JPWO2011102098A1 - 印字機構を具えた連続ロータリ式充填包装機械 - Google Patents
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Abstract
不具合のある充填ヘッドやシールヘッドを識別しうるばかりでなく、シールヘッドにおけるシール作用面のどの部分に不具合があるかを特定することができる高速連続ロータリ式充填包装機械を提供するものである。液体内容物が充填された容器本体に成形蓋を被せ、容器本体と成形蓋をシールすることにより密封容器とする高速連続ロータリ式充填包装機械のシール装置において、シールヘッドにおけるシール作用面と容器成形蓋の頂面が圧接され、シール作用面と密封容器との位置関係が固定されている状態にある容器本体に、インク、好ましくは紫外線を照射することにより読み取り可能な不可視インク（透明インク）等により充填ヘッド番号、シールヘッド番号をインクジェット（印字）する。
Description
本発明は、印字機構を具えた連続ロータリ式充填包装機械、より詳しくは、シール不良品の検知・排出を支援するために、シール装置において容器本体上の成形蓋とシールヘッドのシール作用面とが圧接された状態にある時に、容器の側周面に対して印字、好ましくは不可視インクを印字することにより、容器の側周面に充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を印字する印字機から構成される、充填装置及びシール装置の品質管理機能を具備した連続ロータリ式充填包装機械に関する。
従来、この種の充填包装機械としては、任意の向きで供給される合成樹脂製有底筒状容器本体を、その上端開口部が上方を向くように整立して後工程に供給する容器整立装置と、容器整立装置から供給される容器に内容物を充填する充填装置と、内容物が充填された容器の上端開口部に断面略コの字状蓋を被せる蓋供給装置と、前記蓋を容器上端開口部にヒートシールするシール装置とを備えた連続ロータリ式充填包装機械が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
従来、充填ヘッド自身に計量機能を備えていない連続ロータリ式充填包装機械は、充填目標値に対しての十分な充填量結果が得られなかった。また、充填終了後に製品を計量し、不良品を検出したとしても、不良品より充填装置における複数の充填ヘッドの中から充填ヘッド番号を特定することができず、結果充填装置を全数チェックによる点検となり、点検時間が大幅に掛かっていた。また、充填量に関する問題以外にも、シール不良が発生した場合に加熱装置に自己診断機能の無い機構（高周波発振器、ヒートシール等、加熱量が測定できない機構）も同様に、シール不良発生時にはシール装置における複数のシールヘッドの中からシールヘッド番号の特定ができず、全数チェックの対象となっていた。
連続ロータリ式充填包装機械等における上記の問題点を解決する手段として、複数の処理ヘッドを有するロータリ式容器処理装置を備えた容器処理ラインから、処理済の容器を選別して抜き出す容器抜き出し装置において、前記処理済の容器がどの処理ヘッドで処理されたかを認識する認識手段と、所定の容器を抜き出す容器排出手段と、前記容器処理装置と容器排出手段との間に設けた検査手段と、抜き出される容器に、この容器を処理した処理ヘッドを特定する情報を印字する印字手段と、前記ロータリ式容器処理装置が所定角度回転するタイミングでシフトするシフトレジスタを備えた制御装置を設け、前記検査手段が不良容器を検出すると、制御装置は不良容器を処理した処理ヘッドを特定する情報をシフトレジスタに書き込んでシフトさせ、この情報がシフトレジスタ上の印字手段の位置までシフトされると印字手段に印字を指令するとともに、容器排出手段に相当する位置までシフトされると容器排出手段に排出を指令することにより、手作業によりヘッドナンバー等の情報を記入しなくとも、リジェクトされた容器やサンプリング容器の識別を可能とする装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
しかし、１時間あたり３００００本以上の生産能力を有する連続ロータリ式充填包装機械においては高速かつ確実なシールが要求され、シール装置、中でも超音波シール装置においては、不具合のあるシールヘッドを特定することができたとしても、シールヘッドにおけるシール（ホーン）作用面のどの部分に不具合があるかを特定することができず、シール不良が見つかったシールヘッドをシール装置から取り外し、別途不良原因を調べないといけないという問題があった。そして、多くの場合、シールヘッドをシール装置に搭載した状態でシール（ホーン）作用面の不具合が改善されたかどうか検証することが余儀なくされていた。
