JPS6130965B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 熱可塑性材を被覆された板紙材またはそれに
類する材料でカートン１０を形成するに当り、該
カートンの封止すべき部分の板紙層の熱可塑性材
をその封止材として機能させるようにカートンの
２つの板紙層と板紙層の間に封止材賦活部署４０
においてシールを形成するための装置において、 前記板紙材を前記封止材賦活部署４０に位置づ
けする作用をするカートン搬送手段１８と、 前記賦活部署４０に固定され、前記封止すべき
板紙層の一方の外表面に係合するための第１動作
面５４を有し、付勢されたとき所定の振動数で振
動するホーンと、 前記賦活部署に配置され、該賦活部署において
前記ホーンの第１動作面５４に対向する、前記封
止すべき部分の板紙層の他方の外表面に係合する
ための第２動作面８２を有するアンビル２３を備
えたものであつて、引込み不作動位置と、該ホー
ン５０とアンビル２３の該対向する動作面５４，
８２がそれらの間に前記封止すべき板紙層を締付
けるようにして該板紙層に係合せしめられる張出
し作動位置との間で該ホーンに対して移動自在の
受け板手段７８と、 該受け板手段７８を偏倚させるためのものであ
つて、前記作動位置を変更することを可能にする
偏倚手段１１６，１３０と、 前記カートン搬送手段１８に応答して作動さ
れ、前記受け板手段７８を前記不作動位置から作
動位置へ並進的に移動させるための移動手段９
４，１０４，１０８と、 前記受け板手段７８が前記作動位置に向つて移
動する際該受け板手段の並進運動に応答して作動
され、前記ホーン５０が摩擦熱を発生することに
よつて該板紙層の熱可塑性材を活性化させるのに
十分な所定の時間該ホーンを付勢するための付勢
手段４４とから成り、 前記移動手段９４，１０４，１０８は、前記カ
ートン搬送手段１８の回転軸９４と、該軸に取付
けられた偏心カム１０４と、該カムの偏心表面と
前記受け板手段７８に係合し、該軸９４およびカ
ム１０４の回転運動を該受け板手段の前記並進運
動に変換するためのカム従節手段１０８を含むも
のであり、 前記偏倚手段１１６，１３０は、一端において
静止支持手段１８２に固定され、他端において前
記カム従節手段１０８に固定された第１ばね手段
１１６と、前記受け板手段７８のアンビル２３を
前記作動位置から不作動位置へ移動させるように
該アンビルおよび前記カム従節手段１０８に作動
的に連結された第２ばね手段１３０を含むもので
あることを特徴とするシール形成装置。

２ 前記第１ばね手段１１６は、前記カム従節手
段１０８と前記支持手段１８２の間の該第１ばね
手段の偏倚力を調節するための第１調節手段１８
４を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載
のシール形成装置。

３ 前記第２ばね手段は前記作動位置を変更させ
るための第２調節手段１３６を含むことを特徴と
する請求の範囲第２項記載のシール形成装置。

４ 熱可塑性材を被覆された板紙材またはそれに
類する材料でカートン１０を形成するに当り、該
カートンの封止すべき部分の板紙層の熱可塑性材
をその封止材として機能させるように、賦活部署
４０において該カートンの板紙層と板紙層の間で
該封止材を活性化させ、締付・封止部署４２にお
いて該封止材を圧力下で冷却硬化させることによ
りシールを形成するための装置において、 第１部位に封止材賦活部署４０を構成する手段
と、 第２部位に締付・封止部署４２を構成する手段
と、 前記賦活部署４０に固定され、前記封止すべき
板紙層の一方の外表面に係合するための第１動作
面５４を有し、付勢されたとき所定の振動数で振
動するホーン５０と、 前記賦活部署４０に配置され、該賦活部署にお
いて前記ホーンの第１動作面５４に対向する、前
記封止すべき部分の板紙層の他方の外表面に係合
するための第２動作面８２を有するアンビル２３
を備えたものであつて、引込み不作動位置と、該
ホーン５０とアンビル２３の該対向する動作面５
４，８２がそれらの間に前記封止すべき板紙層を
締付けるようにして該板紙層に係合せしめられる
張出し作動位置との間で該ホーンに対して移動自
在の第１受け板手段７８と、 該第１受け板手段７８を偏倚させるためのもの
であつて、前記作動位置を変更することを可能に
する第１偏倚手段１１６，１３０と、 熱可塑性材を活性化された前記カートン１０
を、該活性化された熱可塑性材を硬化冷却させる
前に、前記第１受け板手段７８が引込められたき
前記賦活部署４０から前記締付・封止部署４２へ
移動させるカートン搬送手段１８と、 前記カートン搬送手段１８に応答して作動さ
れ、前記第１受け板手段７８を前記不作動位置か
ら作動位置へ並進的に移動させるための第１移動
手段９４，１０４，１０８と、 前記第１受け板手段７８が前記作動位置に向つ
て移動する際該受け板手段の並進運動に応答して
作動され、前記ホーン５０が摩擦熱を発生するこ
とによつて該板紙層の熱可塑性材を活性化させる
のに十分な所定の時間該ホーンを付勢するための
付勢手段４４と、 前記締付・封止部署４２に配置され、前記封止
すべき板紙層の前記一方の面に係合するための第
３動作面１５４を有する第２受け板手段１５２
と、 前記締付・封止部署に配置され、該部署におい
て前記第２受け板手段１５２の第３動作面１５４
に対向して前記板紙層の他方の外表面に係合する
ための第４動作面１５６を有し、引込み作動位置
と、前記対向する第３動作面１５４と第４動作面
１５６がそれらの間に前記封止すべき板紙層を締
付けるようにして該板紙層に係合せしめられる張
出し作動位置との間で第２受け板手段１５２に対
して移動自在の押圧パツド９０と、 前記カートン搬送手段が熱可塑材を活性化され
た前記カートン１０を前記締付・封止部署４２へ
移送するのに応答して作動され、前記押圧パツド
９０を前記不作動位置から作動位置へ並進的に移
動させるための第２移動手段９４，１０４，１０
８とから成り、 前記第１移動手段９４，１０４，１０８は、前
記カートン搬送手段１８の回動軸９４と、該軸に
取付けられた第１偏心カム１０４と、該第１偏心
カムの偏心表面と前記第１受け板手段７８に係合
し、該軸９４および第１偏心カム１０４の回転運
動を該第１受け板手段の前記並進運動に変換する
ための第２カム従節手段１０８を含むものであ
り、 前記第１偏倚手段１１６，１３０は、一端にお
いて第１静止支持手段１８２に固定され、他端に
おいて前記カム従節手段１０８に固定された第１
ばね手段１１６と、前記第１受け板手段７８のア
ンビル２３を前記作動位置から不作動位置へ移動
させるように該アンビルおよび前記第１カム従節
手段１０８に作動的に連結された第２ばね手段１
３０を含むものであることを特徴とするシール形
成装置。

