JP6228802B2

JP6228802B2 - 袋状容器の充填装置、袋状容器の充填方法および袋状包装体の製造方法

Info

Publication number: JP6228802B2
Application number: JP2013210379A
Authority: JP
Inventors: 中川　健司; 健司中川; 森田　慎一; 慎一森田; 佳裕和久田; 正明山崎
Original assignee: Kao Corp; Shibuya Corp
Current assignee: Kao Corp; Shibuya Corp
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2033-10-07
Also published as: JP2015074457A

Description

本発明は、容器に飲料やシャンプー等の液体を充填する充填装置および充填方法に係り、特に、袋状の容器に充填を行う充填装置および充填方法に関するものである。また、袋状容器に充填を行い袋状包装体を製造する製造方法に関するものである。

容器内に液体を充填する充填装置では、泡立ちの激しい液体の充填を行う場合には、充填中に容器から泡が溢れ出るのを防ぐために泡立ちを防ぐ必要がある。このような泡立ちを防ぐための構成を備えた充填装置は従来から広く知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された発明では、充填中の液体の泡立ちを抑えるため、容器または充填ノズルを傾斜させて、充填ノズルから放出された充填流を容器の壁に対して垂直ではなく、鋭角に流すことにより、充填流の衝撃を効果的に弱めるようにする構成が記載されている。

また、特許文献２には、袋状の容器をグリッパによって保持して搬送し、停止中に開口部を開放し、この開口部から充填ノズルを挿入して充填を行う構成の充填装置が記載されている。この特許文献２に記載された構成では、グリッパにより保持された袋状容器の搬送経路の途中に充填ステーションが設けられ、この充填ステーションに固定配置された充填ノズルにより、停止している袋状容器に充填を行うようになっている。

特開平９−１０４４０３号公報特開２０１２−３０８１１号公報

前記特許文献２のように、回転体の周囲に設けられた間欠移動するグリッパに対して、充填ノズルが回転体の外部に固定配置されている場合には、容器を傾斜させようとすると個々のグリッパすべてに傾斜機構を設けなければならず、構造が複雑になるという問題があった。また、扁平な袋状容器の場合には、傾斜させる方向が上から見て長手方向に平行な方向に傾斜させようとすると、幅の大きい容器では大きく傾斜させないと充填ノズルの先端を袋状容器の壁面に当てることができない。逆に長手方向に直角な方向に傾斜させようとすると、その材質によっては袋状容器が途中で折れてしまい、底部側まで上手く充填できなくなるという問題があった。

さらに、前記特許文献１には、図９に示すように充填ノズルを傾斜させる構成が記載されているが、この構成では、充填ノズルの先端を容器の開口部の上方に位置させて充填を行っており、粘性の高い液体の場合には、容器に垂れてしまうおそれがある。また、充填ノズルから吐出された液体を容器の壁面に当てるには強く吐出する必要があり、逆に泡立ちを促進させるおそれがある等種々の問題がある。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、袋状容器を把持するグリッパが円周方向等間隔で設けられた回転体と、この回転体を間欠回転させる駆動手段と、袋状容器の搬送経路上に配置されて、停止中の袋状容器に液体を吐出する充填ノズルと、この充填ノズルの昇降手段とを備え、袋状容器を充填ノズルの下方に停止させた後、充填ノズルを袋状容器上部に形成された開口部に挿入させて液体を吐出する袋状容器の充填装置において、前記充填ノズルを、グリッパによって把持されている袋状容器の上部の長手方向に対して交差する方向に傾斜させる傾斜手段を設け、充填ノズルを袋状容器の開口部に挿入して、傾斜手段によって傾斜させた後に、充填ノズル先端の吐出口側が袋状容器の壁面に当接した状態で液体の吐出を開始し、液体の吐出が終了後、傾斜手段によって充填ノズルの傾斜を解除してから充填ノズルを上昇させることを特徴とするものである。