本発明の課題は、１時間あたり３００００本以上の生産能力を有する高速連続ロータリ式充填包装機械のシール装置、中でも超音波シール装置において、不具合のある充填ヘッドやシールヘッドを識別しうるばかりでなく、シールヘッドにおけるシール（ホーン）作用面のどの部分に不具合があるかを特定することができ、シールヘッドをシール装置に搭載した状態でシールの不具合を調整することができる高速連続ロータリ式充填包装機械を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に円盤状の成形蓋を被せ、容器本体と成形蓋をシールすることにより密封容器とする高速連続ロータリ式充填包装機械のシール装置においては、シールヘッドにおけるシール作用面と容器成形蓋の頂面が容器本体開口口部に相当する位置で圧接され、シール作用面と密封容器との位置関係が固定されていることに着目し、密封容器がどの充填ヘッドにより充填されたか、どのシールヘッドによりシールされたかを識別しうる識別機構を備えた印字手段を用いて、シール作用面と密封容器との位置関係が固定されている状態にある容器本体に、紫外線を照射することにより読み取り可能な不可視インク（透明インク）等により充填ヘッド番号、シールヘッド番号をインクジェット（隠し印字）することにより、充填やシールで不具合のある密封容器について充填した充填ヘッドやシールしたシールヘッドを識別しうるばかりでなく、シールヘッドにおけるシール作用面のどの部分に不具合があるかを特定することができることを見いだし、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、（１）容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に成形蓋を被せ、容器本体と成形蓋をシールすることにより密封容器とする連続ロータリ式充填包装機械であって、容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填するための複数の充填ヘッドを備えた充填装置と、充填装置から搬送されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋を供給する蓋供給装置と、成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部にシールして密封容器とする複数のシールヘッドと、容器本体が載置されている容器台又はシールヘッドの昇降機構を有し、容器本体上の成形蓋とシールヘッドのシール作用面とが圧接するように構成された昇降手段とを備えたシール装置と、前記シール装置によるシール工程において、シールヘッドにおけるシール作用面と密封容器の成形蓋の頂面が圧接され、シール作用面と密封容器との位置関係が固定されている状態にある密封容器本体に、当該密封容器が係わった充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を印字する識別印字機構を備えた印字手段と、を具備した連続ロータリ式充填包装機械や、（２）識別印字機構による印字が不可視インクによる印字であることを特徴とする上記（１）記載の連続ロータリ式充填包装機械や、（３）印字手段が、紫外線を照射することにより読み取り可能な不可視インクを用いたインクジェットプリンターを有する識別印字機構を備えていることを特徴とする上記（２）記載の連続ロータリ式充填包装機械や、（４）印字手段が、容器側周面への印字時にインクが滲まないように、容器に付着した水滴を除去するための水滴除去機構を、インクジェットプリンターの上流側に備えていることを特徴とする上記（３）記載の連続ロータリ式充填包装機械や、（５）識別印字機構が、容器に印字すべき充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を演算する演算装置を有する制御手段を備えていることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械や、（６）演算装置が、さらに、充填ヘッド番号を記憶する充填ヘッド番号シフトレジスタ及びシールヘッド番号を記憶するシールヘッド番号シフトレジスタを備えている充填機制御盤と、充填ヘッド番号を記憶する充填ヘッド番号リングカウンタ及びシールヘッド番号を記憶するシールヘッド番号リングカウンタを備えているＩＪＰ制御盤とを有していることを特徴とする上記（５）記載の連続ロータリ式充填包装機械や、（７）シール装置が、成形蓋を容器本体の上端開口部に超音波シールして密封容器とする、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向を軸の中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーンを具備した超音波シール装置であることを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械や、（８）シール装置の下流側に、不良容器を検出するために配設された不良容器検出装置と、不良が検出された容器を搬送ラインより排出する不良容器排出装置とを具備することを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械に関する。