５ 前記押圧パツド９０を偏倚させるためのもの
であつて、該押圧パツドの前記作動位置を変更さ
せることを可能にする第２偏倚手段１１８，１３
０を備え、 前記第２移動手段９４，１０４，１０８は、前
記カートン搬送手段１８の回転軸９４と、該軸に
取付けられた第２偏心カム１０４と、該第２偏心
カムの偏心表面と前記押圧パツド９０に係合し、
該軸９４および第２偏心カム１０４の回転運動を
該押圧パツドの前記並進運動に変換するための第
２カム従節手段１０８を含むものであり、 前記第２偏倚手段１１６，１３０は、一端にお
いて第２静止支持手段１８２に固定され、他端に
おいて前記第２カム従節手段１０８に固定された
第３ばね手段１１８と、前記押圧パツド９０を前
記作動位置から不作動位置へ移動させるように該
押圧パツドおよび前記第２カム従節手段１０８に
作動的に連結された第４ばね手段１３０を含むも
のであることを特徴とする請求の範囲第４項記載
のシール形成装置。

６ 前記各第１ばね手段１１６は、前記第１カム
従節手段１０４と前記第１支持手段の間の該第１
ばね手段の偏倚力を調節するための第１調節手段
１８４を含み、 前記第２ばね手段１３０は前記第１受け板手段
７８の前記作動位置を変更させるための第２調節
手段１３６を含み、 前記第３ばね手段１１８は、前記第２カム従節
手段１０８と前記第２支持手段１８２の間の該第
３ばね手段の偏倚力を調節するための第３調節手
段１８４を含み、 前記第４ばね手段１３０は、前記押圧パツド９
０の前記作動位置を変更させるための第４調節手
段１８４を含むことを特徴とする請求の範囲第５
項記載のシール形成装置。

７ 前記ホーン５０は、ホーン組立体４４の一部
を構成し、該ホーン組立体は、前記封止材賦活部
署４０から枢動自在に離脱させることができるよ
うにピボツト手段４６によつて支持部材４８に連
結されていることを特徴とする請求の範囲第４項
記載のシール形成装置。

技術分野 本発明は、一般に包装装置に関し、特には、熱
可塑性材を被覆された板紙材またはそれに類する
材料で作られたカートンの封止すべき部分の板紙
層の熱可塑性材を振動溶着ホーンによる摩擦熱に
よつて活性化させ、しかる後、圧力下で冷却およ
び硬化させることによりカートンの板紙層と板紙
層の間にシールを形成するための包装装置に関す
る。

技術背景 本発明が特に対象とする容器は、両面をポリエ
チレンのような熱可塑性材で被覆された板紙材で
作られた容器即ちカートンである。熱可塑性材コ
ーチングは、防湿材として使用されるだけでな
く、容器にミルクまたはその他の内容物を充填し
て封止したときその容器が液密になされるように
容器の継目、接合部および閉鎖部を封止する接着
剤としての役割をも果す。この種の容器の例は、
米国特許第3120089号、3309841号および3910014
号に開示されている。

比較的最近まで、熱可塑性材被覆板紙製カート
ンを封止する慣用の方法は、熱を加えることによ
つて熱可塑性材コーチングを活性化させて接合お
よび封止すべき部分のコーチングを流動化させ、
端部閉鎖部の板紙層を互いに接触させる方法であ
つた。板紙層間の熱可塑性材が冷却して硬化する
と、それらの板紙層が封止され融着される。この
方法においては、相当量の所要エネルギーを発生
させるための精巧で高価な装置の使用を必要とす
る上に、包装作業を行うプラントから熱を放散さ
せるのにも複雑な装置、方法およびシステムが必
要とされる。この種の包装装置の例は、米国特許
第3002328号、第3120089号、第3166994号、第
3187647号、第3239995号および第3309841号に示
されている。