さらに、第２の発明は、袋状容器を充填ノズルの下方に停止させた後、充填ノズルを袋状容器上部に形成された開口部に挿入させて液体を吐出する袋状容器の充填方法において、充填ノズルを袋状容器の開口部に挿入し、この充填ノズルを袋状容器の上部の長手方向に対して交差する方向に傾斜させた後に、充填ノズル先端の吐出口側が袋状容器の壁面に当接した状態で液体の吐出を開始し、液体の吐出が終了後、充填ノズルを垂直に戻してから充填ノズルを上昇させることを特徴とするものである。

また、第３の発明は、袋状容器を充填ノズルの下方に停止させた後、充填ノズルを袋状容器上部に形成された開口部に挿入させて液体を吐出充填した後、袋状容器の上部をシールして密封する袋状包装体の製造方法において、前記充填ノズルを袋状容器の開口部に挿入する工程と、この充填ノズルを袋状容器の上部の長手方向に対して交差する方向に傾斜させる工程と、充填ノズル先端の吐出口側が袋状容器の壁面に当接した状態で液体の吐出を開始する工程と、液体の吐出が終了後、充填ノズルを垂直に戻してから充填ノズルを上昇させる工程と、袋状容器の上部をシールする工程を有することを特徴とするものである。

本発明に係る袋状容器の充填装置では、充填ノズルを傾斜させる傾斜手段を設け、充填ノズルを袋状容器内に挿入してから傾斜させた後に液体の吐出を開始するようにしたので、液体が袋状容器の内壁面を沿うようにして流れるため、袋状容器に液体を充填する際の泡立ちを抑えることができる。

図１は本発明の一実施例に係る袋状容器の充填装置を備えた袋状容器の処理装置の全体の構成を簡略化して示す斜視図である。（実施例１）図２は充填ステーションを示す図であり、図（ａ）は半径方向の縦断面図、図（ｂ）は充填ノズルの正面図である。図３は充填ノズルの傾斜手段を示す図である。図４は充填動作を順次説明する図である。図５グリッパに保持された袋状容器を示す正面図である。

本発明の袋状容器の充填装置を備えた袋状容器の処理装置は、回転体（ターンテーブル）の外周部に円周方向等間隔で複数のグリッパが設けられており、袋状容器供給手段によって供給された袋状容器をグリッパによって把持する。袋状容器は、回転方向の前後をグリッパによって把持され、その上端部の長手方向をターンテーブルの接線方向に向けて搬送される。駆動手段によってターンテーブルを間欠的に回転させ、グリッパに把持されている袋状容器を各処理ステーションに順次停止させてそれぞれの処理を行う。開口ステーションで、ターンテーブルの半径方向外方側と内方側にそれぞれ配置された吸着パッドによって袋状容器の両面側を吸着し、後退することにより袋状容器の開口部を開放する。さらに、開放している袋状容器の開口部に開口フラッパを挿入して確実に開口する。

充填ステーションには、回転体の外部側に充填ノズルが配置されており、この充填ノズルは、昇降手段によって昇降されるとともに、傾斜手段によって、袋状容器の上部の長手方向に対して交差する方向に傾斜可能になっている。開口フラッパとともに回転移動して充填ステーションに停止した袋状容器に、充填ノズルを下降させて開口部内に挿入する。その後、開口フラッパを抜き出した後、傾斜手段によって充填ノズルを傾斜させ、その先端の吐出口側を袋状容器の内面に当接させる。この状態で液体の内容物の充填を行い、終了後、充填ノズルを傾斜した状態から直立した状態に戻した後、袋状容器から充填ノズルを抜き出す。その後、袋とじステーションで袋状容器の開口部を閉じ、シールステーションで開口部をシールした後、冷却ステーションで冷却して排出コンベヤに排出することによって、液体の内容物を収容した袋状包装体を製造する。このように充填ステーションの充填ノズルに傾斜機構を設け、充填ノズルを袋状容器内に挿入して傾斜させた後充填を開始するという構成により、充填液を袋状容器の内壁面に沿って流下させるようにして、液体への衝撃を少なくすることが可能になり、泡立ちの発生を抑制するという目的を達成することができる。