また本発明は、（９）上記（１）〜（８）のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械を用いて、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に成形蓋を被せ、容器本体と成形蓋をシールすることにより密封容器を製造する方法に関する。
本発明によれば、１時間あたり３００００本以上の生産能力を有する高速連続ロータリ式充填包装機械のシール装置、中でも超音波シール装置において、不具合のある充填ヘッドやシールヘッドを識別しうるばかりでなく、シールヘッドにおけるシール（ホーン）作用面のどの部分に不具合があるかを特定することができ、シールヘッドをシール装置に搭載した状態でシールの不具合を調整することができる高速連続ロータリ式充填包装機械を提供することができる。また、充填不良やシール不良発生時において、不良品を次工程に搬送することなく、搬送レーンより排出することを支援し、即座に排出された容器に印字された不良充填ヘッドや不良シールヘッドを確認し、短時間での不良装置とその部位の特定及び修復が可能となる。
本発明の連続ロータリ式充填包装機械としては、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に成形蓋を被せ、容器本体と成形蓋をシールすることにより密封容器とする連続ロータリ式充填包装機械であって；容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填するための複数の充填ヘッドを備えた充填装置と；充填装置から搬送されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋を供給する蓋供給装置と；成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部にシールして密封容器とする複数のシールヘッドと、容器本体が載置されている容器台又はシールヘッドの昇降機構を有し、容器本体上の成形蓋とシールヘッドのシール作用面とが圧接するように構成された昇降手段とを備えたシール装置と；前記シール装置によるシール工程において、シールヘッドにおけるシール作用面と密封容器の成形蓋の頂面が圧接され、シール作用面と密封容器との位置関係が固定されている状態にある密封容器本体に、当該密封容器が係わった充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を印字する識別印字機構を備えた印字手段と；を具備した連続ロータリ式充填包装機械であれば特に制限されないが、上記インクとしては不可視インクが特に好ましい。また、上記液体内容物としては、牛乳、ジュース、乳酸飲料、酒、液状ヨーグルト、油等を例示することができる。
本発明の連続ロータリ式充填包装機械は、上記のように、充填装置と蓋供給装置とシール装置と印字手段の他、充填装置の上流側に合成樹脂製有底筒状容器本体を充填装置に供給する容器供給装置や、蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置や、シール装置の下流側に配設された不良容器を検出するための不良容器検出装置や、不良が検出された容器を搬送ラインより排出する不良容器排出装置に加えて、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する合成樹脂製成形蓋をシート状蓋材から成形する一次蓋冷間成形装置や、一次蓋冷間成形装置で成形された密封容器の成形蓋を最終蓋形状に成形する二次蓋成形装置を備えることが好ましい。
上記容器供給装置としては、合成樹脂製有底筒状容器本体を充填装置に供給しうる装置、例えば、容器整立装置、搬送コンベア、スクリューコンベア等を備えた従来公知のものを使用することができる。かかる容器供給装置を用いると、容器整立装置により、任意の向きで供給されるボトル状合成樹脂製容器を、その上端開口部が上方を向くように整立して搬送コンベアへ１列に載置することができ、搬送コンベアに載置された容器は下流側に搬送され、搬送コンベア下流部でスクリューコンベアによって所定ピッチに整列され、整列された容器は、入口スターホイルを介して充填装置へ供給されることになる。