1975年９月16日発行の米国特許第3905280号、
1975年10月７日発行の米国特許第3910014号およ
び1976年５月11日発行の米国特許第3956046号に
は、熱可塑性材被覆板紙製容器の端部閉鎖部およ
び側部の継目を振動式溶着によつて封止するため
の装置が開示されている。この場合、必要な熱お
よびエネルギーの量を最少限にするために、そし
て、余剰の熱を放散させるための高価なシステム
および方法の必要性を排除するために機械的エネ
ルギーを局部的な熱に変換することを企図してい
る。米国特許第3526792号は、電気エネルギーを
機械的エネルギーに変換するための変換器と、機
械的エネルギーを所望の振動数の振動として集中
させるための集中ホーンを有する超音波式トラン
スデユーサを開示している。上記米国特許第
3905280号、第3910014号および第3956046号にお
いては、集中ホーンは、付勢されると所定の振動
数で振動し、アンビルまたはその他の受け板手段
と協同して熱可塑性材被覆板紙の２つの層をホー
ンの動作面と受け板またはアンビルの動作面との
間で締付ける。熱可塑性材被覆板紙の層がホーン
とアンビルの動作面の間に締付けられた状態でホ
ーンが振動すると、該板紙層の熱可塑性材コーチ
ングを活性化させるのに十分な摩擦熱が発生し、
該板紙層の熱可塑性材を融合させる。ホーンの振
動を停止させると、熱可塑性材が冷却して硬化
し、板紙層間にシールを形成し、それによつてシ
ール部分全体に亘つて板紙層を結合させる。

音波即ち振動溶着による封止方法の利点は、エ
ネルギーを集中的に適用するので表面の汚染また
は水分を配慮または排除する必要がないことであ
る。熱を振動溶着によつてではなく直接加えると
すると、熱可塑性材が活性化させるのに足るだけ
加熱されるようにするためには、封止面の水分を
蒸発させるのにエネルギーを費消しなければなら
ない。また、封止面上の水分の量の変化に応じ
て、必要な熱エネルギーの量が広範囲に変化す
る。更に、水分が存在すると、熱エネルギーの所
要投入量が、表面が乾燥している場合に熱可塑性
材を活性化させるのに必要とされるエネルギー量
よりはるかに多くなる。この問題は、振動溶着法
を使用すれば、エネルギーが集中的に適用される
ので解消され、水分を蒸発させるのに必要なエネ
ルギーの量は比較的僅かとなる。

振動溶着による熱可塑性材被覆板紙製容器の封
止操作は２つの段階を有する。即ち、(1) 振動ホ
ーンの摩擦によつて熱可塑性材コーチングを活性
化させるのに十分な熱を発生させる段階と、(2)
板紙層を締付けて、先に活性化されている熱可塑
性材コーチングを冷却、硬化させてシールを形成
する段階である。

封止操作に必要とされる時間の長さは、生産能
率を決定する重要な要素である。賦活段階の賦活
用手段としても、冷却段階のための締付部材とし
ても、ホーンだけを使用することは、従来から行
われている慣用法である。ホーンを両段階に共通
に使用する場合、カートンの板紙層間にシールを
形成するサイクルは、(1) アンビル（またはその
他の受け板手段）とホーンの動作面を封止接合す
べき板紙層の両面に対向させて当接させる操作
と、(2) 該動作面の間に挾まれた板紙層の熱可塑
性材コーチングを付勢されたホーンの摩擦熱によ
つて活性化させてコーチングを融着させる操作
と、(3) 活性化された熱可塑性材をアンビルと消
勢されたホーンとの動作面の間に保持したまま冷
却、硬化させる操作と、(4) シールが形成された
後アンビルとホーンの動作面を引離して板紙層を
取出す操作とから成る。従来の技法による場合、
１サイクル当りに要する時間は、板紙の厚さ、熱
可塑性材コーチングの厚さ、板紙層の数、および
封止すべき表面の面積によつて異るが、ほぼ1.5
〜２秒の範囲であつた。

この種の振動溶着操作においてはホーンの動作
面を接合すべきカートンの板紙層に押圧させるこ
とによつてホーンを始動させ、その振動を開始さ
せるのが普通であつた。例えば、ある種の用例に
おいては、ホーンの動作面を移動させて接合すべ
きカートンの板紙層に接触させ、ホーンの動作面
にかけられた圧力が所定値に達したことがホーン
作動制御装置によつて感知されたときホーンの振
動を始動させる。高速包装システムにおいては、
封止操作に利用しうる時間の長さは、システム全
体における他の機械の操作速度に適合するように
定められたカートンの溶着サイクル通過速度によ
つて定められる。例えば、溶着装置は、1971年８
月17日発行の米国特許第3599541号および1976年
２月10日発行の米国特許第3937131号に開示され
ているような、扁平なブランクからカートンを折
曲組立するための機械や、米国特許第3910014号
に開示されているような充填閉鎖装置のような機
械を含むシステム内へ組入れなければならない。

1976年１月28日付の本出願人の米国特許願第
652916号には、振動溶着ホーンを封止すべき容器
の熱可塑性材被覆板紙層に係合させる前に、該ホ
ーンを「前もつて始動させて」振動を開始させる
ようにした振動溶着装置および方法が開示されて
いる。また本出願人の米国特許第4072089号に
は、熱可塑性材被覆板紙カートンの板紙層間に振
動即ち音波式溶着によつてシールを形成するに当
つてカートンの熱可塑性材を活性化させるのに振
動溶着ホーンを利用するようにしたシール形成装
置および方法が開示されている。熱可塑性材が活
性化された後、カートンを締付・冷却部署へ移動
させ、該部署において活性化された板紙層を締付
けて冷却しシールを形成する。

更に、米国特許願第846481号において、１つの
部署で熱可塑性材を活性化し、別の部署で板紙層
を締付け冷却させる着想（即ち、２部署式音波封
着）が教示されている。少くともある種の状況下
においては活性化された熱可塑性材をその賦活
（活性化）部署において半ば硬化させることが望
ましいことが判明した。ホーンは、それが板紙層
に締付係合される前に前もつて始動され振動を開
始する。活性化時間が終了した後、ホーンは、振
動を停止するが、活性化された熱可塑性材の部分
的硬化を行わせ、シールの形成を開始させるよう
に板紙層に締付係合したままに留まる。次いで、
ホーンが引込められ、容器が締付・冷却部署へ移
動され、熱可塑性材の硬化を完了させるのに必要
な時間容器の板紙層を締付け冷却させることによ
つてシールの形成を完了させる。

