JPH11240514A - 包装容器のシール装置 - Google Patents

包装容器のシール装置

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JPH11240514A
JPH11240514A JP4555798A JP4555798A JPH11240514A JP H11240514 A JPH11240514 A JP H11240514A JP 4555798 A JP4555798 A JP 4555798A JP 4555798 A JP4555798 A JP 4555798A JP H11240514 A JPH11240514 A JP H11240514A
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JP
Japan
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packaging material
horn
packaging container
sealing
packaging
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JP4555798A
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English (en)
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Masamichi Kaneko
正道 金子
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Nihon Tetra Pak KK
Original Assignee
Nihon Tetra Pak KK
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Publication date
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Priority to EP99908532A priority patent/EP1163158A4/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】シール不良が発生するのを防止することができ
るようにする。 【構成】超音波を発生させる発振器と、前記超音波によ
って振動させられるホーン35と、該ホーン35と対向
させて配設されたアンビル23とを有するとともに、該
アンビル23は包材のシール部分の形状に対応させて変
形させて変形自在にされた当接部を備える。この場合、
前記当接部の上面は、包材のシール部分によって大きな
力で押さえられると、シール部分の形状に対応して変形
する。したがって、シール部分におけるシール圧が一定
になるので、ホーン35の振動を十分に包材に伝達する
ことができる。その結果、熱を十分に発生させることが
でき、シール不良が発生するのを防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、包装容器のシール
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、牛乳、清涼飲料等の液体食品を収
容する包装容器は、包材を所定の形状に加工することに
よって製造される。そして、屋根状の頂部を有するゲー
ブルトップ型の包装容器を製造する場合、あらかじめ所
定の形状に裁断され、胴張りされたカートンブランクス
を、角筒状のカートンに成形してスパウトを取り付け、
その後マンドレルによってボトムをシールして有底のカ
ートンとし、該有底のカートン内に上方から液体食品を
充填(てん)するようにしている。
【0003】なお、液体食品が充填されると、前記有底
のカートンの頂部が所定の折り目に沿って折り曲げられ
てシールされる。また、ブリック型の包装容器を製造す
る場合は、ウェブ状の包材を連続するチューブ状の包材
とし、該チューブ状の包材に液体食品を充填しながら所
定の間隔ごとに前記包材をシールし、切断して箱形に成
形するようにしている。
【0004】なお、いずれの場合も、包材として、紙基
材の両面に熱可塑性の樹脂を被覆したもの、又は、紙基
材の一方の面にガスバリヤ層を形成した後、熱可塑性の
樹脂を被覆したものが使用される。ところで、前記各包
装容器を形成するために、シール装置によって包材がシ
ールされるようになっているが、シール方法には、イン
パルスシール法、熱風シール法、高周波シール法等があ
る。
【0005】前記インパルスシール法においては、前記
紙基材を介して樹脂に熱を伝達するようになっているの
で、紙基材の含水率によって熱伝達性が異なる。したが
って、包材の製造ロット、保管条件の違い等によって充
填機においてシール条件を変更しなければならないの
で、作業が煩わしいだけでなく、安定して包装容器を形
成することができない。
【0006】また、熱風シール法においては、熱風を樹
脂の所定の箇所に吹き付けるようになっているが、熱風
によって樹脂を間接的に加熱することになるので、樹脂
の温度を精度良く制御することができず、シールの信頼