上記充填装置としては、容器供給装置により供給された容器本体に、容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填するための複数の充填ヘッドを備えた装置であれば特に制限されず、例えば、充填液タンクと、充填液タンク周縁部下面に等間隔で下向きに所定数設けられた充填ノズルと、充填ノズル下方の充填ノズル対応位置に設けられた容器載置台と、容器載置台が取り付けられている回転台を有している従来公知のものを使用することができ、中でも、３３０００本／時の高速充填には、容器を密閉状態としてエアを吸引除去しながら充填する真空充填装置が好ましい。かかる充填装置を用いると、容器載置台上の容器が回転している間に、容器載置台又は充填ノズルが昇降し、内容物を充填することができる。
上記シール装置としては、成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部にシールして密封容器とする複数のシールヘッドと、容器本体が載置されている容器台及び／又はシールヘッドの昇降機構を有し、容器本体上の成形蓋とシールヘッドのシール作用面とが圧接するように構成された昇降手段とを備えたシール装置であれば特に制限されず、超音波シール装置や高周波シール装置を具体的に例示することができるが、成形蓋を容器本体の上端開口部に超音波シールして密封容器とする、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向を軸の中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーンを具備した超音波シール装置を特に好適に例示することができる。
上記シール装置における容器台の昇降手段としては、容器台を押し上げるスプリングを備え、シール時にスプリングの付勢力により、容器本体上の成形蓋とシールヘッドの作用面とを圧接させる手段を有するものが好ましく、より具体的には、下支持板に固定された載置台と、載置台上方に昇降自在に取付けられた容器台を備え、前記載置台は、下支持板に固定される固定板と、固定板の上方に設けられた案内筒と、固定板に垂下状に設けられた筒状ブラケットとを有し、前記容器台は、容器を載置する容器載置板と、容器載置板の上面に設けられ容器載置板上の容器を位置決めする容器ホルダと、容器載置板に垂下状に設けられている筒状スカート部とを有し、前記案内筒内には、案内筒内を昇降自在に摺動しうる昇降体が設けられ、前記容器台の筒状スカート部は、載置台の案内筒の外面に摺動可能に設けられ、昇降体上端と容器載置板下面の間には容器台を下側から支えるスプリングが設けられ、載置台の案内筒には長穴が設けられ、該長穴に対応する昇降体の位置には軸が取付けられ、この軸の先端にはカムフォロアが設けられており、シール装置の下支持板外方に設けられているカムによってカムフォロアが誘導され、カムフォロアの動作により案内筒内の昇降体が昇降動作するように構成されている昇降手段を例示することができる。
また、上記シール装置におけるシールヘッドの昇降手段としては、例えば実公平５−２６００６号公報に記載されているように、シールヘッドを下降して成形蓋を容器本体の口部に圧着させてシールする昇降用シリンダと、この昇降用シリンダを作動する上昇用スイッチ及び下降用スイッチとが設けられ、シールヘッドが回転移動する所定の位置に前記上昇用スイッチに作用してシールヘッドを上昇させる上昇用カムと、下降用スイッチに作用してシールヘッドを下降させる下降用カムが設けられている昇降手段を例示することができる。
上記印字手段としては、前記シール装置によるシール工程において、シールヘッドにおけるシール作用面と密封容器の成形蓋の頂面が圧接され、シール作用面と密封容器との位置関係が固定されている状態にある密封容器本体に、当該密封容器が係わった充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を印字する識別印字機構を備えた手段であれば特に制限されず、上記識別印字機構としては通常この種の容器の印字に用いることができる公知の印字機構であれば特に制限されず、印字がインクによるものである場合、黒、白、赤、青、黄等の有色インクの他、不可視インクを例示することができるが、中でも不可視インクが好ましく、かかる不可視インクとしては、可視光線下の常態では視認することができず、特定波長の光線を照射したときに視認することができる透明インク等を例示することができ、インクジェットプリンター等の印字機を用いて、不可視インク（透明インク）により印字した文字や記号は、可視光線下の常態では不可視にしておき、所望の時に、例えば紫外線を照射することにより視認することができる。通常、シール装置に供給された容器の向きには規則性がない。このような容器に所定位置から可視印字を行うと、容器への印字位置が定まらず、容器の外周面に装飾的な印刷等が施されている場合には、著しく容器の外観を損ねることになる。このようなことから、不可視インクを用いることで、外観を損ねることなく、必要な時に必要な情報を得ることができるようになる。