しかしながら、上述した従来の各振動溶着ホー
ンによるシール形成装置においては、ホーンとア
ンビル（受け板手段）との間に接合すべきカート
ンの板紙層を挿入し、振動ホーンの動作面を板紙
層に係合させることによつてホーンを始動（励
振）させるか、あるいは、ホーンを板紙層に係合
させる前に振動状態に入るように予め始動させ
る。そのために、ホーンとアンビルの両方共不作
動位置と作動位置との間で移動しうるように往復
動自在の構成とされている。しかしながら、ホー
ンとアンビルの両方を往復動させる構成は、装置
の構造を複雑にするばかりでなく、ホーンおよび
アンビルの移動および位置ぎめの制御が困難であ
る。従つて、ホーンの作動面に及ぼされる衝撃力
や押圧力が大きく、ホーンの折損、欠損または割
れなどの事故を生じ易い。

この問題を克服するために、本発明は、ホーン
を可動とせず、固定とし、アンビル（受け板手
段）だけをホーンに対して不作動位置と作動位置
の間で移動させる構成とし、かつ、作動位置にお
けるホーンとアンビルの間隔をカートンの板紙層
の厚みに合わせて変化させることを可能にし、更
に、アンビルがホーンに向つて接近する際ホーン
によつて当接されている板紙層とアンビルとの間
の衝撃を、従つて、ホーンに対する衝撃を軽減す
るようにアンビルを偏倚させるための偏倚手段を
設けたことを特徴とする。

発明の開示 本発明の目的は、熱可塑性材を被覆された板紙
材またはそれに類する材料の層と層の間に振動溶
着によつてシールを形成するに当つて、賦活部署
においてホーンと受け板手段を協同させて熱可塑
性材を活性化するようにした装置においてホーン
と受け板手段の間の衝撃を少くするためにホーン
を固定し、ホーンに対する受け板手段の移動を制
御するようにしたことを特徴とするシール形成装
置を提供することである。

本発明の他の目的は、熱可塑性材被覆板紙材等
のカートンの端部閉鎖部を閉鎖し、封止するに当
つて、賦活部署においてホーン組立体と受け板手
段を協同させて熱可塑性材コーチングを活性化さ
せるようにした装置において、ホーン組立体を掃
除およびその他の保守サービスのために賦活部署
から枢動させて離脱させることができるように該
ホーン組立体を支持手段に枢動自在に連結したこ
とを特徴とするシール形成装置を提供することで
ある。

本発明に従つて構成された装置は、封止材賦活
部署に配置され、封止すべき板紙層の一方の外表
面に係合するための第１動作面を有するホーン
と、前記賦活部署に配置され、該賦活部署におい
て前記ホーンの第１動作面に対向する、前記封止
すべき部分の板紙層の他方の外表面に係合するた
めの第２動作面を有する受け板手段と、前記受け
板手段を偏倚させるための偏倚手段とから成り、
該受け板手段は、不作動位置と作動位置の間で前
記ホーンに対して移動自在とし、該作動位置にお
いて該受け板とホーンの前記対向する動作面がそ
れらの間に前記封止すべき板紙層を締付けるよう
にして該板紙層に係合し、該受け板手段は、前記
ホーンが摩擦熱を発生させることによつて該板紙
層の熱可塑性材を活性化させるのに十分な所定の
時間付勢された状態で、該作動位置に保持された
後前記不作動位置へ戻るように構成する。前記偏
倚手段は、前記作動位置を変更することを可能に
する。

更に、本発明によれば、封止材賦活部署に配置
され、封止すべき板紙層の一方の外表面に係合す
るための第１動作面を有するホーン組立体と、前
記賦活部署に配置され、該賦活部署において前記
ホーン組立体の第１動作面に対向する、前記封止
すべき部分の板紙層の他方の外表面に係合するた
めの第２動作面を有する受け板手段と、前記ホー
ン組立体を支持するための支持手段と、前記ホー
ン組立体を前記封止材賦活部署から手操作により
枢動自在に離脱させることができるように該ホー
ン組立体を前記支持手段に枢動自在に連結するた
めのピボツト手段とから成るシール形成装置が提
供される。熱可塑性材被覆板紙容器が賦活部署へ
送給されると、ホーンが付勢され、それと同期し
てアンビルが振動ホーンに向つて移動され、ホー
ンとアンビルとが封止すべき端部閉鎖部の外表面
に係合せしめられ、板紙層の熱可塑性材被覆を活
性化させる。作動位置におけるホーンとアンビル
の間隔は、板紙材の厚みの変化に合せて第１偏倚
手段によつて変化させることができる。第１偏倚
手段は、更に、アンビルが振動ホーンに向つて接
近する際ホーンによつて当接されている容器とア
ンビルとの間の衝撃を軽減する作用をする。次い
で、ホーンが消勢されるが、端部閉鎖部はそのま
ま保持されて活性化された熱可塑性材の部分的硬
化を行わせる。次いで、アンビルが引込められ、
カートンは締付・封止部署へ移動されて該部署に
おいてカートンの板紙層が第２受け板手段と可動
押圧パツドとの間に挾まれた状態に保持される。
次いで押圧パツドが作動されて封止すべき端部閉
鎖部の板紙層の外表面に係合し、押圧パツドの第
４動作面に係合された板紙層を第２受け板手段の
第３動作面に圧接させる。押圧パツドと第２受け
板手段は、熱可塑性材が硬化してシールが完成さ
れるまで板紙層をパツドと受け板の動作面の間に
締付けた状態に保持する。