性が低下してしまう。そして、高周波シール法において
は、高周波を利用して熱を発生させるようになっている
ので、ガスバリヤ層としてアルミ箔(はく)を使用する
ことが不可欠になり、包材のコストが高くなってしま
う。
【0007】そこで、発振器によって発生させられた超
音波を伝達してホーンを振動させ、該振動によって樹脂
を加熱するようにした超音波シール法が提供されてい
る。この場合、紙基材の含水率に関係なく樹脂を溶融さ
せることができるので、包材の製造ロット、保管条件の
違い等によって充填機においてシール条件を変更する必
要がなく、作業を簡素化することができるだけでなく、
安定して包装容器を形成することができる。
【0008】また、樹脂を直接的に加熱することになる
ので、樹脂の温度を精度良く制御することができ、シー
ルの信頼性を向上させることができる。さらに、ガスバ
リヤ層を形成する必要がないので、包材のコストを低く
することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の超音波シール法においては、包材のシール部分に均
一にホーンを押し当てる必要がある。ところが、包装容
器を形成する場合、シールが二方向に交差する部分、す
なわち、交差部分と、シールが交差しない部分、すなわ
ち、非交差部分とが形成され、前記交差部分においては
重ねられた包材の数が多くなり、前記非交差部分におい
ては、その分シール圧が低くなってしまう。したがっ
て、ホーンの振動を十分に包材に伝達することができな
くなるので、熱を十分に発生させることができず、シー
ル不良が生じてしまう。
【0010】本発明は、前記従来の包装容器のシール装
置の問題点を解決して、シール不良が発生するのを防止
することができる包装容器のシール装置を提供すること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の包
装容器のシール装置においては、超音波を発生させる発
振器と、前記超音波によって振動させられるホーンと、
該ホーンと対向させて配設されたアンビルとを有すると
ともに、該アンビルは包材のシール部分の形状に対応さ
せて変形させて変形自在にされた当接部を備える。
【0012】本発明の他の包装容器のシール装置におい
ては、さらに、前記当接部は、互いに摺(しゅう)動自
在に配設された複数の板材から成る。本発明の更に他の
包装容器のシール装置においては、さらに、前記板材は
電磁石の動作によって選択的に摺動が規制される。本発
明の更に他の包装容器のシール装置においては、さら
に、前記板材は、強磁性体から成り、電磁石の動作によ
って選択的に吸引される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
実施の形態における包装容器のシール装置の正面図、図
2は本発明の実施の形態における包装容器のシール装置
の側面図である。図において、31は超音波シーラであ
り、該超音波シーラ31は、図示されないブラケットを
介してシール装置本体によって支持され、図示されない
エアシリンダ等によって進退 (図1における上下方向に
移動)させられる。
【0014】前記超音波シーラ31は、ホーン35及び
駆動部36を備え、該駆動部36は図示されない発振
器、ブースタ等から成る。前記発振器によって発生させ
られた超音波は、ブースタによって増幅され、ホーン3
5に伝達される。該ホーン35は、駆動部36に接続さ
れた角筒状部21及び該角筒状部21と一体に形成され
た収斂(れん)部22から成り、該収斂部22は先端
(図2における下端)に近いほど扁平(へんぺい)な形
状を有する。したがって、前記ホーン35に伝達された
超音波は、収斂部22においてエネルギーが集中させら
れて先端に伝達される。
【0015】そして、前記ホーン35と対向させてアン
ビル23が配設される。前記ホーン35は、前進位置
(図1における下方位置)において図示されない包材の
シール部分をアンビル23に押し当てて加圧し、シール
部分に振動を伝達して包材の樹脂同士を溶着させる。な
お、前記包材は紙基材の両側に樹脂を被覆することによ
って形成される。
【0016】このように、超音波によって樹脂を加熱し
溶融させるようになっているので、紙基材の含水率に関
係なく樹脂を溶融させることができる。したがって、包
材の製造ロット、保管条件の違い等によって図示されな
い充填機においてシール条件を変更する必要がなく、安
定して包装容器を形成することができる。また、包材を
直接的に加熱することになるので、包材の温度を精度良
く制御することができ、シールの信頼性を向上させるこ
とができる。
【0017】さらに、ガスバリヤ層を形成する必要がな
いので、包材のコストを低くすることができる。なお、
前記アンビル23は第1〜第3のブロック27〜29か
ら成り、各第1〜第3のブロック27〜29は図示され
ない連結ロッドによって連結される。次に、前記アンビ
ル23について説明する。
【0018】図3は本発明の実施の形態における第1の
ブロックの斜視図、図4は本発明の実施の形態における
第2のブロックの斜視図、図5は本発明の実施の形態に
おける第3のブロックの斜視図、図6は本発明の実施の
形態におけるシール時のアンビルの状態を示す図、図7
