以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
[包装システム]
図1は、包装システム10の一例を示す斜視図である。
包装システム10は、包装体90を移送しながら所定の包装処理を施す。図示の包装システム10は、回転テーブル31、複数のグリッパーユニット32、印刷装置(図示省略)、開口装置53、投入装置54、液体充填装置55、シール装置11(すなわち第1シール機構57、第2シール機構58及び冷却機構59)、及び放出ユニット60、制御部(図示省略)を備える。包装システム10を構成する各種機器は、制御部の制御下で、包装処理(後述のシール処理を含む)及びその他の処理を適切に実施するように動作する。
回転テーブル31は、その中心軸線を中心に回転方向Drへ間欠的に回転する。回転テーブル31の外周部には、複数のグリッパーユニット32(図示の包装システム10では10個のグリッパーユニット32)が、回転方向Drに関して等間隔に取り付けられている。なおグリッパーユニット32の数は、グリッパーユニット32が間欠的に停止させられる位置(すなわち後述のステーション)の数に等しい。
各グリッパーユニット32は2つのグリッパーを含む。包装体90の両側部がこれらの2つのグリッパーによって把持されることによって、当該包装体90が各グリッパーユニット32によって保持される。各グリッパーユニット32は、回転テーブル31の回転に応じて、複数のステーションにおいて停止され間欠的に配置される。図示の包装システム10では、10個のステーションS1〜S10が、各グリッパーユニット32及び包装体90の移送方向(すなわち回転方向Dr)に関して上流側から下流側に向けて順次設けられている。
第1ステーションS1に配置されたグリッパーユニット32は、処理前の新たな包装体90が袋供給装置51を介して供給され、当該新たな包装体90を保持する。袋供給装置51は、コンベアマガジン12に貯留されている包装体90を一枚ずつ吸着し、吸着した包装体90をコンベアマガジン12から取り出してグリッパーユニット32に受け渡す。
第2ステーションS2に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90は、図示しない印刷装置によって所定の情報が印刷される。第2ステーションS2における印刷方法、印刷タイミング及び印刷情報は限定されない。例えば製造年月日、消費期限、及び製造工場等に関する情報が、印刷装置により包装体90に対して印刷可能である。
第3ステーションS3に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90は、開口装置53によって口部(図2等の符号「94」参照)が開かれる。図示の開口装置53は、当該包装体90の開口状態を保持しつつ、対応の包装体90に追従して第3ステーションS3から第4ステーションS4に移動する。
第4ステーションS4に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90の内側には、投入装置54によって固形状の内容物が投入される。図示の投入装置54はホッパーを具備し、当該ホッパーの下方端部が口部を介して包装体90の内部に挿入され、内容物が投入される。包装体90にホッパーが挿入された後、開口装置53は、当該包装体90から退避し、第3ステーションS3に戻される。
第5ステーションS5に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90は、液体充填装置55によって液状の内容物(すなわち液体)が充填される。図示の液体充填装置55はノズルを具備し、当該ノズルを介して内容物が包装体90の内側に注入される。
第6ステーションS6は空きステーションである。第6ステーションS6に配置された包装体90は、特に処理を受けない。
第7ステーションS7に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90は、第1シール機構57によって第1シール処理が施される。第8ステーションS8に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90は、第2シール機構58によって第2シール処理が施される。第9ステーションS9に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90は、冷却機構59によって冷却処理が施される。第7ステーションS7〜第9ステーションS9において行われる処理の詳細は、後述される。
そして冷却処理後の包装体90(すなわち製品体93)は、第9ステーションS9に配置されている間にグリッパーユニット32の保持から解放される。グリッパーユニット32から解放された製品体93は、放出ユニット60によって案内され、後段に送られる。
第10ステーションS10は、不良を有する包装体90を排出するためのステーションである。図示しない不良検出センサの検出結果から不良を有すると判定された包装体90は、第9ステーションS9においてグリッパーユニット32の保持から解放されず(すなわち放出ユニット60に向けて放出されず)、第10ステーションS10においてグリッパーユニット32の保持から解放されて外部に排出される。