本発明の叙上およびその他の目的、特徴ならび
に利点は、添付図を参照して記述した以下の説明
から一層明瞭になろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の装置の一部切除された側面
図である。

第２図は、賦活部署へ入る前のカートン（仮想
線で示す）の、僅かに拡大された側面図である。

第３図は、締付・封止部署における上記装置の
一部断面で示された図である。

第４図は、第３線の線４−４に沿つてみた、一
部断面で、一部切除して示される部分底面図であ
る。

第５図は、第２図の線５−５に沿つてみた第１
図の装置の端面図である。

第６図は、第１図の装置の僅かに拡大された側
面図であり、ホーン組立体の側パネルを除去し、
装置の一部を仮想線で示してある。

本発明を実施するための好ましい態様 本発明は、主として、1977年10月28日出願の米
国特許願第846481号に記載されている形式の熱可
塑材被覆板紙製カートンの端部閉鎖部を閉鎖し、
封止するための技術に関するが、本発明は、特定
形式のカートンに対する適用に限定されるもので
はなく、例えばエグルストン他の米国特許第
3120335号および3905280号に示された形式のカー
トンに適用することもできる。本発明の装置は、
第１および２図に総体的に番号１０で示される容
器を予め開放して内容物を充填した後容器を閉鎖
し封止するのに使用することができる。容器１０
はブランク（素材片）から形成されたものであ
り、方形の断面形状を有する筒状体の形に折曲げ
て形成したものである。容器の各パネルは折目に
沿つて折られている。容器１０は、両面にポリエ
チレンのような熱可塑材コーチングを有してお
り、頂部閉鎖部分１２を備えている。

第１図において、参照番号１４は、容器１０の
頂部または端部閉鎖部１２を閉鎖し封止するため
の賦活および封止組立体を示す。容器の底部１６
は、支持バー１８上に支持され、該容器に係合す
るコンベアチエーン（図示せず）によつて支持バ
ー１８に沿つて前進せしめられる。コンベアチエ
ーンの構造は、米国特許第3910014号に開示され
たものと同じ構造のものであつてよい。コンベア
チエーンは、カートン即ち容器１０を第１および
２図に示されるように組立体１４内へ、即ち第１
および２図の紙面に対して垂直方向に前進させ
る。組立体１４の底面図である第４図に示される
ように、カートン１０（図示せず）は下方に第４
図でみて移動し、カートンの頂部閉鎖部１２の閉
鎖パネルが閉鎖用板または案内板２２の縁２０と
それに対向する第１受け板またはアンビル２３の
縁２１によつて係合される。縁２０と２１とは協
同して、それらの入口端２６，２７から出口端２
８，２８へと内方へすぼまつた閉鎖用スロツト２
４を画定する。案内板２２の表面３０とアンビル
２３の表面３１は、カートン１０の頂部パネルに
係合する。アンビル２３は、締具３２によつてば
ね組立体（図には示されていないが、第３図に示
される後述のばね組立体１２２と同様の構造のも
の）に固定する。案内板２２は、カートン案内３
６とハウジング１４６の間に固定する。カートン
案内３６は、ブラケツト３７と、ナツト・ボルト
３８によつてハウジング１４６に固定する。第２
カートン案内３９は、ボルト４３によつて滑り板
４１に固定され、滑り板４１は、ボルト４５によ
つてハウジング１４６にボルト止めされる。

容器１０が閉鎖用スロツト２４の幅広端からア
ンビル２３および案内板２２の縁の幅狭出口端２
８へ移動するにつれて、容器の頂部または端部閉
鎖部１２の両パネルがスロツト２４の縁２０，２
１によつて閉じ合わされる。次いで、容器１０
は、番号４０によつて総体的に示された賦活部署
の方へ移動する。第１図にはカートン１０が賦活
部署４０に位置しているところが示されている。
締付・封止部署は第３および４図に番号４２によ
つて総体的に示されている。

第１および６図を参照して説明すると、賦活・
封止組立体１４は、支持手段即ちＬ字形ブラケツ
ト４８にピボツト点４６において枢着されたホー
ン組立体即ち音波式溶着ユニツト４４を含む。こ
の振動式即ち音波式溶着ユニツト４４は、米国特
許第3910014号に開示された形式のものであつて
よく、総体的に番号５０で示された集中ホーンを
備えている。ホーン５０は、その自由端に第１動
作表面５４を有するテーパしたブレード状部分５
２を有している。第１動作表面５４は、第１図に
示されるようにカートンの内側頂部閉鎖部分１２
の層に係合する表面である。

音波式溶着ユニツト４４は、第６図に示される
ように空冷される変換器５８のためのハウジング
５６を備えている。変換器５８は、電気エネルギ
ーを機械的エネルギーに変換するためのものであ
り、それによつてホーン５０をその所望の振動数
で、この実施例では20000Hzで振動させる。

ホーン組立体４４は、ピボツト点４６において
支持ブラケツト４８に枢動自在に取付けられてい
る。ピボツト点４６は、ブツシユ６２内に挿入し
たピボツトピン６０を有しており、ホーン組立体
４４をピン６０の長手軸線の周りに枢動させるこ
とができる。

ホーン組立体４４は、総体的に番号６４で示さ
れた鎖錠手段即ちレバー組立体によつて該ホーン
組立体の支持構造体６７に支持部材６６に錠止す
る。レバー組立体６４は、ねじ付レバー６３と、
支持材部６６を貫通して支持構造体６７の底部キ
ヤリツジ部材７２に貫入させたねじ付ボルト６９
とを含む。

