JP6724426B2 - シール材溶着装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導加熱を利用して容器をシール材で封止するシール材溶着装置に関する。

プラスチック容器の口部をアルミフィルムなどのシール材で封止するシール材溶着装置が知られている。このようなシール材溶着装置では、コイルに高周波電流を流して電磁界を発生させ、金属製シール材自体を誘導電流で発熱させて容器口部に溶着する。同装置ではコイルも高周波電流により発熱するためコイルを中空パイプで構成し、冷却水をパイプ内に流して冷却を行っている（特許文献１）。

特許第４４７９０６１号公報

しかし、特許文献１の構成では何らかのトラブルで冷却水の流通が滞ると、コイルが過熱して正常なシールが行えない場合がある。

本発明は、高周波誘導加熱を用いたシール材溶着装置において、冷却媒体の流通不良によるシール不良の発生を抑制することを課題としている。

本発明のシール材溶着装置は、シーリングヘッドに設けられた中空のコイルと、コイルに高周波電流を流す高周波発生手段と、シール材が口部の上方に配置された容器をシーリングヘッドの下方に供給する容器供給手段と、シーリングヘッドと容器とを相対的に昇降させる昇降手段と、コイルと接続され、コイルの内部に冷却用エアを供給する供給パイプと、コイルと接続され、冷却用エアをコイルの内部から排出する排出パイプと、供給パイプに冷却用エアを供給する冷却用エア供給手段とを備え、コイルをシール材に接近させるとともに、コイルに高周波電流を流すことにより、シール材を誘導電流で加熱溶着するシール材溶着装置において、高周波発生手段と前記コイルとの間に設けられ、コイルの両端と接続された安定器を備え、供給パイプを分岐して一方をコイルの一端と接続し、他方を安定器に向けて配置することにより安定器に冷却用エアを吹き付けるとともに、供給パイプと排出パイプの少なくとも一方に冷却用エアの流通状態を検出する検出器と、この検出器からの信号から流通状態が正常か否かを判定する判定手段とを備えることを特徴としている。

検出器は、例えば冷却用エアの圧力を検出する圧力検出器である。

検出器は、例えば冷却用エアの流量を検出する流量検出器である。

本発明によれば、高周波誘導加熱を用いたシール材溶着装置において、冷却媒体の流通不良によるシール不良の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態であるシール材溶着装置を適用したシステムの配置を示す平面図である。 本実施形態のシール材溶着装置の側断面図である。 シーリングヘッドと中空軸の拡大側断面図である。 シーリングヘッドに設けられたコイルの構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態であシール材溶着装置を適用したシステムの配置を示す平面図である。

シール材溶着装置１０は、例えば樹脂コーティングが施されたアルミニウム箔（金属箔）等の導電性のシール材を用いて、例えば樹脂製容器の口部を封止するシール装置である。シール材は、例えば樹脂製キャップの内側底面に予め装着されており、シール材溶着装置１０には、不図示の上流側においてマヨネーズなどの充填物が充填され、同キャップがキャッピングされた状態の樹脂製容器が供給ホイール（容器供給手段）１２から順次受け渡される。すなわち、樹脂製容器は、シール材が樹脂製キャップと樹脂製容器の口部端部の間に挟まれた状態でシール材溶着装置１０に供給される。

シール材溶着装置１０では、後述する高周波誘導加熱を利用したシール材の樹脂製容器への溶着が行われ、その後リジェクトホイール１４へと受け渡される。リジェクトホイール１４では、図示しない検出手段によって充填不良やキャップ不良と判定された容器（製品）をシュート１６へと排出（リジェクト）する。またシュート１６に排出（リジェクト）されなかった容器は、排出ホイール１８へと受け渡され、更に下流の工程へ受け渡される。

図２は、本実施形態のシール材溶着装置１０の側断面図である。シール材溶着装置１０は、例えばロータリ式のシール装置であり、中心に固定軸部２０が配置され、その周囲には各種ベアリング２２Ａ〜２２Ｄを介して、回転部２４が回転自在に支持される。回転部２４は、その下方においてギヤ２６と噛合され所定の速度で回転される。

また回転部２４には、容器Ｖを載せる台２８が周方向に沿って複数配置され、各台２８の上方には、台２８に載せられた容器Ｖの頚部を支持する支持部材３０がそれぞれ設けられる。また支持部材３０の上方には、シーリングヘッド３４と、シーリングヘッド３４を保持し、上方に延出する中空軸３６とが、回転部２４によって昇降自在に保持される。中空軸３６、すなわちシーリングヘッド３４の昇降は、中空軸３６に設けられたカムフォロワ３６Ｃと固定軸部２０に設けられたカム２０Ｃの係合により行われ（昇降手段）、所定のシール動作区間（電磁誘導加熱区間）において、シーリングヘッド３４の先端部が容器ＶのキャップＣを覆うように昇降する。

