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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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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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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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