２が押付けられる力を正確に加減できる。

しかも、個々のキャップＰ２がそれぞれ個別のトレー１３に載せられ、個々のトレー１３毎に、その下方に圧着手段１４を１体ずつ設けているので、複数の容器Ｐ１のそれぞれのボトルネックＰ１１に、複数のキャップＰ２を圧接させる過程で、総ての圧着手段１４がトレー１３（キャップＰ２）を押上げる力を、個々のトレー１３（キャップＰ２）毎に調節することができる。このため、個々の容器Ｐ１に個々のキャップＰ２がそれぞれ押付けられる力を均一にする制御が容易である。

次に、上記Ｈの工程で得られた製品Ｐを製品搬出コンベヤ７から搬出させるための構成、及びその工程について説明する。

図１１は、図１のＸ−Ｘ断面として容器搬入コンベヤ２、移送手段３、製品搬出コンベヤ７、及び転回手段１６を示している。製品搬出コンベヤ７は、同図に外形だけを表したベルトコンベヤである。転回手段１６は、製品搬出コンベヤ７の上方に配置され図１の矢印ｘ１，ｘ２方向へ延びる支軸体１６１の上面に、複数の挟掛手段１６２を取付けたものである。支軸体１６１は、その両端をメインフレーム９に、図に表れていない支軸昇降用駆動源、案内手段、及び送り手段を介して接続され、これらに基づき昇降する。更に、転回手段１６は、図に表れていない転回用駆動源に基づき点Ｏを中心に支軸体１６１を回転させることができる。

個々の挟掛手段１６２は、互いに開閉する一対の挟掛爪１６３を備える。図１１には一対の挟掛爪１６３のうち一方だけが表れ、この裏側に他方の挟掛爪１６３が重なっている。一対の挟掛爪１６３は、その根元を支点に挟掛手段１６２の本体に回動自在に支持され、挟掛手段１６２の本体に内装された駆動源の動作に従って、容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２を挟み込むよう閉じた姿勢、又は互いに開く姿勢となるよう動作する。

Ｊ：上記Ｃの工程で既に閉じた複数の容器ホルダ４１が再び開くことにより、図９（ｂ）に示した製品Ｐの容器Ｐ１が解放される。複数の容器Ｐ１は、上記Ｂの工程で既に絞り部Ｐ１２を挟持手段３６の挟持爪３７に挟み込まれているので、複数の製品Ｐは、挟持手段３６から解放された時点で、移送手段３に吊下げられることになる。

Ｋ：移送手段３が移送ヘッド３３を矢印ｙ１方向へ移動する。この時点で、一対の挟掛爪１６３の先端の高さは、上記Ｂの工程で容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２を挟み込んだ挟持手段３６の挟持爪３７よりも僅かに低い位置になるよう設定されている。また、スタビライザ１０は、上記Ｃの工程で容器ホルダ４１の動作に伴なって既に開いており、この状態で製品ＰのキャップＰ２は、スタビライザ１０を矢印ｙ１方向へ通り抜けられる。

一方、図１１に示すように、転回手段１６は一対の挟掛爪１６３を開いた状態で待機する。そして、移送手段３の移送ヘッド３３と共に製品Ｐが矢印ｙ１方向へ移動し、この容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２が一対の挟掛爪１６３の間に進入したところで、移送ヘッド３３の移動が停止すると同時に、転回手段１６が一対の挟掛爪１６３を閉じることにより、一対の挟掛爪１６３の間に容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２を挟み込むことができる。この後、挟持手段３６が一対の挟持爪３７を開いて製品Ｐの容器Ｐ１を解放する。

Ｌ：移送手段３が矢印ｙ１方向への移動を再び開始する。これにより、挟持手段３６の挟持爪３７は、図１１に仮想線で示すように容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２から離脱する。また、上記ＢからＣの工程で、既述のように移送ヘッド３３と共に容器Ｐ１を下降させた場合、図１２に示すように、移送手段３は、矢印ｙ１方向へ移動する途中で、移送ヘッド３３を上昇させる必要がある。