不良検出センサの検出結果は制御部に送られる。制御部は、不良検出センサの検出結果に応じて、グリッパーユニット32及び包装システム10を構成する他のデバイスを制御することが可能である。なお不良検出センサの構成及び設置位置は限定されない。例えば、第1ステーションS1に配置されたグリッパーユニット32によって保持されている包装体90の位置(例えば上方端部位置)を検出する光学センサによって、不良検出センサを構成してもよい。なお不良を有すると判定された包装体90に対しては、制御部の制御下で、第2ステーションS2〜第9ステーションS9で行われる処理がスキップされてもよい。この場合、第10ステーションS10において排出された包装体90を再利用することも可能である。
[シール装置]
上述のように、液体を含む内容物が充填された包装体90の口部をシールする本実施形態のシール装置11は、第1シール機構57、第2シール機構58及び冷却機構59を備える。
内容物の具体的な種類は限定されない。例えば食品や日用品(洗剤等)を内容物とすることができる。一例として、ゆで卵を固形状の内容物とし、食塩水を液状の内容物とすることが可能である。なお本実施形態の内容物は固形物を含むが、包装体90に入れられる内容物に固形物が含まれていなくてもよく、例えば液体のみが内容物に含まれていてもよい。また液体に加え、液体以外の他の形態の物質が内容物に含まれていてもよい。
図2は、第1シール機構57の側方図であり、第1シール機構57によって行われる第1シール処理の前又は後の状態を示す。図3は、第1シール機構57の側方図であり、第1シール機構57によって行われる第1シール処理の最中の状態を示す。図4は、第1シール機構57の平面図である。図5は、第1シール機構57の断面図を示す。図6は、第2シール機構58の断面図を示す。
[第1シール機構]
第1シール機構57は、第1加熱部21及び第2加熱部22を有する。第1加熱部21は、液体(すなわち液状内容物)を内側に保持する包装体90の第1エリアR1を加圧しながら加熱して第1シール処理を行う。第2加熱部22は、第1エリアR1とは異なる包装体90の第2エリアR2を、第1エリアR1とは異なる温度に加熱する。
本実施形態の第1シール機構57は第1進退ユニット35及び第2進退ユニット36を含む。第1進退ユニット35は、制御部の制御下で水平方向D2へ直線的に進退する第1進退シャフト37と、第1進退シャフト37に固定された第1進退ブロック39と、第1進退ブロック39に固定された第1加熱プレート41と、第1加熱プレート41内に少なくとも一部が設けられた第1ヒーター線43と、第1加熱プレート41に取り付けられた弾性部材45と、を有する。第2進退ユニット36は、制御部の制御下で水平方向D2へ直線的に進退する第2進退シャフト38と、第2進退シャフト38に固定された第2進退ブロック40と、第2進退ブロック40に固定された第2加熱プレート42と、第2加熱プレート42内に少なくとも一部が設けられた第2ヒーター線44と、を有する。
第1加熱プレート41及び第2加熱プレート42は伝熱性に優れた金属等の部材により構成され、第1ヒーター線43及び第2ヒーター線44から伝えられる熱により加熱されて、シールに適した温度を有する。第1ヒーター線43の発熱量及び第2ヒーター線44の発熱量は、それぞれ熱源43a、44aによってコントロールされ、互いに同じであってもよいし異なっていてもよい。熱源43a、44aは限定されないが、典型的には第1ヒーター線43及び第2ヒーター線44に電流を流す電源によって構成される。第1加熱プレート41の温度及び第2加熱プレート42の温度は、互いに同じであってもよいし異なっていてもよい。
弾性部材45は、第1加熱プレート41のうち第2加熱プレート42側の端面に取り付けられている。ただし弾性部材45は、第1加熱プレート41のうち第2加熱プレート42に向かって露出される端面の全体は覆わず、当該端面の一部のみを覆う。したがって、弾性部材45及び第1加熱プレート41(後述の「露出端面部41a」)の両者が第2加熱プレート42に向かって露出される。弾性部材45は、第1加熱プレート41に比べ、弾性に富み(すなわちヤング率が小さく)且つ熱伝導率が小さい。弾性部材45を構成する材料は限定されず、例えばシリコーンゴムなどの樹脂によって弾性部材45を形成することが可能である。
第1加熱プレート41及び第2加熱プレート42は、水平方向D2に関して互いに対向した位置に配置される。具体的には、第1加熱プレート41及び弾性部材45によって形成される端面部と、第2加熱プレート42によって形成される端面部とが互いに向かい合っている。第1加熱プレート41及び弾性部材45の各々の第2加熱プレート42側の端面と、第2加熱プレート42の第1加熱プレート41側の端面とは、互いに平行に(本実施形態では鉛直方向と平行な高さ方向D1に)延在する。