ここで袋状容器とは、例えば印刷適性に優れ、対内容物バリア性のある外側樹脂フィルム層とシール性（熱シール性等）に優れた内側樹脂フィルム層等を適宜積層した樹脂製の胴部フィルム同士の左右両縁部および底縁部をシール（熱シール等）して作られる平型袋状容器、あるいは前記樹脂製フィルム同士の間に別の樹脂製フィルムを挟み込み、周縁部をシールして作られる自立性の袋状容器（いわゆるスタンディングパウチ）等を指す。

本明細書で袋状容器の上部の長手方向とは、袋状容器の開口部における前記胴部フィルムの左右両縁部の方向を指す。

また、袋状容器には、洗剤類、化粧品類、食品類、医薬類等、種々の液体が充填され、その開口部がシールされて袋状包装体となる。

以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この袋状容器の充填装置は袋状容器の処理装置（全体として符号１で示す）に設けられている。この袋状容器の処理装置１は、図１に示すように、回転体（ターンテーブル）２の外周部に円周方向等間隔で複数のグリッパ４（後に説明する図２および図５参照）が設けられている。このグリッパ４を備えたターンテーブル２に、袋状容器供給装置６（図示を省略）によって袋状容器８が供給され、各グリッパ４に保持される。ターンテーブル２が図示しない駆動手段の駆動によって間欠的に回転することにより、グリッパ４に保持された袋状容器８が各処理ステーションに順次停止されて、それぞれの処理が行われる。なお、この実施例では、８箇所の処理ステーションＡ〜Ｈが設けられており、各ステーションＡ〜Ｈで袋状容器８を２個ずつ処理するようになっている。従って、ターンテーブル２には、一つの袋状容器８を把持する一対のグリッパ４が２個一組として円周方向等間隔で８組、計１６個のグリッパ４が設けられている。このターンテーブル２は、１／８回転ずつ間欠動作して、２個（２対）のグリッパ４がそれぞれ保持している２枚の袋状容器８を各ステーションＡ〜Ｈに順次停止させる。

ターンテーブル２の周囲に設けられている８箇所の処理ステーションＡ〜Ｈについて簡単に説明すると、袋状容器供給装置６によって袋状容器８が供給される第１位置が給袋ステーションＡ、その次の第２位置が印字装置９によって袋状容器８に印字を行う印字ステーションＢ、第３位置は、閉じた状態の開口部側を上にして、グリッパ４に両側端部を把持されている袋状容器８を開口する開口ステーションＣ、第４位置が、開口している袋状容器８内に充填ノズル１０を挿入して液体等の内容物を充填する充填ステーションＤ、第５位置は、袋状容器８の上方に位置している開口部を閉じる袋閉じステーションＥ、第６位置は、液体が充填された袋状容器８の開口部をシールする第１シールステーションＦ、第７位置は、同様の第２シールステーションＧであり、袋状容器８の形状に応じていずれか一方のシールステーションＦ、Ｇでシールが行われる。最後の第８位置は、前記第１シールステーションＦまたは第２シールステーションＧでシールをした部分の安定化を図るために冷却を行う冷却ステーションＨであり、この冷却ステーションＨで冷却処理が済んだ袋状容器８は、グリッパ４から解放され、排出コンベヤ１２によって排出されて次の工程に送られる。なお、この実施例で扱う袋状容器８は、図５に示すように上端の一部分、中央に開口部８ａが形成されており、開口部８ａを挟んで両側にシール部８ｂが形成されている。この袋状容器８は、充填を行う前の状態では、両面が密着した扁平形状をしている。

袋状容器供給装置６は、袋状容器８の開口部８ａ側を搬送方向の前方側（下流側）を向けた状態で連続的に供給する供給コンベヤ（図示せず）を備えており、この供給コンベヤ上の先頭の袋状容器８を、一枚ずつ取り出して位置決めをした後、受け渡し手段によって、給袋ステーションＡに停止しているグリッパ４に受け渡す。各グリッパ４は、それぞれ一対のグリップ部材を備えており、これら両グリップ部材によって袋状容器８の両面側から挟んで保持するようになっており、この実施例では、両側に配置された２個のグリッパ４によって、前記袋状容器供給装置６から供給された袋状容器８の両側のシール部８ｂの下方を把持するようになっている（図５参照）。