上記印字手段として容器側周面への印字時にインクが滲まないように、容器に付着した水滴を除去するための水滴除去機構を、インクジェットプリンター等の印字機の上流側に備えていることが好ましく、水滴除去機構として、熱風吹出し孔を備えた水滴除去装置や、乾燥した紙や布を容器側周面に接触させることができる水滴除去装置を例示することができる。
また、印字手段の識別印字機構における密封容器が係わった充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を識別する機構としては、印字機により印字が施される容器が、複数の充填ヘッドの内何番目の充填ヘッドにより液体内容物が充填されたか、また、複数のシールヘッドの内何番目のシールヘッドによりシールされているかとの識別情報を印字機に伝える機構であれば特に制限されず、公知の識別機構も含め、容器検出器と演算装置を有する制御手段を備えた機構を例示することができる。
次に、充填装置の上流に配設された入口スターホイル前段のスクリューコンベアに設けられた容器検出装置と、容器に印字すべき充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を演算する演算装置を有する制御手段を備えている識別印字機構について以下に説明する。
スクリューコンベアは、充填装置及びシール装置が１ピッチ動くと１回転するように構成されている。スクリューコンベアの軸にはレゾルバが取り付けられており、レゾルバによって、スクリューコンベアの１回転３６０°のうち任意の設定角度において、タイミング信号（１パルスの信号）が取り出せるようになっている。
充填装置は、それぞれ固有の充填ヘッド番号を持った充填ヘッドと、充填ヘッドとともに回転する充填装置の所定位置に設けられたドグを備えている。ドグの回転軌道に相対する位置には近接スイッチが設けられ、近接スイッチは充填装置が１回転する間に１回ドグを検出するようになっている。同様にシール装置も、それぞれ固有のシールヘッド番号を持ったシールヘッドと、シールヘッドとともに回転するシール装置の所定位置に設けられたドグを備えている。ドグの回転軌道に相対する位置には近接スイッチが設けられ、近接スイッチはシール装置が１回転する間に１回ドグを検出するようになっている。
制御手段の演算装置は、充填機制御盤とＩＪＰ制御盤を備えている。充填機制御盤は、充填ヘッド番号を記憶する充填ヘッド番号シフトレジスタ、及びシールヘッド番号を記憶するシールヘッド番号シフトレジスタを備えている。同様にＩＪＰ制御盤も、充填ヘッド番号を記憶する充填ヘッド番号リングカウンタ、及びシールヘッド番号を記憶するシールヘッド番号リングカウンタを備えている。
充填包装機械を運転するに当たって、制御手段を含む充填包装機械に電源を投入するが、この時点では充填機制御盤の充填ヘッド番号シフトレジスタは充填ヘッド番号とその位置を認識しておらず、シールヘッド番号シフトレジスタは、シールヘッド番号とその位置を認識していない。
続いて、充填装置及びシール装置が回転するように、充填包装機械を準備運転させると、充填装置及びシール装置の近接スイッチがそれぞれのドグを検出する。充填ヘッド及びシールヘッドとそれぞれのドグは所定の位置関係にあるので、演算装置は、この時点での、充填ヘッド番号とその位置、及びシールヘッド番号とその位置を演算して、充填ヘッド番号シフトレジスタ及びシールヘッド番号シフトレジスタにそれぞれ認識させる。
充填機制御盤が、充填ヘッド及びシールヘッドのそれぞれの番号とその位置を認識すると、演算装置は、インクジェットプリンターが容器に印字すべき充填ヘッド番号とシールヘッド番号を演算し、このヘッド番号をＩＪＰ制御盤の充填ヘッド番号リングカウンタ及びシールヘッド番号リングカウンタに認識させる。以上の準備が整うと充填包装機は通常運転が可能な状態となる。
通常運転が可能な状態となると、スクリューコンベアの軸に取り付けられたレゾルバから取り出されるタイミング信号によって、充填ヘッド番号リングカウンタ及びシールヘッド番号リングカウンタが認識している充填ヘッド番号及びシールヘッド番号が、１つずつカウントアップさせられる。充填ヘッド番号リングカウンタ及びシールヘッド番号リングカウンタには、充填ヘッド数及びシールヘッド数と同数の数値が設定されており、この数値を順に繰り返しカウントしてゆく。例えば、充填ヘッドが４０個の場合は、充填ヘッド番号リングカウンタには１から４０までの数値が設定されており、１、２、…３９、４０、１、２、…のようにカウントアップされる。