レバー組立体６４は、カバーまたはカバー板７
０をホーン組立体４４上に固定する。カバーの一
部分は、支持部材６６上を被つて延在し、レバー
組立体６４によつて支持部材６６に固定される。

第１図に示されるように、アンビル２３は賦活
部署４０に配置されており、動作表面８２を有し
ている。動作表面８２は、容器１０の頂部閉鎖部
分１２の層によつて係合される表面である。アン
ビル２３は、冷却用ブロツク８４に連通する１対
の互いに離隔した横断方向の通路（図示せず）を
備えている。ブロツク８４には１対の導管８６
（第４図には１つだけしか示されていない）が固
定されており、組立体１４の作動中、水または他
の冷却用流体を冷却用ブロツク８４、従つてアン
ビル２３を通して循環させることができるように
なされている。

アンビル組立体７８は、第１および６図に示さ
れる張出し作動位置と、引込められた不作動位置
の間でホーン５０に対して移動自在である。張出
し作動位置においてはホーン５０の動作表面５４
とそれと対向するアンビル２３の動作表面８２
は、それぞれ締付位置において封止すべき容器１
０の層に係合する。先に述べたように、そのよう
な締付位置において（カートンの頂部閉鎖部１２
が動作表面５４と８２の間に締付けられた状態
で）ホーン５０の振動により発生する摩擦熱によ
つて頂部閉鎖部分の層の熱可塑材が活性化され
る。

アンビル２３は、第１図に番号８８によつて総
体的に示されている第１偏倚（押圧）手段即ち第
１偏倚組立体８８によつて偏倚されており、可動
アンビル２３の作動位置がカートン１０の層（パ
ネル）の厚さ（通常約0.060in.）に応じて変えら
れるようになされている。アンビル２３が張出し
作動位置に置かれたときの動作表面５４と８２の
間の間隙寸法は、0.004〜0.006in.である。この間
隙寸法とカートンの層の厚さ（0.060in.）との寸
法差は、カートンの層の圧縮と第１偏倚組立体８
８による自己調整によつて補償される。

アンビル組立体７８および第１偏倚組立体８８
については、アンビル２３と実質的に同じ態様で
作動する押圧パツド９０と、やはり第１偏倚組立
体８８と実質的に同じ態様で作動する第２偏倚手
段即ち第２偏倚組立体９２を図示した第３図を参
照して後に詳述する。アンビル２３と押圧パツド
９０の作動を合せて説明し、第１偏倚組立体８８
と第２偏倚組立体９２の作動を合せて説明する。

先に述べたように、コンベア組立体のカートン
担持組立体は支持バー１８を有している。コンベ
ア組立体は、また、例えば米国特許第3910014号
に開示されているのと同じ構造のコンベアチエー
ン（図示せず）を駆動するのに使用される回転軸
９４を備えている。回転軸９４は、支持部材９６
に固定された支持ブラケツト９８を介して支持部
材９６に取付けられる。支持ブラケツト９８は、
軸９４をブツシユ１００によつて回転自在に支承
する。回転軸９４には第５図に示されるように１
対の同形状のカム部材１０４がそれぞれキー（図
示せず）によつて固定される。即ち、キーを各カ
ム部材１０４の内側面に沿つて形成した溝１０６
と、それに対応して軸９４の上面に形成したスロ
ツト内に挿入する。かくして、カム部材１０４は
回転軸９４と共に回転する。

回転カム１０４は、容器１０を装置１４内へ送
給するコンベア組立体と同期して回転する。第
１，２および３図に示されるように、カム部材１
０４は偏心カムである。換言すれば、カム部材の
外周面１０５の一部分１２０は平担である。総体
的に番号１０８で示される１対の実質的に同一の
従節即ちレバーには、対応するカム１０４の偏心
表面１０５に係合するローラ１１０が取付けられ
ている。各ローラ１１０は、各従節１０８のロー
ラピン１１４に装着されたブツシユ１１２に回転
自在に取付けられている。

各ローラ１１０が取付けられている側とは反対
側の従節１１０の端部は、それぞれ実質的に同一
のばね組立体１１６，１１８に回転自在に連結さ
れている。ばね組立体１１６は第１偏倚組立体８
８の一部分であり、ばね組立体１１８は第２偏倚
組立体９２の一部分である。第１ばね組立体１１
６，１１８については第２ばね組立体１２２と関
連させて以下に詳述する。各カム１０４が360゜
回転する間に、ローラ１１０は偏心表面１０５の
平担部分１２０に遭遇する。そのとき、各従節１
０８は、第３図に示されているように該従節と第
１ばね組立体１１８とを連結しているピボツトピ
ン１１１を中心として右方へ回動する。このよう
に従節１０８が後方へ移動するのは、押圧パツド
９０が、アンビル２３の場合と同様に、第３図に
総体的に番号１２２で示されている第２ばね手段
即ち第２ばね組立体によつてばね押されているか
らである。１対の第２ばね組立体１２２は実質的
に同一のものである。各第２ばね組立体１２２
は、中央部にスロツト１２６を形成されているス
ライド１２４を含む。押圧パツド９０およびアン
ビル２３は、それぞれのスライド１２４にねじ１
２８，３２によつて該スライドと共に移動するよ
うに固定されている。スロツト１２６内には偏倚
ばね１３０が配設され、スライド保持部材１３２
とスライド保持ピン１３４との間に挾持されてい
る。従節１０８とそれぞれ対応するアンビル２３
およびパツド９０との間の第２ばね組立体即ちス
ライド組立体１２２の長さを変更することができ
るようにするために調節ねじ１３６が各スライド
１２４の一端に螺入され、鎖錠ナツト１３８によ
つて所定位置に錠止されるようになされている。
各調節ねじ１３６の頭部１４０は、従節１０８の
ローラ１４２に係合する。ローラ１４２は、第５
図に示されるように、各従節の２つの指部材１４
３と１４５の間に配設されローラピン１４４に取
付けられている。