固定軸部２０および回転部２４の上方には、ロータリジョイント３８、スリップリング４０を介して回転部２４と同軸的に回転自在に保持される上部回転部４２が配置される。上部回転部４２は、連結部材４４を介して回転部２４に連結され、回転部２４とともに一体的に回転する。

上部回転部４２には、各シーリングヘッド３４に対応して高周波発振器（高周波発生手段）４６が設けられ、スリップリング４０、電線４１を通して電力が供給される。また、高周波発振器４６には、ロータリジョイント３８に連通する供給パイプ４３から冷却用のエア（冷却媒体）が供給される。エア（冷却媒体）は高周波発振器４６を冷却した後、排出パイプ４５を通して排出される。

中空軸３６の下端に設けられたシーリングヘッド３４内には、中空の導電性のコイル５０が配置される。コイル５０には、中空軸３６内を配線された電線５２、安定器（変流器）５３を通して、高周波発振器４６から高周波電流が供給される。高周波電流のコイル５０への供給はシール動作区間において行われ、その高周波電流供給開始のタイミングは、例えば、回転部２４の位相を検出するエンコーダ(不図示)からの信号に基づいて制御される。

コイル５０の一端は、ロータリジョイント３８から中空軸３６内を通して配設される供給パイプ５４に接続され、冷却用のエア（冷却媒体）が中空のコイル５０内に供給される。またコイル５０の他端は、中空軸３６内に配設される排出パイプ５６に接続され、コイル５０内を通ったエアが、排出パイプ５６を通して排出される。なお、供給パイプ５４には、図示しないブロア等の冷却媒体供給手段から冷却媒体が常時供給される。一方、排出パイプ５６側には特にブロア等の冷却媒体排出手段は設けられず、供給パイプ５４からの冷却媒体の供給により排出パイプ５６を通して排出されるが、ブロア等の排出手段を設ける構成としてもよい。

なお図２の右側に示されるシーリングヘッド３４、中空軸３６では、コイル５０の電気配線に関わる構成を中心に示され、左側では、コイル５０の冷却用配管に関わる構成を中心に示される。また図２右側は、シーリングヘッド３４が容器ＶのキャップＣに被せられる前の状態、図２左側は、シーリングヘッド３４が容器ＶのキャップＣに被せられた状態が示される。

図３は、シーリングヘッド３４と中空軸３６の拡大側断面図であり、図４は、シーリングヘッド３４に設けられた本実施形態のコイル５０の構成を模式的に示す。

図３、４に示されるように、供給パイプ５４の先端は、二股に分岐され、一方のパイプ５４Ａは、中空のコイル５０の一端に接続され、他方のパイプ５４Ｂは、安定器５３に冷却用のエアを吹き付け、安定器５３の冷却を行う。また図２を参照して説明したように、コイル５０の他端には、排出パイプ５６が接続され、コイル５０内に供給された冷却用のエアは、中空軸３６内を通された排出パイプ５６を通して排出される。コイル５０の両端には、安定器５３からそれぞれリード線５２Ａ、５２Ｂを通してシールに適正な高周波電流が供給される。

シーリングヘッド３４の先端には、キャップＣが挿入される凹部が形成され、凹部を取り囲むようにコイル５０が配置される。すなわち、コイル５０に流される高周波電流により、凹部には電磁界が形成され、凹部内に挿入されたキャップＣに装填された導電性のシール材に渦電流が発生する。これによりシール材自身が発熱し、シール材にコーティングされた樹脂が融解して樹脂製容器Ｖの口部に溶着する。このとき高周波電流が流れることでコイル５０は加熱されるが、コイル５０内を流通する冷却用エアにより冷却される。コイル５０から熱を吸収したエアは、排出パイプ５６を通して排出される。

また本実施形態では、シール不良を防止するために冷却媒体の供給または排出状態をチェックし、コイルの冷却が適正に行われていることを判断あるいは評価するため、排出パイプ５６の中空軸３６の上方（例えば上部回転部４２付近）に、流量計（検出器）５８を設ける。流量計５８の信号は、シール材溶着装置１０のＣＰＵ（判定手段）６０へと送られ処理される。ＣＰＵ６０は、例えば流量（検出信号）が所定の許容範囲外のときに、冷却媒体の供給が不足しているのでシール不良が発生する可能性が高いと判断し、該当するシーリングヘッド３４に対応する高周波発振器４６を停止させるとともに、シール材溶着装置１０の運転を停止して流量が所定範囲となるように対策を行う。なお、高周波電流がコイル５０に供給される時間は予め決められており、一旦高周波電流の供給が開始されると、回転部２４の回転速度が変動しても影響されることなく、決められた時間に亘り高周波電流が供給されるようになっており、シール材溶着装置１０の運転が停止され回転部２４の回転が停止されても、流量が所定範囲内のシーリングヘッド３４はそのまま加熱溶着動作を継続する。