充填包装機が通常運転を始めると、スクリューコンベアに容器が搬送されてくる。容器が搬送されてくると、スクリューコンベアの容器検出器（光電センサ）が容器有りの信号を出力する。容器有りの信号は、充填機制御盤に充填ヘッド番号及びシールヘッド番号と同様に蓄積され、これらの情報に基づいて充填機制御盤からＩＪＰ制御盤に印字信号が出力される。ＩＪＰ制御盤が印字信号を受けると、充填ヘッド番号リングカウンタ及びシールヘッド番号リングカウンタが認識している充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を、インクジェットプリンターが容器に印字する。
その他の方法として、シールヘッド番号を印字する直前に、シールヘッド番号を所定のリーダー（読み取り装置）で読み取り、当該番号を印字機により、直ぐに印字することも可能である。また、前記特許文献３に記載されている、演算装置、ロータリエンコーダ、センサ及びドグによって構成されている認識手段を用いることもできる。
容器が入口スターホイルより搬送されると、中間スターホイルの下流工程に位置する、検出装置によって検査確認が実行され、容器本体に成形蓋が載置されていないと判定された容器が検出されると、制御手段によって蓋無容器が不良容器排出装置により搬送レーンから排出される。
さらに、容器が搬出スターホイルの下流側に搬送されると、不良容器検出装置により、充填不良、シール不良、搬送不良等の製造不良が検出され、製造不良と判定された容器は制御手段によって不良容器除去装置により搬送レーンから排出される。また、製造不良と判定されることが無ければ、不良容器除去装置が排出制御すること無く、該当容器は次工程に搬送されることとなる。そして、排出された不良容器の下側周面にブラックライト等の紫外線を照射することにより、印字された充填ヘッド番号やシールヘッド番号を読み取ることができ、シール不良の場合は、シール不良部分と印字との位置関係から、シールヘッドにおけるホーン作用面のどの部分に不具合があるかを特定することができる。これらの結果から、不良装置及び部位を早期に検出し、短時間での不良装置とその関連部位の修復が可能となる。
以下、図面を参照して本発明の連続ロータリ式充填包装機械をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
図１には、本発明の一実施態様として３３０００本／時の高速充填用の連続ロータリ式充填包装機械の全体平面図が示されている。また、図４には成形蓋Ｐが容器本体Ｂの上端開口部にシールされた密封容器Ａが示されている。図１に示すように、本発明の連続ロータリ式充填包装機械の概要は、有底筒状容器本体を充填装置に供給する容器供給装置２０、供給された容器本体に内容物を充填する充填装置３０、円盤状蓋本体と蓋本体周縁部に垂下状に設けられたスカート部とを有する成形蓋をシート状蓋材から成形する一次蓋冷間成形装置５０、内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋Ｐを供給する蓋供給装置６０、蓋供給装置の下流側に配設された蓋検出装置７０と、成形蓋Ｐを容器本体Ｂの上端開口部にシールして密封容器とするシール装置１００、シールされた密封容器を搬出する容器搬出装置８０、及び、一次蓋冷間成形装置５０で成形された密封容器の成形蓋Ｐを最終蓋形状に成形する二次蓋成形装置９０を備えている。
上記容器供給装置２０は、容器整立装置２１、搬送コンベア２２、スクリューコンベア２３を備え、容器整立装置２１では、任意の向きで供給されるボトル状の有底筒状容器本体Ｂを、その上端開口部が上方を向くように整立して搬送コンベア２２へ１列に載置する。搬送コンベア上に載置された容器本体Ｂは下流側に搬送され、搬送コンベア下流部でスクリューコンベア２３によって所定ピッチに整列される。整列された容器本体Ｂは、入口スターホイル２４を介して充填装置３０へ供給される。充填装置３０では、装置内を容器が回転移動する間に容器内に４０本の真空充填ヘッド（図示せず）から液体内容物が充填される。液体内容物が充填された容器は中間スターホイル４０に移替えられる。
充填装置３０の近傍には一次蓋冷間成形装置５０が設けられている。一次蓋冷間成形装置５０では、シート状蓋材を略円盤状に打ち抜くと共に、打ち抜かれた蓋材を断面略コの字状、すなわち円盤状蓋本体と、蓋本体周縁部から垂下状に設けられたスカート部よりなる成形蓋Ｐに成形する。成形された蓋Ｐは、蓋供給装置６０により中間スターホイル４０で搬送されている容器本体Ｂの上端開口部に被せられる。そして、中間スターホイル４０の蓋供給装置６０の下流側に配設された蓋検出装置７０により、容器本体Ｂに成形蓋Ｐが載置されていない容器を検出する。