各従節１０８のローラ１１０がカム１０４の平
担表面１２０に係合すると、ばね１３０がスライ
ド１２４を第３図でみて右方へ押圧する。ばね１
３０は、ハウジング１４６内に配設されたスライ
ド保持ピン１３４およびスロツト１２６内に配設
され該スロツトの壁に係合するスライド保持部材
１３２と協働する。各スライド１２４は、滑り板
４１およびスライド組立体１２２を支持する滑り
ブラケツト１４８の上面に沿つて滑動する。押圧
パツド９０、アンビル２３およびそれぞれのスラ
イド１２４は、また、案内板１５０の下面および
ハウジング１４６の下面にも当接して摺動する。

押圧パツド９０およびアンビル２３の引込み不
作動位置は、スライド１２４への調節ねじ１３６
のねじ込み長さを調節してスライド１２４の有効
長さを増減することによつて変更させることがで
きる。第３図は、ローラ１１０がカム１０４の平
担な表面１２０に係合したことにより押圧パツド
９０が引込み不作動位置へ移動されたところを示
している。ローラ１１０が偏心表面１０５の湾曲
面に係合すると、従節１０８が第３図でみて左方
へ移動し、スライド１２４および押圧パツド９０
を張出し作動位置へ押圧する。この操作は熱可塑
性材コーチングを活性化されたカートン１０が締
付・封止部署４２内へ移動された後まもなく行わ
れる。賦活部署４０における締付時間も、締付・
封止部署４２における締付時間も、カム１０４の
幾何学的形状、即ちカム表面１０５上における平
坦表面１２０の長さと、回転軸９４の回転速度に
よつて決定される。

締付・封止部署４２には第２受け板即ち第２ア
ンビル１５２が配設されている。第２アンビル１
５２も、第１アンビル２３と同様に冷却される。
ようになされており、押圧パツド９０に対向して
配置され、ホーンブレード５２に沿つて固定状態
に保持されている第２アンビル１５２は、カート
ン１０の頂部分１２の一方の層の外表面に係合す
るための第３動作面１５４を有している。押圧パ
ツド９０は、その張出し作動位置において、第３
動作面１５４に対向するカートン１０の頂部分の
他方の層の外表面に係合するための第４動作面１
５６を有している。

第２アンビル１５２は、第１レバー組立体６４
と同様の第２レバー組立体１５８によつてハウジ
ング１４６に固定される。第２レバー組立体１５
８は、ねじ付レバー１６０と、カバー７０、ハウ
ジング１４６および第２アンビル１５２を貫通し
て延長し第２アンビルの下面において該カバー、
ハウジングおよびアンビルを締付けて固定するね
じ付ロツド１６２とを備えている。レバー組立体
１５８は、また、ワツシヤ１６４と、ロツド１６
２の端部に一体に形成された固定用突起１６５
と、カバー７０の貫通孔１６８内にロツド１６２
を囲繞して配設された偏倚ばね１６６を含む。

第１アンビル２３の並進運動を利用して第１図
に制御回路１７０の一部として概略的に示されて
いるマイクロスイツチを作動させることができ
る。即ち、従節１０８が第３図でみて左方へ移動
すると、第１アンビル２３を（その第２ばね組立
体１２２を介して）制御回路１７０のマイクロス
イツチ（図示せず）に係合させ、ホーン５０の付
勢を制御即ち開始させる。制御回路１７０は、ワ
イヤまたは他の電気導線によつて音波溶着ユニツ
ト４４に接続され、ワイヤまたは他の導線１７４
によつてアンビル２３に近接した前記マイクロス
イツチに接続されているものとして概略的に図示
されている。

制御回路１７０は、音波溶着ユニツト４４の電
源に電気信号を送ることによつてホーン５０の付
勢を制御し、ホーンの振動を開始させる。移動す
るアンビル２３に対して静止しているホーン５０
は、前もつて始動される、即ち、移動しているア
ンビル２３がその張出し作動位置に達する前に始
動される。ホーン５０は、20000Hzの振動数で振
動するように付勢される。

第４図に示されている第１ばね１１６は、アン
ビル２３を、該アンビルに固定され、従節１０８
に係合する第２ばね組立体１２２を介して偏倚さ
せる作用をする。また、第２ばね組立体１１８も
同様にして押圧パツド９０を偏倚させる。先に述
べたように、従節１０８は、第１ばね組立体１１
６に枢動自在に付設されている。第１ばね組立体
１１６は、複数のばねワツシヤ１７８を担持する
ばねロツド１７６のような適当なばね手段を備え
ている。ばねワツシヤ１７８は、ブロツク１８０
と保持部材１８２の間に保持される。保持部材１
８２は、第１調節自在手段即ち取付ボルト１８４
によつてカバー７０に取付けられる。ばねロツド
１７６は、ブロツク１８０を貫通して保持部材１
８２の円筒形支持孔１８６内へ貫入している。組
立体１１６に潤滑を施すために保持部材１８２の
外面に逃がしプラグ１８８が設けられている。ブ
ロツク１８０は、カバー７０の空洞１９０内に摺
動自在に配設される。押えねじ１８４を調節すれ
ば、保持部材１８２を第３図でみて更に右方へ位
置づけすることができ、それによつて、カートン
１０が動作面８２と５４の間に挾まれたとき保持
部材１８２とブロツク１８０の間のばねワツシヤ
１７８によつてアンビル２３に及ぼされる偏倚力
を減少させることができる。同様にして、第１ば
ね組立体１１８によつて及ぼされる偏倚力も減少
させることができる。