第1進退シャフト37及び第2進退シャフト38は、制御部の制御下で水平方向D2に進退するように駆動される。この第1進退シャフト37及び第2進退シャフト38の駆動に応じて、第1進退ユニット35及び第2進退ユニット36は水平方向D2へ進退する。これにより、第2加熱プレート42と、第2加熱プレート42から離れた位置に配置される第1加熱プレート41及び弾性部材45との間に包装体90(特に口部94の近傍部位)を配置したり(図2及び図4参照)、第1加熱プレート41、弾性部材45及び第2加熱プレート42により包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92を押圧して包装体90の第1シール処理を行ったりすることができる(図3及び図5参照)。なお表側壁部91及び裏側壁部92は、相互に向かい合って延在する包装体90の側壁部によって構成される。これらの側壁部のうち一方が表側壁部91を構成し、他方が裏側壁部92を構成する。ただし、これらの側壁部のうちのどちらが表側壁部91であってもよいし、どちらが裏側壁部92であってもよい。
[第1加熱部及び第2加熱部]
上述の構成を有する第1シール機構57において、第1加熱部21は、第1加熱プレート41(特に第2加熱プレート42に向かって露出する端面部(以下、「露出端面部41a」とも称する))及び第2加熱プレート42(特に第1加熱プレート41の露出端面部41aに向かって露出する端面部)を含む加熱機構によって構成される。
このように第1加熱部21は、第1シール処理を行う際に包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92のそれぞれに対向する位置に配置される一対の第1挟み込み加熱部材61を具備する。本実施形態の第1加熱部21は、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して第1エリアR1を挟み込む一対の第1挟み込み加熱部材61として、第1加熱プレート41及び第2加熱プレート42を具備する。ペアを形成する2つの第1挟み込み加熱部材61(すなわち第1加熱プレート41及び第2加熱プレート42)は、制御部の制御下で、グリッパーユニット32に保持された包装体90を間に挟んだ状態で、お互いに近づいたり、お互いから離れたりする。第1シール処理が行われる際、2つの第1挟み込み加熱部材61は、包装体90の口部94の近傍箇所を挟んで加熱する。
一方、第2加熱部22は、第2エリアR2を加熱する際に包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92のそれぞれに対向する位置に配置される一対の第2挟み込み加熱部材62を具備する。本実施形態の第2加熱部22は、弾性部材45(特に第2加熱プレート42に向かって露出する端面部)及び第2加熱プレート42(特に弾性部材45に向かって露出する端面部)を含む加熱機構によって構成される。すなわち本実施形態の第2加熱部22は、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して第2エリアR2を挟み込む一対の第2挟み込み加熱部材62として、弾性部材45及び第2加熱プレート42を具備する。ペアを形成する2つの第2挟み込み加熱部材62(すなわち弾性部材45及び第2加熱プレート42)は、制御部の制御下で、グリッパーユニット32に保持された包装体90を間に挟んだ状態で、お互いに近づいたり、お互いから離れたりする。
そして第1加熱部21は、第2加熱部22によって加熱される第2エリアR2の温度よりも高い温度に、第1エリアR1を加熱して第1シール処理を行う。本実施形態では、第1シール機構57によって包装体90を挟む際、発熱量の異なる第1加熱部21及び第2加熱部22によって包装体90が挟まれる。
図示の第1加熱部21では、第1ヒーター線43からの熱が第1加熱プレート41に伝わって露出端面部41aが加熱され、また第2ヒーター線44から伝わる熱によって第2加熱プレート42が加熱される。一方、第2加熱部22では、第1ヒーター線43から第1加熱プレート41を介して伝わる熱によって弾性部材45が加熱され、また第2ヒーター線44から伝わる熱によって第2加熱プレート42が加熱される。弾性部材45は、第1加熱プレート41に比べて熱を伝えにくいため、第1ヒーター線43からの熱によって加熱されても、第1加熱プレート41(特に露出端面部41a)よりも温度が低くなる。したがって包装体90に第1加熱プレート41の露出端面部41a及び弾性部材45が接触した場合、露出端面部41aが接触する第1エリアR1は、弾性部材45が接触する第2エリアR2よりも高い温度で加熱される。
このように熱伝導率が互いに異なる部材(すなわち第1加熱プレート41の露出端面部41a及び弾性部材45)によって第1加熱部21を構成することによって、簡素な構成で確実に、第1エリアR1の加熱温度と第2エリアR2の加熱温度とを変えることができる。
[第1挟み込み加熱部材及び第2挟み込み加熱部材]
本実施形態では、一対の第1挟み込み加熱部材61のうち包装体90の表側壁部91に対向する部分(すなわち接触する部分)を構成する第1材料は、一対の第2挟み込み加熱部材62のうち包装体90の表側壁部91に対向する部分(すなわち接触する部分)を構成する第2材料とは異なる。より具体的には、第1材料は金属であり、第2材料は樹脂(特にシリコーンゴム等の弾性体)である。
また一対の第1挟み込み加熱部材61のうち包装体90の裏側壁部92に対向する部分(すなわち接触する部分)を形成する第2加熱プレート42を構成する材料は、第1加熱プレート41を構成する材料と同じ第1材料である。