次いで、内容物が充填された容器は、中間スターホイル４０からシール装置１００へ供給される。シール装置１００では、蓋検出装置７０において成形蓋が正常に載置されていると判定された容器を対象にシール装置内を容器が移動する間に容器に成形蓋Ｐがシールされ密封され、密封容器は容器搬出装置８０へと搬送される。また、蓋検出装置７０において成形蓋Ｐが載置されていないと判定された容器は、成形蓋Ｐとホーン１０８との接触が回避制御された状態で、容器搬出装置８０へと搬送される。
容器搬出装置８０は、搬出スターホイル８１と搬出コンベア８２とスクリューコンベア８３から構成され、密封容器は搬出スターホイル８１を介して搬出コンベア８２上に載置される。搬出コンベア８２上に載置された密封容器は下流側に搬送され、搬出コンベア下流部でスクリューコンベア８３によって所定ピッチに整列される。整列された密封容器は、入口スターホイル９１を介して二次蓋成形装置９０へ供給される。二次蓋成形装置９０では、装置内を密封容器が移動する間に、容器本体にシールされた成形蓋Ｐを二次成形し、最終形状の密封容器とする。最終形状の密封容器は、出口スターホイル９２を介して次工程に搬送される。
図２には、連続ロータリ式充填包装機械の装置の要部が示されている。図２に示されている蓋検出装置７０において成形蓋が載置されていないと判定された容器及び不良容器検出装置８４において不良容器と判定された容器は、搬出コンベア８２上に載置された不良容器除去装置８５により排出される。不良容器除去装置８５は、搬出コンベア８２上の蓋なし容器及び不良容器を、エアブローによりコンベア横の滑り台状のシュートへ吹き飛ばして、シュートで機外に排出する容器排出手段を備えている。
また、図２に示されている入口スターホイル前段のスクリューコンベア２３には、容器搬送方向に対して直交する面上、かつ一対の光電センサ送受信部間を結ぶ線分を搬送されてきた容器が遮断するように、一対の光電センサ１０が固設されており、該光電センサ１０により容器の搬送有無を確認する。
そして、スクリューコンベア２３が特定数回転すると、容器が入口スターホイル２４のポケットに搬入される。その後、容器は充填装置３０、中間スターホイル４０、シール装置１００の順に搬送され、印字機（インクジェットプリンター）１１０の前段に設置された水滴除去装置１１１により印字時にインクが滲まないように容器に付着した水滴が高精度で除去された後に、シール装置１００に配設された印字機１１０により、容器下側周面に充填ヘッド番号、シールヘッド番号が不可視インクにより印字Ｗとして印刷される。さらに、印字Ｗされた容器は搬出スターホイル８１に搬入され、搬出スターホイル８１の下流側に配設された不良容器検出装置８４により製造不良が検出される。そして、不良が検出された場合、不良容器排出装置８５により、不良が検出された容器が搬送ラインから排出される。
さらに、排出された容器の下側周面にブラックライト等の紫外線を照射することにより、隠し印字された充填ヘッド番号やシールヘッド番号を読み取ることができ、また、シール不良の場合は、シール不良部分と印字との位置関係から、シールヘッドにおけるホーン作用面のどの部分に不具合があるかを特定することができる。
次に印字機１１０とシール位置との関係を、図３のシール装置１００の全体断面図を参照することにより記載する。シール装置１００は、３０本の超音波溶接機１０１がその周縁部に等間隔で固設されている上支持板１０２と、超音波溶接機下方の相対する位置に３０個の容器台１０３が固設されている下支持板１０４とを備えている。上支持板１０２及び下支持板１０４はシール装置の駆動軸１０５に固定されている。また、各溶接機の上方には、シール装置の制御装置１０６が設けられている。超音波溶接機１０１は、上支持板１０２に固設されている溶接機本体１０７と、溶接機本体１０７から下方に突出し、かつ下端にシール作用面を有する丸棒状のホーン１０８からなる。載置台を介して下支持板１０４に取り付けられている容器台１０３の上昇によりその上死点で、容器台１０３に載置されている容器の上端が容器に被せられた成形蓋Ｐを介してホーン１０８に押圧し、ホーンの作用面と容器成形蓋Ｐの頂面が容器本体Ｂの開口口部に相当する位置で圧接され、ホーンの作用面と密封容器Ａとの位置関係が固定される。
印字機１１０は容器本体上の成形蓋Ｐとホーン１０８の作用面とが圧接された状態にあるシール装置１００のやや下流側において、当該印字機１１０のノズルが、図４に示すように容器下側周面に充填ヘッド番号、シールヘッド番号を印字Ｗすることが可能となるように、容器の下側周面に対してインクのジェット方向が一定の斜角を有するように設置されている。
１０ 一対の光電センサ；容器検出装置（光電スイッチ）
２０ 容器供給装置
２１ 容器整立装置
２２ 搬送コンベア
２３ スクリューコンベア
２４ 入口スターホイル
３０ 充填装置
４０ 中間スターホイル
５０ 一次蓋冷間成形装置
６０ 蓋供給装置
７０ 蓋検出装置
８０ 容器搬出装置
８１ 搬出スターホイル
８２ 搬出コンベア
８３ スクリューコンベア
８４ 不良容器検出装置