は本発明の実施の形態における第3のブロックの断面図
である。
【0019】図において、27、29は第1、第3のブ
ロックであり、該第1、第3のブロック27、29に
は、いずれも上面に収斂部22(図2)の先端に対応さ
せて当接部51、53が形成される。また、28は第2
のブロックであり、該第2のブロック28は、前記第
1、第3のブロック27、29より幅が狭く、かつ、第
1、第3のブロック27、29によって挟まれる。前記
第2のブロック28は、一対のアーム部50a、50b
を備えた断面が「U」字状の本体部50、及び前記アー
ム部50a、50b間に配設され、包材73のシール部
分の形状に対応させて変形自在にされた当接部56から
成る。
【0020】前記第1、第3のブロック27、29の当
接部51、53の近傍及び前記当接部56には穴57〜
59が形成され、前記穴57、58には絶縁体から成る
スリーブ61、62が、穴59には弾性を有する絶縁体
から成るスリーブ63がそれぞれ嵌(かん)入され、前
記各スリーブ61〜63内を連結ロッド30が貫通す
る。したがって、該連結ロッド30を締め付けることに
よって第1〜第3のブロック27〜29を互いに連結す
ることができる。この場合、前記第1のブロック27と
本体部50との間、及び該本体部50と第3のブロック
29との間が相対的にずれないように、第1のブロック
27と本体部50とが当接する面S3、S4にはそれぞ
れ位置決め突起m1、m2が互いに対向させて、前記本
体部50と第3のブロック29とが当接する面S5、S
6にはそれぞれ位置決め凹部n1、n2が互いに対向さ
せて形成される。
【0021】なお、前記スリーブ61、62はいずれも
一端にヘッド部65を有し、端面S1、S2と前記各ヘ
ッド部65との間に凹部66が形成される。前記ヘッド
部65には、前記連結ロッド30の両端に配設される図
示されないヘッド部及びナットが収容される。また、前
記当接部56は、互いに摺動自在に配設され、導電性で
あり強磁性体から成る複数の板材71を積層することに
よって形成される。そして、該各板材71は、前記穴5
9及び連結ロッド30によって支持されるので、各板材
71の下端と本体部50とが接触することはないが、前
記当接部56の上面が前記穴59の弾性による反発力よ
り大きな力で押さえられると、各板材71は独立に下方
に移動させられる。前記各板材71の表面は、互いに円
滑に摺動させることができるように、フッ素樹脂等の摩
擦係数の小さい材料が被覆される。なお、前記板材71
に摩擦係数の小さい材料を被覆する代わりに、板材間に
フッ素樹脂等の摩擦係数の小さい材料から成るフィルム
を配設することもできる。
【0022】ところで、包材73をシールしようとする
場合において、図6に示されるように、交差部分P1に
おいては、重ねられた包材73の数が多くなってしま
う。すなわち、前記交差部分P1においては、包材73
が3枚重ねられるのに対して、非交差部分P2において
は、包材73が2枚重ねられる。その結果、包材73の
シール部分の形状が平坦(たん)ではなくなる。ところ
が、前記当接部56の上面が、前記交差部分P1によっ
て前記穴59の弾性による反発力より大きな力で押さえ
られると、交差部分P1に対応する板材71だけがスリ
ーブ63の反発力に抗して下方に移動させられる。した
がって、前記当接部56の上面が包材73のシール部分
の形状に対応して変形する。
【0023】この場合、交差部分P1と非交差部分P2
とでシール圧が一定になるので、ホーン35の振動を十
分に包材73に伝達することができる。その結果、熱を
十分に発生させることができ、シール不良が発生するの
を防止することができる。なお、前記第2のブロック2
8及び当接部56の幅は、交差部分P1の寸法を基本と
して変動幅、位置精度等を考慮して設定される。したが
って、形成される包装容器の種類によって交差部分P1
の寸法が変化したり、包材73がセットされる位置が変
化したりしても、その都度、当接部56の上面の形状を
包材73の形状に対応させることができるので、シール
不良が発生するのを確実に防止することができる。
【0024】また、前記第1、第3のブロック27、2
9における穴57、58より下方の部分には電磁石75
が配設され、該電磁石75は、図示されない制御部によ
って選択的に通電され励磁されるようになっている。次
に、前記構成の包装容器のシール装置の動作について説
明する。まず、電磁石75の非励磁状態において、アン
ビル23の上に包材73をセットし、超音波シーラ31
(図1)を下方に移動させてホーン35の先端を包材7
3に押し付けると、交差部分P1に対応する板材71だ
けがスリーブ63の反発力に抗して下方に移動させられ
る。続いて、前記電磁石75を通電して励磁すると、各
板材71は互いに吸引し合い、ロックされてその後の摺
動が規制されて、前記当接部56の上面の形状が保持さ
れる。なお、第1、第3のブロック27、29を強磁性
体で形成することによって、前記電磁石75が励磁され
たときに、第1、第3のブロック27、29に発生する
吸引力を利用することもできる。
【0025】続いて、駆動部36を駆動すると、図示さ
れない発振器によって発生させられた超音波は、図示さ
れないブースタによって増幅され、ホーン35に伝達さ