このように、少なくとも一方の第1加熱部材(本実施形態では第1進退ユニット35に含まれる第1加熱プレート41の露出端面部41a及び弾性部材45)の端面(すなわち包装体90の表側壁部91に向かい合う端面)の上部と下部とは、異なる材料(特に熱伝導率及び弾性率が異なる材料)で形成されている。
なお本実施形態では、一対の第1挟み込み加熱部材61により第1エリアR1に対して加えられる圧力は、一対の第2挟み込み加熱部材62により第2エリアR2に加えられる圧力とは異なる。
図示の弾性部材45は、外力が加えられていない状態では、水平方向D2に関して、第1加熱プレート41の露出端面部41aよりも第2加熱プレート42側に突出するように設けられている。したがって、第1加熱プレート41及び弾性部材45が包装体90に向かって進行する際、第1加熱プレート41の露出端面部41aに先立って弾性部材45が包装体90の表側壁部91に接触する。そして弾性部材45は、包装体90を介して第2加熱プレート42により押圧されることによって変形及び/又は圧縮し、第1加熱プレート41の露出端面部41aは、包装体90の表側壁部91に接触して当該表側壁部91を押圧する。この状態で包装体90は弾性部材45、第1加熱プレート41及び第2加熱プレート42によって押圧されながら加熱される。これにより第1エリアR1では、包装体90がシールされて表側壁部91及び裏側壁部92が互いに溶着し、第2エリアR2では、表側壁部91と裏側壁部92との間の液体が蒸発して取り除かれる。
このように第1加熱プレート41の露出端面部41aより弾性部材45が突出していても、弾性部材45は変形及び/又は圧縮することができるため、露出端面部41aは包装体90の表側壁部91に対して適切に接触及び押圧することができる。
[弾性部材]
本実施形態では、弾性部材45(すなわち第2挟み込み加熱部材62)が第1加熱プレート41の露出端面部41a(すなわち第1挟み込み加熱部材61)よりも突出するように設けられているが、これには限定されない。第2挟み込み加熱部材62に対して力が加えられていない状態で、第2挟み込み加熱部材62は第1挟み込み加熱部材61と面一に形成されてもよいし、第1挟み込み加熱部材61が第2挟み込み加熱部材62よりも突出していてもよい。すなわち、包装体90を基準にして相互に同じ側に設けられる第2挟み込み加熱部材62及び第1挟み込み加熱部材61は、包装体90から水平方向D2に同じ距離だけ離れた位置に配置されるように設けられてもよい。また第2挟み込み加熱部材62は、包装体90を基準にして同じ側に設けられる第1挟み込み加熱部材61よりも、包装体90から水平方向D2に遠く離れた位置に配置されるように設けられてもよい。
本実施形態のように、第2挟み込み加熱部材62(弾性部材45)に力が加えられていない状態で第2挟み込み加熱部材62を第1挟み込み加熱部材61(露出端面部41a)よりも突出させるように設けることによって、第2挟み込み加熱部材62間(弾性部材45と第2加熱プレート42との間)で表側壁部91及び裏側壁部92を密着させて押圧することができる。これにより、第2エリアR2において表側壁部91と裏側壁部92との間に存在する水分を加熱蒸発させることができるだけではなく、当該水分を第2エリアR2から物理的に押し出すこともできる。このように加熱蒸発に基づく除去手法及び物理的除去手法を組み合わせることによって、表側壁部91と裏側壁部92との間に存在する水分を効果的に取り除くことができる。なおこの場合、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62を変形及び/又は圧縮させる必要があるため、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62は弾性に富む弾性体によって構成されることが好ましい。
また第2挟み込み加熱部材62(弾性部材45)に力が加えられていない状態で、第2挟み込み加熱部材62及び第1挟み込み加熱部材61(露出端面部41a)の一方が他方よりも突出せず、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62によって包装体90の表側壁部91の露出面と平行な端面(本実施形態では高さ方向D1に延びる端面)を形成することによって、包装体90が第2挟み込み加熱部材62によって過度に押圧されるのを防ぐことができる。この場合にも、表側壁部91と裏側壁部92との間に存在する水分を加熱蒸発させることができるだけではなく、当該水分を第2エリアR2から物理的に押し出すこともできる。なおこの場合、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62を変形及び/又は圧縮させる必要はないため、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62を弾性体によって構成する必要はない。ただし、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62を弾性体により構成することによって、包装体90に対する第2挟み込み加熱部材62の接触が優しくなり、包装体90の損傷を効果的に防ぐことが期待できる。