第３位置の開口ステーションＣには、グリッパ４に保持されて搬送されてきた袋状容器８の開口部８ａを開放する開放手段としての吸着パッド（図示せず）が設けられている。開口ステーションＣに搬送されてくる袋状容器８は、開口部８ａを上に向け、この開口部８ａに近い上部の両側端部をグリッパ４よって把持されて、ほぼ垂直に垂れ下がった状態で搬送されてくる。袋状容器８は、その両面が密着した状態で、一方の面をターンテーブル２の半径方向外方側を向け、他方の面を半径方向の内方側を向けて保持されており、吸着パッドは、この両面を吸着できるように、グリッパ４に保持されて搬送される袋状容器８の移動経路の内側と外側にそれぞれ配置されている。

前記開口ステーションＣには、袋状容器８の開口部８ａから内部に挿入され、内部で拡開することにより袋状容器８を強制的に開放するとともに、袋状容器８の内部にエアを吹き込んで袋状容器８を底部側まで完全に開放するための開口フラッパ１６が設けられている（図２（ａ）参照）。この開口フラッパ１６には、回転および昇降させる機構が設けられており、回転機構によってターンテーブル２の第３位置の開口ステーションＣと第４位置の充填ステーションＤとの間で往復回動されるとともに、昇降機構によって、袋状容器８内に挿入された位置と上方の位置との間で昇降できるようになっている。開口フラッパ１６は、下部側が外方へ向けて折り曲げられた一対のフラッパ部材１６ａ、１６ｂを有している。これら各フラッパ部材１６ａ、１６ｂは、その内部にエア通路が設けられており、このエア通路から袋状容器８内にエアを噴射できるようになっている。また、この実施例では、開口フラッパ１６の両フラッパ部材１６ａ、１６ｂを閉じた状態（下部が当接して鉛直方向を向いた状態）で袋状容器８の開口部８ａから内部に挿入し、両フラッパ部材１６ａ、１６ｂを拡開することにより袋状容器８の開口部８ａを開放する。

前記開口ステーションＣの次の第４位置は充填ステーションＤであり、グリッパ４によって把持されて搬送されてくる２個の袋状容器８に対し液体等の内容物の充填を行う２本の充填ノズル１０が配置されている。これら充填ノズル１０は昇降動作を行うようになっており、開口ステーションＣで、吸着パッドおよび開口フラッパ１６によって開口部８ａから下部までに亘って開放された袋状容器８が、開口フラッパ１６によって開放した状態を維持したまま搬送されて来ると、下降されて袋状容器８に内に挿入される。なお、この実施例では、シリンダピストン式の充填方式を用いており、図示しないシリンダピストン機構によって定量の液体を袋状容器８内に充填する。但し、その他の充填方式を用いることもできる。

充填ノズル１０は、充填ステーションＤが設けられた位置の、前記ターンテーブル２の外側に配置されている。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、下方に配置された固定プレート１８上の、ターンテーブル２の外側に、直立した固定筒２０が設置されており、この固定筒２０を貫通して昇降軸２２が昇降可能に支持されている。この昇降軸２２は、下端部が基台２４上に設置されたサーボモータ２６の駆動軸に連結され、サーボモータ２６の駆動により昇降される。また、この昇降軸２２の上端に、水平な取付プレート２８を介して２本の充填ノズル１０が支持されている。水平な取付プレート２８の両端に、グリッパ４に保持されて搬送されてきた袋状容器８に対して直交する方向を向けて、ベース３０が取り付けられている。充填ノズル１０は、これらベース３０に支点ピン３２を介して支持されており、この支点ピン３２を中心に揺動することができる。水平な取付プレート２８の下面にシリンダ３４が取り付けられており、このシリンダ３４によって前記支点ピン３２よりもやや下方を押されて、充填ノズル１０の先端（下端）の吐出口１０ａをターンテーブル２の中心方向を向けて傾斜させる。また、ベース３０上には、充填ノズル１０の上部側を向けてストッパ３６が設けられており、シリンダ３４によって下部側が押されたときに、充填ノズル１０の支点ピン３２よりも上方位置がこのストッパ３６に当たることにより充填ノズル１０の傾斜位置が規制される。