８５ 不良容器除去装置
９０ 二次蓋成形装置
９１ 入口スターホイル
９２ 出口スターホイル
１００ シール装置
１０１ 超音波溶接機
１０２ 上支持板
１０３ 容器台
１０４ 下支持板
１０５ 駆動軸
１０６ 制御装置
１０７ 溶接機本体
１０８ ホーン
１１０ 印字機（インクジェットプリンター）
１１１ 水滴除去装置
Ｐ 成形蓋
Ａ 密封容器
Ｂ 容器本体
Ｗ 印字
２０ 容器供給装置
２１ 容器整立装置
２２ 搬送コンベア
２３ スクリューコンベア
２４ 入口スターホイル
３０ 充填装置
４０ 中間スターホイル
５０ 一次蓋冷間成形装置
６０ 蓋供給装置
７０ 蓋検出装置
８０ 容器搬出装置
８１ 搬出スターホイル
８２ 搬出コンベア
８３ スクリューコンベア
８４ 不良容器検出装置
８５ 不良容器除去装置
９０ 二次蓋成形装置
９１ 入口スターホイル
９２ 出口スターホイル
１００ シール装置
１０１ 超音波溶接機
１０２ 上支持板
１０３ 容器台
１０４ 下支持板
１０５ 駆動軸
１０６ 制御装置
１０７ 溶接機本体
１０８ ホーン
１１０ 印字機（インクジェットプリンター）
１１１ 水滴除去装置
Ｐ 成形蓋
Ａ 密封容器
Ｂ 容器本体
Ｗ 印字
Claims (9)
- 容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に成形蓋を被せ、容器本体と成形蓋をシールすることにより密封容器とする連続ロータリ式充填包装機械であって、
容器本体が回転移動する間に容器内に液体内容物を充填するための複数の充填ヘッドを備えた充填装置と、
充填装置から搬送されてきた液体内容物が充填された容器本体の上端開口部に成形蓋を供給する蓋供給装置と、
成形蓋が載置されている容器本体が回転移動する間に、成形蓋を容器本体の上端開口部にシールして密封容器とする複数のシールヘッドと、容器本体が載置されている容器台又はシールヘッドの昇降機構を有し、容器本体上の成形蓋とシールヘッドのシール作用面とが圧接するように構成された昇降手段とを備えたシール装置と、
前記シール装置によるシール工程において、シールヘッドにおけるシール作用面と密封容器の成形蓋の頂面が圧接され、シール作用面と密封容器との位置関係が固定されている状態にある密封容器本体に、当該密封容器が係わった充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を印字する識別印字機構を備えた印字手段と、
を具備した連続ロータリ式充填包装機械。 - 識別印字機構による印字が不可視インクによる印字であることを特徴とする請求項１記載の連続ロータリ式充填包装機械。
- 印字手段が、紫外線を照射することにより読み取り可能な不可視インクを用いたインクジェットプリンターを有する識別印字機構を備えていることを特徴とする請求項２記載の連続ロータリ式充填包装機械。
- 印字手段が、容器側周面への印字時にインクが滲まないように、容器に付着した水滴を除去するための水滴除去機構を、インクジェットプリンターの上流側に備えていることを特徴とする、請求項３記載の連続ロータリ式充填包装機械。
- 識別印字機構が、容器に印字すべき充填ヘッド番号及びシールヘッド番号を演算する演算装置を有する制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械。
- 演算装置が、さらに、充填ヘッド番号を記憶する充填ヘッド番号シフトレジスタ及びシールヘッド番号を記憶するシールヘッド番号シフトレジスタを備えている充填機制御盤と、充填ヘッド番号を記憶する充填ヘッド番号リングカウンタ及びシールヘッド番号を記憶するシールヘッド番号リングカウンタを備えているＩＪＰ制御盤とを有していることを特徴とする請求項５記載の連続ロータリ式充填包装機械。
- シール装置が、成形蓋を容器本体の上端開口部に超音波シールして密封容器とする、成形蓋と容器本体を加圧する加圧方向を軸の中心とする回転方向の超音波回転振動を作用させる超音波ホーンを具備した超音波シール装置であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械。
- シール装置の下流側に、不良容器を検出するために配設された不良容器検出装置と、不良が検出された容器を搬送ラインより排出する不良容器排出装置とを具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械。
- 請求項１〜８のいずれか記載の連続ロータリ式充填包装機械を用いて、容器本体に液体内容物を充填し、液体内容物が充填された容器本体に成形蓋を被せ、容器本体と成形蓋をシールすることにより密封容器を製造する方法。
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