また第2挟み込み加熱部材62(弾性部材45)に力が加えられていない状態で、第1挟み込み加熱部材61(露出端面部41a)が第2挟み込み加熱部材62よりも突出することによって、一対の第2挟み込み加熱部材62によって包装体90が過度に加熱されることを防ぐことができる。なおこの場合、一対の第1挟み込み加熱部材61によって包装体90が挟まれている状態で、一対の第2挟み込み加熱部材62は包装体90に接触していてもよいし、包装体90に接触していなくてもよい。またこの場合、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62を変形及び/又は圧縮させる必要はないため、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62を弾性に富む弾性体によって構成する必要はない。
また本実施形態では、一方側においてのみ、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62が互いに異なる材料によって構成されているが、これには限定されない。すなわち両方の側において、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62が互いに異なる材料によって構成されてもよい。
[第1エリア及び第2エリア]
第1エリアR1及び第2エリアR2は、高さ方向D1(第1方向)に関する位置が互いに異なっており、且つ、それぞれ高さ方向D1とは異なる方向である水平方向(第2方向)に延びる。
第1エリアR1の高さ方向D1に関する幅は限定されない。本実施形態の第1エリアR1の高さ方向D1に関する幅は、第2エリアR2の高さ方向D1に関する幅よりも小さく、第3エリアR3の高さ方向D1に関する幅よりも小さい。したがって、包装体90に対する第1挟み込み加熱部材61の接触面積は、包装体90に対する第2挟み込み加熱部材62の接触面積よりも小さく、また包装体90に対する第3挟み込み加熱部材63の接触面積よりも小さい。
なお第2エリアR2は、第1エリアR1と隣り合っていてもよいし、高さ方向D1に関して第1エリアR1から離れていてもよい。
このように包装体90のうちの幅の狭い範囲を第1加熱部21(第1挟み込み加熱部材61)がシールすることによって、第1シール処理においていわゆる線シールを形成することが可能である。特に、少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62を弾性体によって形成する場合や、第2挟み込み加熱部材62に力が加えられていない状態で第1挟み込み加熱部材61が第2挟み込み加熱部材62よりも突出している場合には、包装体90に対する第1挟み込み加熱部材61の接触圧を効果的に高めることができ、高精度な線シールを作り出すことができる。
[第2シール機構]
第2シール機構58は、第1シール機構57によって第1シール処理が行われた後に、包装体90のうち第2エリアR2と少なくとも部分的に同じエリアである第3エリアR3(図6参照)を加圧しながら加熱して第2シール処理を行う。上述のように、第2エリアR2からは第1シール機構57(特に第2加熱部22)によって水分が除去されているので、第2シール機構58は、水滴による影響が低減された状態で包装体90を加圧及び加熱し、第2シール処理を精度良く行うことができる。
本実施形態の第2シール機構58は、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して第3エリアR3を挟み込む一対の第3挟み込み加熱部材63を具備する。
より具体的には、第2シール機構58は一対の進退ユニットを具備する。一方の進退ユニットは、図示しない進退シャフト及び進退ブロックと、進退ブロックに固定された第3加熱プレート46と、第3加熱プレート46内に少なくとも一部が設けられた第3ヒーター線48と、を有する。他方の進退ユニットは、図示しない進退シャフト及び進退ブロックと、進退ブロックに固定された第4加熱プレート47と、第4加熱プレート47内に少なくとも一部が設けられた第4ヒーター線49と、を有する。なお第2シール機構58の進退ユニットは、上述の第1シール機構57の第1進退ユニット35及び第2進退ユニット36と同様の構成及び機構を有する。例えば第2シール機構58の進退ユニット及び進退ブロック(図示省略)は、第1シール機構57の第1進退シャフト37、第2進退シャフト38、第1進退ブロック39及び第2進退ブロック40と同じ構成を有する。
また第3加熱プレート46及び第4加熱プレート47は、上述の第1シール機構57の第2加熱プレート42と同じ構成を有することができ、第2加熱プレート42と同じ材料によって構成されてもよい。本実施形態では、一対の第3挟み込み加熱部材63のうち包装体90の表側壁部91に接触する部分を構成する材料(すなわち第3加熱プレート46)及び包装体90の裏側壁部92に接触する部分を構成する材料(すなわち第4加熱プレート47)は、同じ材料で構成され、熱伝導性に優れた金属である。したがって第3ヒーター線48からの熱によって第3加熱プレート46が加熱され、第4ヒーター線49からの熱によって第4加熱プレート47が加熱される。