以上の構成に係る袋状容器の処理装置１の作動について説明する。袋状容器の処理装置１の第１位置である給袋ステーションＡの前方に、袋状容器供給装置６が設けられており、図示しない供給コンベヤによって搬送されてきた袋状容器８を、受け渡し手段が取り出して、この給袋ステーションＡに停止しているグリッパ４に受け渡す。袋状容器８は、開口部８ａ側を上方に向けて受け渡され、グリッパ４は、図５に示すように、袋状容器８の上端両側に設けられたシール部８ｂのやや下方を把持する。

給袋ステーションＡでグリッパ４に把持された袋状容器８は、間欠回転するターンテーブル２の一ピッチの回転（１／８回転）により次の印字ステーションＢに停止する。この印字ステーションＢには印字装置９が設けられており、袋状容器８に所定の印字が行われる。

ターンテーブル２の次の１ピッチ分の回転により、袋状容器８は、次の開口ステーションＣに送られる。この開口ステーションＣには、吸着パッド（図示せず）が設けられており、半径方向内方側と外方側の吸着パッドが互いに接近して袋状容器８を両面から吸着する。袋状容器８を吸着した内外の吸着パッドを後退させるとともに、両側一対のグリッパ４を接近させて吸着パッドによる袋状容器８の開放動作を補助する。

袋状容器８の開口部８ａが開放された時点で、開口フラッパ１６は、両フラップ部材１６ａ、１６ｂの下部側を閉じた状態で上方に停止しており、その後、昇降手段により開口フラッパ１６を下降させて、その下端部を、開放している袋状容器８の開口部８ａ内に挿入する。その後、開口フラッパ１６の下部側を拡開して、袋状容器８の開口部８ａを開放する。続いて、吸着パッドを前進（互いに接近）させるとともに、両グリッパ４を再度離隔させ、開口フラッパ１６を挿入した状態のまま、開口部８ａと開口フラッパ１６との間に形成されている隙間を閉鎖した後、開口フラッパ１６から袋状容器８内にエアを噴射して袋状容器８を完全に開放させる。その後、再び両吸着パッドを後退（離隔）させるとともに、両グリッパ４を接近させることにより袋状容器８の開口部８ａを開放して、袋状容器８全体を開放した状態にする。

袋状容器８全体を開放した後、吸着パッドのバキュームを解除して袋状容器８を離す。続いて、ターンテーブル２の回転による袋状容器８の移動に追従して、開口フラッパ１６を回転機構により回転させる。

ターンテーブル２の回転により、開口フラッパ１６が挿入されたまま回転搬送された袋状容器８が、充填ステーションＤに到達して停止すると、開口フラッパ１６が挿入された状態のまま、上方に停止していた充填ノズル１０（図４（ａ）参照）が下降されて袋状容器８内に挿入される（図４（ｂ）参照）。充填ノズル１０は袋状容器８に挿入される時点では図３に示すように直立した状態になっており、この状態でサーボモータ２６の駆動により昇降軸２２が下降され、充填ノズル１０の先端の吐出口１０ａ側が袋状容器８内に挿入される。

直立した状態の充填ノズル１０を袋状容器８内に挿入した後、開口フラッパ１６を上昇させて袋状容器８の開口部８ａから抜き取る（図４（ｃ）参照）。その後、シリンダ３４を作動させて、充填ノズル１０の支点ピン３２によって支持されている位置よりも下方側を、ターンテーブル２の中心方向に押圧し、充填ノズル１０を袋状容器８の上端部の長手方向に対し直交する方向（ターンテーブル２の接線方向に対する直交方向）に傾斜させる。このように充填ノズル１０を傾斜させることにより、充填ノズル１０の先端の吐出口１０ａ側を袋状容器８の壁面に当接させる（図４（ｄ）参照）。