第１ばね組立体１１６によつてアンビル２３に
加えられる押出力の大きさは、溶着操作にとつて
臨界的な重要性を有する。換言すれば、その押圧
力は、カートンの封止すべき頂部分１２の全面に
亘つて所定の限度内に維持しなければならない。
例えば、ホーン５０の振動数が20000Hzであると
した場合、ホーン５０と第１アンビル２３の間で
カートンの熱可塑性材コーチングを活性化させる
のに十分な摩擦熱を発生させるのに必要な最少限
の押圧力は、ほぼ200psiである。また、20000Hz
の振動数の場合は、押圧力は、一般に、約780psi
を越えないようにすべきであることが判明してい
る。押えボルト１８４を調節することによつて第
１アンビル２３の押圧力を正確に調節することが
できる。従つて、熱可塑性材被覆板紙カートン１
０の厚みが、0.00075in.〜0.0010inの範囲の厚み
を有するポリエチレンまたはその他の熱可塑性材
コーチングを含めて約0.012in.〜0.060in.の範囲内
で増減するのでそれに合わせて上記押圧力を
200psi〜約780psiの所要の限度内に容易に維持す
ることができる。更に、第１ばね組立体１１６と
第２ばね組立体１２２の協同により、張出し作動
位置に向つて移動する第１アンビル２３によつて
及ぼされる偏倚圧力を所定の大きさ以下に抑える
ための逃げを与える。

カートン搬送組立体を駆動するための駆動機構
は、コンベア駆動機構ハウジング１９２内に配設
されている。ハウジング１９２のカバー１９３
は、下方カバー部分１９４に鋲止めされカバー１
９３にねじ１９８によつてねじ止めされた蝶番１
９６によつて該下方カバー部分１９４に蝶着され
ている。

作動において、カートン１０は、カートン案内
ブラケツト３６および案内３９に沿つて第４図で
みて下方に案内されて前進する。カートン１０が
閉鎖部材２２の縁２０と第１アンビル２３の縁２
１によつて画定されるスロツト２４の幅広端から
該スロツトの幅狭端へ前進するにつれて、カート
ンの頂端閉鎖部１２の両パネルが第２図に示され
るように折り合わされる。カートン１０が賦活部
署４０に到達した時点では、第１アンビル２３
は、音波溶着ユニツト４４の制御装置に連結され
たマイクロスイツチまたはその他の制御部材に係
合するべく第３図でみて左方へ移動しているとこ
ろである。その後、アンビル２３がその引込み不
作動位置から張出し作動位置へ移動し、アンビル
の動作面８２がカートンの端部閉鎖部１２の封止
すべき層の外表面に係合する時点でホーンブレー
ド５２が所定の振動数（例えば20000Hz）で振動
し始める。ホーン５０の振動によりカートン１０
の端部閉鎖部１２の板紙層の熱可塑性材コーチン
グを活性化させるのに十分な摩擦熱が発生され、
該熱可塑性材を流動させる。ホーン５０がカート
ン１０の板紙層の外面に係合して所定時間（例え
ば0.25秒）（この時間はホーン５０の電源に組込
まれている）振動するように付勢された後、消勢
されて振動を停止するが、熱可塑性材を半ば（部
分的に）硬化させてシールの形成を開始させるよ
うに所定時間（例えば0.15秒）だけ板紙層に圧接
係合したままに保持される。この部分硬化は、賦
活部署４０において冷却用ブロツク８４および導
管２０２（第４図）から導管８６を介してアンビ
ル２３に冷却流体を通すことによつて促進され
る。次いで、アンビル２３が後退されてカートン
の板紙層から離脱される。次いで、カートン１０
は、コンベアによつて締付・封止部署４２へ進め
られる。

カートン１０が締付・封止部署４２に達する
と、カム１０４および従節１０８の作用により第
２ばね組立体１２２を介して押圧パツド９０をそ
の引込み位置から張出し位置へ第３図でみて左方
へ移動させる。押圧パツド９０の第４動作面１５
６がカートンの頂部閉鎖部１２の板紙層の外面に
係合し、板紙層を第４動作面と第２アンビル１５
２の第３動作面１５４の間に所定の圧力で所定時
間締付け、板紙層の熱可塑性材を完全に硬化させ
てシールを形成する。各カム１０４およびそれら
の表面１０５は実質的に同じであるから、この締
付・封止サイクルの時間の長さは、賦活サイクル
の時間の長さとほぼ同じになる。前節の例の場合
と同様に、ホーン５０がカートンの板紙層に圧接
係合している時間は例えば予め定められた0.40秒
であり、そのうちホーン５０は0.25秒間振動し、
残りの0.15秒間は単に板紙層を締付状態に保持し
ている。従つて、カートン１０を押圧パツド９０
の動作面１５６と第２アンビル１５２の動作面１
５４との間に締付ける締付・封止サイクルの長さ
は0.40秒である。

上に述べた0.15秒、0.25秒および0.40秒という
特定の時間は、単に例として述べただけであり、
本発明を限定するものであると考えるべきでな
い。これらの時間は、容器の材料の相異、厚さの
相異、寸法の相異等条件の差異に応じて変更すべ
きものである。また、本発明の装置の部署４０と
４２のそれぞれにおいて異る作動サイクル時間を
設定することも可能である。

以上、本発明を実施例に関連して説明したが、
本発明は、ここに例示した実施例の構造および形
態に限定されるものではなく、本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなく、いろいろな実施形
態が可能であり、いろいろな変更および改変を加
えることができることを理解されたい。