Ｍ：転回手段１６が支軸体１６１を図１２の点Ｏを中心に時計回りに９０°回転させることにより、挟掛手段１６２と共に製品Ｐを横向き姿勢にする。上記Ｋの工程で一対の挟掛爪１６３の間に容器Ｐ１の絞り部Ｐ１２が既に挟み込まれているので、製品Ｐは横向き姿勢のまま挟掛手段１６２に吊下げられることになる。

Ｎ：転回手段１６が支軸体１６１を矢印ｚ１方向へ下降させることにより、図１３に示すように、挟掛手段１６２と共に製品Ｐを下降させて、製品搬出コンベヤ７の上面に製品Ｐを受け止めさせる。そして、挟掛手段１６２が一対の挟掛を再び開いて製品Ｐを解放した後、転回手段１６が支軸体１６１を矢印ｚ２方向へ上昇させることにより、支軸体１６１及び挟掛手段１６２を同図に仮想線で表した位置に復帰させる。製品搬出コンベヤ７に受け止められた製品Ｐは、製品搬出コンベヤ７によって溶着装置１の外方へ向けて、図１の矢印ｘ２方向へ搬出される。溶着装置１は、この工程を実行した後、上記Ａ以降の工程を繰り返すことができる。

以上の説明では、シフト個数を１８個に設定したが、このシフト個数を幾つに増やしても、容器搬入コンベヤ２と空トレー搬出コンベヤ６との間、キャップ搬入コンベヤ５と空トレー搬出コンベヤ６との間、容器保持手段４とキャップ搬入コンベヤ５との間、又は空トレー搬出コンベヤ６とキャップ位置決め手段１１との間の距離を広げなくて済むので、溶着装置１の小型化に有利である。

しかも、容器搬入コンベヤ２と加熱手段８との間、及び空トレー搬出コンベヤ６と製品搬出コンベヤ７との間には、作業員が進入し、又は手等を差込める余地を確保できるので、溶着装置１の清掃やメンテナンスを容易に行うことができる。また、移送手段３の動作の邪魔にならない箇所であれば、例えば、容器搬入コンベヤ２の側部に、容器Ｐ１の状態を監視するセンサ類を自由に取付けることができる。

更に、溶着装置１は、生産量を増減するに際して、加熱手段８の発熱温度を調整する手間を省略でき、また加熱手段８が溶融に費やす時間を変更する手間も省略できる。即ち、容器搬入コンベヤ２、及びキャップ搬入コンベヤ５がそれぞれ容器Ｐ１とキャップＰ２とを搬入する速度を高く設定した場合、その分、シフト個数を増加すれば、一度に溶着できる容器Ｐ１とキャップＰ２の個数を増大して、生産量を増大できる。

反対に、容器搬入コンベヤ２、及びキャップ搬入コンベヤ５がそれぞれ容器Ｐ１とキャップＰ２とを搬入する速度を低く設定した場合、その分、シフト個数を減少すれば、一度に溶着できる容器Ｐ１とキャップＰ２の個数を減少して、生産量を減少できる。或いは、移送手段３、及びキャップ移送手段１２がそれぞれ容器Ｐ１とキャップＰ２とを移送する動作にインターバルを設定するだけで、生産量を減少できる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、又は変形を加えた態様で実施できる。