上述の構成を有する第2シール機構58において、制御部の制御下で進退シャフトが水平方向D2に進退駆動され、第3挟み込み加熱部材63(すなわち第3加熱プレート46及び第4加熱プレート47)は、グリッパーユニット32に保持された包装体90を間に挟んだ状態で、お互いに近づいたり、お互いから離れたりする。したがって、包装体90が一対の第3挟み込み加熱部材63によって加圧されながら加熱されることで、第3エリアR3において表側壁部91及び裏側壁部92が溶着し、第2シール処理が行われる。
[第3エリア]
第3エリアR3の位置及び大きさは特に限定されない。本実施形態では、第3エリアR3の面積は第1エリアR1の面積よりも大きい(第3エリアの面積>第1エリアの面積)。また第3エリアR3の面積は、第1エリアR1の面積及び第2エリアR2の面積の合計以下である(第3エリアの面積≦第1エリアの面積+第2エリアの面積)。ただし第3エリアR3の面積は、第1エリアR1の面積及び第2エリアR2の面積の合計よりも大きくてもよい(第3エリアの面積>第1エリアの面積+第2エリアの面積)。また第3エリアR3は、第1エリアR1の一部又は全部を含んでいてもよいし、第1エリアR1を含んでいなくてもよい。また第3エリアR3は、第1エリアR1と隣接していてもよいし、第1エリアR1から離れていてもよい。
[冷却機構]
図1に示す冷却機構59は、第2シール機構58によって第2シール処理が行われた後に、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して包装体90を挟み込んで包装体90を冷却する一対の冷却部材64を具備する。
冷却部材64及び冷却部材64を駆動する機構の具体的な構成は限定されない。本実施形態の冷却部材64を駆動する機構の図示は省略するが、一例として、第2シール機構58の第3挟み込み加熱部材63を駆動する機構と同様の構成によって、冷却部材64を駆動する機構を実現することが可能である。
したがって、制御部の制御下で、一対の冷却部材64は、グリッパーユニット32に保持された包装体90を間に挟んだ状態で、お互いに近づいたり、お互いから離れたりする。包装体90が一対の冷却部材64によって加圧されながら冷却されることで、包装体90の冷却処理が行われる。
なお包装体90のうち、一対の冷却部材64によって挟まれるエリアは特に限定されない。ただし、第1エリアR1及び第3エリアR3を部分的に又は全体的に含むエリアが、一対の冷却部材64によって挟まれることが好ましい。
[処理の流れ]
次に、第1ステーションS1〜第10ステーションS10(特に第7ステーションS7〜第9ステーションS9)における処理の流れについて概説する。
包装体90は、第1ステーションS1においてグリッパーユニット32により保持され、吊り下げ状態で後段のステーションに順次配置され、印刷処理(第2ステーションS2)、開口処理(第3ステーションS3)及び内容物充填処理(第4ステーションS4及び第5ステーションS5)が行われる。
そして、内容物が充填された包装体90が第7ステーションS7に配置され、第1シール機構57(特に第1加熱部21の一対の第1挟み込み加熱部材61)によって線状にシールされる(第1シール処理)。この際、第1シール機構57(特に第2加熱部22の一対の第2挟み込み加熱部材62)によって、包装体90の第2エリアR2の表側壁部91及び/又は裏側壁部92に付着している水分が取り除かれる。
そして、包装体90は第8ステーションS8に配置され、第2シール機構58(特に第3挟み込み加熱部材63)によってベタ状にシールされる(第2シール処理)。
そして、包装体90は第9ステーションS9に配置され、冷却機構59の冷却部材64によって冷却される(冷却処理)。
そして、冷却処理後に包装体90(すなわち製品体93)は、第9ステーションS9においてグリッパーユニット32の保持から解放され、放出ユニット60を介して機外へ放出される。なお不良を有すると判定された包装体90は、第9ステーションS9ではグリッパーユニット32の保持から解放されず、第10ステーションS10に搬送され、第10ステーションS10においてグリッパーユニット32の保持から解放される。
以上説明したように本実施形態のシール装置11は、液体を内側に保持する包装体90の第1エリアR1を加圧しながら加熱して第1シール処理を行う第1加熱部21と、第1エリアR1とは異なる包装体90の第2エリアR2を、第1エリアR1とは異なる温度に加熱する第2加熱部22と、を有する第1シール機構57と、第1シール処理が行われた後に、包装体のうち第2エリアR2と少なくとも部分的に同じエリアである第3エリアR3を加圧しながら加熱して第2シール処理を行う第2シール機構58と、を備える。
特に第1加熱部21は、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して第1エリアR1を挟み込む一対の第1挟み込み加熱部材61を具備し、第2加熱部22は、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して第2エリアR2を挟み込む一対の第2挟み込み加熱部材62を具備し、一対の第1挟み込み加熱部材61のうち包装体90の表側壁部91に接触する部分を構成する第1材料は、一対の第2挟み込み加熱部材62のうち包装体90の表側壁部91に接触する部分を構成する第2材料とは異なる。また、一対の第1挟み込み加熱部材61により第1エリアR1に対して加えられる圧力は、一対の第2挟み込み加熱部材62により第2エリアR2に加えられる圧力とは異なる。さらに、第1加熱部21は、第2加熱部22によって加熱される第2エリアR2の温度よりも高い温度に、第1エリアR1を加熱して第1シール処理を行う。