流量の値が正常値に復帰すると該当するシーリングヘッド３４の高周波発振器４６を作動させて高周波電流を供給し、決められた時間に亘って加熱溶着作業を行った後、シール材溶着装置１０の運転を再開する。このようにすることによりシール不良の発生を未然に防ぐとともに、リジェクトされる容器の本数を抑えることができる。

検出される流量の値が所定範囲外であると判定されると、該当するシーリングヘッドの高周波発振器４６は停止するが、シール材溶着装置１０はそのまま運転を継続して該当する容器を下流のリジェクトホイール１４でシュート１６へ排出するようにしてもよい。また、検出される流量の値が所定範囲外であると判定されても、該当するシーリングヘッドの高周波発振器４６は停止させずにそのまま通常通り運転を継続して該当する容器を下流でリジェクトし、しばらくの間運転を継続しても流量の値が正常に戻らなかった時点で該当する高周波発振器４６を停止させるように制御してもよい。

以上のように、本実施形態のシール材溶着装置によれば、冷却媒体の流通不良を検知してシール不良の発生を予測し、それ応じて装置を停止あるいはシール不良が生じる可能性のある商品をリジェクトすることで、シール不良の製品の発生を抑制できる。

また、本実施形態では、各シーリングヘッドに高周波発振器と安定器、そしてコイルを配置しているので、各シーリングヘッドで高周波発振器からの電流値を制御でき、コイルなどの部品の個体差によるシールヘッド毎のシールの仕上がりのバラツキの発生を防止できる。

なお、本実施形態では、冷却媒体の供給／排出状態を検出する検出器として流量計を用いたが、流量計の代わりに圧力計を用いてもよく、同検出器を供給パイプ側、あるいは供給パイプ、排出パイプの双方に設けてもよい。また、異なる種類の検出器を組み合わせ用いることもできる。

また、本実施形態のシール材溶着装置は、ロータリ式であったがライン式であってもよく、間欠的に作動する間欠機であってもよい。また本実施形態では、冷却媒体としてエア等の気体を利用したが、水等の液体を利用する構成に本実施形態を適用することもでき、冷却媒体を循環させる構成としてもよい。

１０ シール材溶着装置
１２ 供給ホイール（容器供給手段）
２０Ｃ カム（昇降手段）
３４ シーリングヘッド
３６Ｃ カムフォロワ（昇降手段）
４６ 高周波発振器（高周波発生手段）
５０ コイル
５４ 供給パイプ
５６ 排出パイプ
５８ 流量計(検出器)
６０ ＣＰＵ（判定手段）
Ｃ 樹脂製キャップ
Ｖ 樹脂製容器

Claims (3)

1. シーリングヘッドに設けられた中空のコイルと、
   前記コイルに高周波電流を流す高周波発生手段と、
   シール材が口部の上方に配置された容器をシーリングヘッドの下方に供給する容器供給手段と、
   前記シーリングヘッドと容器とを相対的に昇降させる昇降手段と、
   前記コイルと接続され、前記コイルの内部に冷却用エアを供給する供給パイプと、
   前記コイルと接続され、前記冷却用エアを前記コイルの内部から排出する排出パイプと、
   前記供給パイプに前記冷却用エアを供給する冷却用エア供給手段とを備え、
   前記コイルを前記シール材に接近させるとともに、前記コイルに高周波電流を流すことにより、前記シール材を誘導電流で加熱溶着するシール材溶着装置において、
   前記高周波発生手段と前記コイルとの間に設けられ、前記コイルの両端と接続された安定器を備え、
   前記供給パイプを分岐して一方を前記コイルの一端と接続し、他方を前記安定器に向けて配置することにより前記安定器に冷却用エアを吹き付けるとともに、
   前記供給パイプと前記排出パイプの少なくとも一方に前記冷却用エアの流通状態を検出する検出器と、この検出器からの信号から流通状態が正常か否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とするシール材溶着装置。
2. 前記検出器は、冷却用エアの圧力を検出する圧力検出器であることを特徴とする請求項１に記載のシール材溶着装置。
3. 前記検出器は、冷却用エアの流量を検出する流量検出器であることを特徴とする請求項１に記載のシール材溶着装置。

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