本発明は、容器とキャップの溶着に限らず、熱溶融できる材質から成る２つの部材を溶着させるのに有益な技術である。

本発明の実施例１に係る溶着装置の平面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した容器搬入コンベヤ、及び移送手段を示す図１のＸ−Ｘ断面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した移送手段を図１の矢印Ｙ方向から見た形態を示す側面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した移送手段、キャップ搬入コンベヤ、及びトレーコンベヤを示す図１のＸ’−Ｘ’断面図。（ａ）は本発明の実施例１に係る溶着装置に適用した容器保持手段の要部を示す側面図、（ｂ）はその一部を破断したキャップ位置決め手段の要部を示す平面図。本発明の実施例１に係る溶着装置により容器とキャップとを溶着して成る製品を一部破断した側面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用したキャップ搬入コンベヤの要部に複数のトレーを重ねた状態を示す平面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した圧着手段を示す図１のＹ’−Ｙ’断面図。（ａ）は本発明の実施例１係る溶着装置に適用した加熱手段が容器とキャップとを溶融する工程を示す側面図、（ｂ）は同装置に適用した圧着手段が容器にキャップを押付ける工程を示す側面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した加熱手段の要部を示す平面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した移送手段が容器保持手段から製品搬出コンベヤまで製品を移送する最初の工程を示す断面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した移送手段が容器保持手段から製品搬出コンベヤまで製品を移送する途中の工程を示す断面図。本発明の実施例１係る溶着装置に適用した移送手段が容器保持手段から製品搬出コンベヤまで製品を移送する最後の工程を示す断面図。従来の容器とキャップとを溶着させる工程の概念を示す側面図。

符号の説明

１：溶着装置
２：容器搬入コンベヤ
３：移送手段
４：容器保持手段
５：キャップ搬入コンベヤ
７：製品搬出コンベヤ
８：加熱手段
１１：キャップ位置決め手段
１２：キャップ移送手段
１４：圧着手段
１４１：パルスモータ
Ｐ１：容器
Ｐ２：キャップ
Ｐ１１：ボトルネック

Claims

封止されボトルネックを有し内容液が注入された容器にキャップを溶着する溶着装置であって、
複数の前記容器を一列に並べて搬入する容器搬入コンベヤと、
前記キャップを一列に並べて搬入するキャップ搬入コンベヤと、
一列に並べられた複数の前記容器を保持する容器保持手段と、
複数の前記容器のボトルネックにそれぞれ対向する位置に、複数の前記キャップを整列させるキャップ位置決め手段と、
前記容器のボトルネックと前記キャップとが相対向する箇所を、それぞれ溶融する加熱手段と、
前記加熱手段に溶融された前記容器と前記キャップとのそれぞれの箇所を圧接させることにより、前記容器のボトルネックに前記キャップを溶着する圧着手段とを備え、
前記容器保持手段が複数の前記容器をそれぞれのボトルネックが下向きになる姿勢にして保持することにより、前記ボトルネックに溜まる内容液に、前記加熱手段が前記ボトルネックと前記キャップとを溶融する熱を逃がすことを特徴とする溶着装置。
前記キャップ搬入コンベヤが、前記キャップを上面に位置決めする複数のトレーと、複数の前記容器が一列に並ぶ方向に交差するシフト方向へ前記複数のトレーを滑動できるよう支持するシフト案内テーブルと、前記トレーを前記シフト方向に押し出すことにより前記トレーに位置決めされたキャップを前記容器のボトルネックに対向する位置に移送するキャップ移送手段とを備え、
複数の前記圧着手段が、複数の前記トレーを個別に上昇させることにより個々の前記トレーに位置決めされたキャップを前記容器のボトルネックに圧接させることを特徴とする請求項１に記載の溶着装置。
複数の前記容器を一列に並べた状態で移送する移送手段と、前記キャップが溶着された前記容器を搬出できる製品搬出コンベヤを備え、前記移送手段が、前記キャップがそれぞれ溶着された複数の前記容器を、前記容器保持手段から前記製品搬出コンベヤまで移送することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶着装置。
複数の前記容器が一列に並ぶ方向に対して、前記容器搬入コンベヤが前記容器を搬入する方向が平行であり、前記移送手段は、前記シフト方向に沿って複数の前記容器を移送することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の溶着装置。
前記圧着手段が、入力電圧に比例して出力を増減できるパルスモータを、前記容器に前記キャップを押付ける駆動源として備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の溶着装置。
複数の前記容器が一列に並ぶ方向に対して、前記キャップ搬入コンベヤが複数の前記キャップを搬入する方向、及び複数の前記キャップが一列に並ぶ方向が平行であり、前記キャップ移送手段は、前記シフト方向に沿って複数の前記キャップを移送することを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の溶着装置。