このように第1加熱部21とは別個に第2加熱部22が設けられるため、線シール部の熱量や圧力の影響を受けることなく(或いはそのような影響が低減された状態で)、線シール部よりも上方のエリアに付与される熱量及び/又は圧力を調整することが可能である。これにより、包装体90を確実にシールすることができ、シール処理後の包装体90の美観を保つことができる。
一般に、水滴が残った状態でシールするとシール面に気泡が発生する。一方、本実施形態によれば、第1シール機構57(すなわち第1加熱部21及び第2加熱部22)によって包装体90に付着した水分を除去した後に第2シール機構58によって包装体90がベタ状にシールされるため、そのような気泡の発生を効果的に抑制することができる。なお、そのような気泡は、包装体90のシール予定部の近くまで液状の内容物が包装体90に充填される場合に発生しやすい。したがって本実施形態のシール装置11は、包装体90に多量の液状内容物が充填される場合に特に有効である。
また、第1エリアR1及び第2エリアR2は、第1方向に関する位置が互いに異なっており、且つ、それぞれ第1方向とは異なる方向である第2方向に延び、第1エリアR1の第1方向に関する幅は、第3エリアR3の第1方向に関する幅よりも小さい。このように第1加熱部21によって行われる第1シール処理では、包装体90の比較的狭い範囲が線状にシールされるため、適切な圧力によって包装体90を押圧しつつ所望のシール強度を確保することができる。このように第1加熱部21によって包装体90に付与されるシール(線シール)は上下方向の幅が狭いため、第1エリアR1に多少の水分が存在していても、第1加熱部21は第1エリアR1に対して適切なシールを付与することができる。
また第1材料は金属であり、第2材料は樹脂である。通常は、樹脂は金属よりも熱伝導率が低い。そのため少なくとも一方の第2挟み込み加熱部材62において樹脂を使用することで、包装体90の加熱温度を調整することができる。また当該樹脂の厚みを変更することで、包装体90に対して第2挟み込み加熱部材62を第1挟み込み加熱部材61よりも突出させたり、包装体90に対して第2挟み込み加熱部材62を第1挟み込み加熱部材61よりも引っ込めたり、第2挟み込み加熱部材62及び第1挟み込み加熱部材61によって平面を形成したりすることができる。これにより、第1加熱部21の第1挟み込み加熱部材61が包装体90に接触した際に、第2加熱部22の第2挟み込み加熱部材62によって包装体90に付与される圧力を調整することができる。
なお第2挟み込み加熱部材62を構成する樹脂が第1挟み込み加熱部材61に対して貼り付けられて設けられる場合、当該樹脂を簡単に交換することが可能である。このように第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62を別体によって構成することによって、第2挟み込み加熱部材62を容易に交換することが可能である。一方、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62が一体部材によって構成されている場合には、第2挟み込み加熱部材62のみを交換することができない。そのような場合に第2挟み込み加熱部材62を交換するには、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62の全体を交換する必要があり、交換後には第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62の調整が必要になる。例えば、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62の包装体90に対する接触状態は、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62の傾きによって変わる。第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62の下部が包装体90に向かって突出するように傾いている場合、当該下部のみが包装体90に対して強く押圧され、上部が包装体90に接触しない或いは殆ど接触しない等の不具合が発生する。
このように、第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62をシール装置11から取り外し、別の第1挟み込み加熱部材61及び第2挟み込み加熱部材62をシール装置11に取り付ける場合、傾き等の調整作業には高度な精度が必要とされる。特に、金属のように殆ど変形しない材料によって第1挟み込み加熱部材61及び/又は第2挟み込み加熱部材62が構成される場合、そのような調整作業は高度な厳密さが要求される。一方、金属に比べて多少の変形及び圧縮が可能な樹脂(特に弾性体)は、シール装置11に取り付けられた後に、使用に応じて多少の変形及び圧縮が可能であるため、調整作業が比較的容易である。そのため第2挟み込み加熱部材62として樹脂を用いることで、第2挟み込み加熱部材62は包装体90に対して均一な圧力及び熱を容易に与えることができる。このように包装体90のシール範囲内における加圧力差及び加熱量差を抑えることで、シールの状態にムラが発生せず、シール箇所の良好な外観を確保することができる。