充填ノズル１０の先端を袋状容器８の内壁面に当接させた状態で液体の充填を開始する（図４（ｅ）参照）。所定量の充填を行った後（図４（ｆ）参照）、シリンダ３４の作動により充填ノズル１０を垂直な状態に戻す（図４（ｇ）参照）。充填ノズル１０を垂直な状態に戻した後、サーボモータ２６の駆動により昇降軸２２を上昇させて充填ノズル１０を袋状容器８から抜き取る（図４（ｈ）参照）。

充填が終了した後、ターンテーブル２の回転により、袋状容器８は次の袋閉じステーションＥに移動される。袋閉じステーションＥで停止した後、両グリッパ４を離隔させることによって、袋状容器８の両側端部を引き離し、開放していた開口部８ａを閉じる。また、前記開口フラッパー１６は、上昇した位置のまま充填ステーションＤから開口ステーションＣに戻り、次の袋状容器８に挿入される。

その後、ターンテーブル２の一ピッチ分ずつの回転によって第１シールステーションＦ、第２シールステーションＧに順次停止する。これらのシールステーションＦ、Ｇでは、各袋状容器８の形状、サイズ等に応じて予め決められたいずれかのステーションでシールが行われる。続いて、冷却ステーションＨまで搬送されて冷却された後、袋状容器８を把持していたグリッパ４を開放して袋状容器８を離す。すると、袋状容器８はグリッパ４から開放されて排出コンベヤ１２に載せられてこの袋状容器の処理装置１から排出され、次の工程へ送られる。

２回転体（ターンテーブル）
４グリッパ
８袋状容器
８ａ袋状容器の開口部
１０充填ノズル
２６昇降手段（サーボモータ）

Claims

袋状容器を把持するグリッパが円周方向等間隔で設けられた回転体と、この回転体を間欠回転させる駆動手段と、袋状容器の搬送経路上に配置されて、停止中の袋状容器に液体を吐出する充填ノズルと、この充填ノズルの昇降手段とを備え、
袋状容器を充填ノズルの下方に停止させた後、充填ノズルを袋状容器上部に形成された開口部に挿入させて液体を吐出する袋状容器の充填装置において、
前記充填ノズルを、グリッパによって把持されている袋状容器の上部の長手方向に対して交差する方向に傾斜させる傾斜手段を設け、
充填ノズルを袋状容器の開口部に挿入して、傾斜手段によって傾斜させた後に、充填ノズル先端の吐出口側が袋状容器の壁面に当接した状態で液体の吐出を開始し、液体の吐出が終了後、傾斜手段によって充填ノズルの傾斜を解除してから充填ノズルを上昇させることを特徴とする袋状容器の充填装置。
袋状容器を充填ノズルの下方に停止させた後、充填ノズルを袋状容器上部に形成された開口部に挿入させて液体を吐出する袋状容器の充填方法において、
充填ノズルを袋状容器の開口部に挿入し、この充填ノズルを袋状容器の上部の長手方向に対して交差する方向に傾斜させた後に、充填ノズル先端の吐出口側が袋状容器の壁面に当接した状態で液体の吐出を開始し、液体の吐出が終了後、充填ノズルを垂直に戻してから充填ノズルを上昇させることを特徴とする袋状容器の充填方法。
袋状容器を充填ノズルの下方に停止させた後、充填ノズルを袋状容器上部に形成された開口部に挿入させて液体を吐出充填した後、袋状容器の上部をシールして密封する袋状包装体の製造方法において、
前記充填ノズルを袋状容器の開口部に挿入する工程と、この充填ノズルを袋状容器の上部の長手方向に対して交差する方向に傾斜させる工程と、充填ノズル先端の吐出口側が袋状容器の壁面に当接した状態で液体の吐出を開始する工程と、液体の吐出が終了後、充填ノズルを垂直に戻してから充填ノズルを上昇させる工程と、袋状容器の上部をシールする工程を有することを特徴とする袋状包装体の製造方法。