れる。そして、該ホーン35に伝達された超音波は、収
斂部22においてエネルギーが集中させられて先端に伝
達される。その結果、超音波による振動が包材73に伝
達され、樹脂が加熱され溶融させられて、包材73がシ
ールされる。
【0026】本実施の形態においては、板材71を強磁
性体によって形成し、電磁石75の動作によって板材7
1を選択的に吸引するようになっているが、前記板材7
1を常磁性体を使用したり、硬度の高い、例えば、セラ
ミック材料を使用したりすることもできる。その場合、
第1、第3のブロック27、29を強磁性体で形成し、
電磁石75の動作によって、第1、第3のブロック2
7、29を選択的に吸引し、板材71を保持する。な
お、この場合、包材73に伝達された振動が減衰するこ
とがないように、前記板材71の硬度を十分に高くする
必要がある。また、挟み代を確保するために、前記第2
のブロック28の本体部50の厚さより板材71の厚さ
の合計がわずかに大きく(0.5〜1〔mm〕)され
る。
【0027】また、本実施の形態においては、前記第
1、第3のブロック27、29に電磁石75が配設され
るようになっているが、第1、第3のブロック27、2
9の一方だけに電磁石を配設することもできる。なお、
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本
発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であ
り、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0028】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、包装容器のシール装置においては、超音波を発生
させる発振器と、前記超音波によって振動させられるホ
ーンと、該ホーンと対向させて配設されたアンビルとを
有するとともに、該アンビルは包材のシール部分の形状
に対応させて変形させて変形自在にされた当接部を備え
る。
【0029】この場合、前記当接部の上面は、包材のシ
ール部分によって大きな力で押さえられると、シール部
分の形状に対応して変形する。したがって、シール部分
におけるシール圧が一定になるので、ホーンの振動を十
分に包材に伝達することができる。その結果、熱を十分
に発生させることができ、シール不良が発生するのを防
止することができる。
【0030】本発明の他の包装容器のシール装置におい
ては、さらに、前記当接部は、互いに摺動自在に配設さ
れた複数の板材から成る。この場合、シール部分の形状
に対応させて所定の板材が移動させられる。本発明の更
に他の包装容器のシール装置においては、さらに、前記
板材は電磁石の動作によって選択的に摺動が規制され
る。
【0031】この場合、前記当接部の上面を変形させた
後、電磁石の動作によって前記板材の摺動を規制する
と、当接部の上面の形状が保持される。本発明の更に他
の包装容器のシール装置においては、さらに、前記板材
は強磁性体から成り、電磁石の動作によって選択的に吸
引される。この場合、前記当接部の上面を変形させた
後、電磁石の動作によって前記板材を吸引すると、当接
部の上面の形状が保持される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における包装容器のシール
装置の正面図である。
【図2】本発明の実施の形態における包装容器のシール
装置の側面図である。
【図3】本発明の実施の形態における第1のブロックの
斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態における第2のブロックの
斜視図である。
【図5】本発明の実施の形態における第3のブロックの
斜視図である。
【図6】本発明の実施の形態におけるシール時のアンビ
ルの状態を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態における第3のブロックの
断面図である。
【符号の説明】
23 アンビル 35 ホーン 36 駆動部 56 当接部 71 板材 73 包材 75 電磁石

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)超音波を発生させる発振器と、
    (b)前記超音波によって振動させられるホーンと、
    (c)該ホーンと対向させて配設されたアンビルとを有
    するとともに、(d)該アンビルは包材のシール部分の
    形状に対応させて変形自在にされた当接部を備えること
    を特徴とする包装容器のシール装置。
  2. 【請求項2】 前記当接部は、互いに摺動自在に配設さ
    れた複数の板材から成る請求項1に記載の包装容器のシ
    ール装置。
  3. 【請求項3】 前記板材は電磁石の動作によって選択的
    に摺動が規制される請求項2に記載の包装容器のシール
    装置。
  4. 【請求項4】 前記板材は、強磁性体から成り、電磁石
    の動作によって選択的に吸引される請求項3に記載の包
    装容器のシール装置。
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