また、第2材料は弾性体である。このように第2挟み込み加熱部材62として弾性体を用いることで、第2挟み込み加熱部材62が第1挟み込み加熱部材61よりも突出している場合であっても、第2挟み込み加熱部材62が変形し、第1挟み込み加熱部材61は包装体90に接触して第1シール処理を適切に行うことができる。なお第2挟み込み加熱部材62が非常に硬い材料によって構成される場合、第2挟み込み加熱部材62を包装体90に向けて第1挟み込み加熱部材61から突出させることは好ましくない。この場合、第1挟み込み加熱部材61が包装体90に対して十分に接触及び押圧することができず、第1シール処理が適切に行われないおそれがある。
また第2挟み込み加熱部材62として樹脂製の弾性体を用いることで、第2挟み込み加熱部材62の温度を第1挟み込み加熱部材61の温度よりも低く設定することが容易である。また第2挟み込み加熱部材62として弾性体を用いることで、第1挟み込み加熱部材61からの第2挟み込み加熱部材62の突出量を厳密に調整しなくても、第2挟み込み加熱部材62を包装体90に対して直接的に接触させることが容易である。これにより、包装体90の第2エリアR2に付着した水分を、第2挟み込み加熱部材62によって物理的に効率的に取り除くことができる。
また、一対の第1挟み込み加熱部材61のうち包装体90の裏側壁部92に接触する部分を構成する材料は、第1材料である。さらに、第2シール機構58は、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して第3エリアR3を挟み込む一対の第3挟み込み加熱部材63を具備し、一対の第3挟み込み加熱部材63のうち包装体90の表側壁部91に接触する部分を構成する材料及び包装体90の裏側壁部92に接触する部分を構成する材料は、同じ金属材料である。このように一対の第1挟み込み加熱部材61を相互に同じ材料で構成したり、一対の第3挟み込み加熱部材63を相互に同じ材料で構成したりすることで、温度管理が容易である。
また本実施形態のシール装置11は、第2シール処理が行われた後に、包装体90の表側壁部91及び裏側壁部92に接触して包装体90を挟み込んで包装体90を冷却する一対の冷却部材64を具備する冷却機構59を更に備える。加熱シール後に冷却処理を行うことで、シールの美観及びシールの信頼性を向上させることができる。
[変形例]
本発明は、上述の実施形態及び変形例には限定されない。例えば、上述の実施形態及び変形例の各要素に各種の変形が加えられてもよい。
例えば弾性部材45は、樹脂以外の部材によって構成されてもよい。また第2加熱部22(第2挟み込み加熱部材62)は任意の材料で作られてもよく、例えば断熱性に優れた部材によって構成されてもよい。
また本実施形態の一方側の第1加熱部21を構成する部分(すなわち露出端面部41a)は、第1ヒーター線43からの熱を伝達する部分(すなわち第1加熱プレート41)と一体的に設けられているが、これらの部分が互いに別の部材によって構成されてもよい。したがって一方側の第1加熱部21を構成する部分が、第1ヒーター線43からの熱を伝達する部分とは異なる材料によって構成されていてもよい。また本実施形態の他方側の第1加熱部21及び第2加熱部22を構成する部分は、第2ヒーター線44からの熱を伝達する部分(すなわち第2加熱プレート42)と一体的に設けられているが、これらの部分が互いに別の部材によって構成されてもよい。したがって他方側の第1加熱部21を構成する部分が、第2ヒーター線44からの熱を伝達する部分とは異なる材料によって構成されていてもよい。また第1加熱部21を構成する部分及び/又は第2加熱部22を構成する部分は、自ら発熱する構成を有していてもよい。
また、上述の構成要素及び/又は方法以外の構成要素及び/又は方法を含む形態も、本発明の実施形態に含まれる。また、上述の構成要素及び/又は方法のうちの一部の要素が含まれない形態も、本発明の実施形態に含まれる。また、本発明のある実施形態に含まれる一部の構成要素及び/又は方法と、本発明の他の実施形態に含まれる一部の構成要素及び/又は方法とを含む形態も、本発明の実施形態に含まれる。したがって、上述の実施形態及び変形例、及び上述以外の本発明の実施形態の各々に含まれる構成要素及び/又は方法同士が組み合わされてもよく、そのような組み合わせに係る形態も本発明の実施形態に含まれる。また、本発明によって奏される効果も上述の効果に限定されず、各実施形態の具体的な構成に応じた特有の効果も発揮されうる。このように、本発明の技術的思想及び趣旨を逸脱しない範囲で、特許請求の範囲、明細書、要約書及び図面に記載される各要素に対して種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。