JPH02504255A - 蓋付き容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は個別の請求の範囲の前文に従って実質的にプラスチック材料の蓋を介し て実質的にプラスチック材料の容器本体を密封するための方法及び装置に関する 。

多数の物理的適用例では、実質的にプラスチック材料の！又は偏平な（ｏｂｌａ ｔｅ）蓋を介して実質的にプラスチック材料の容器を密封する必要がある０食糧 の長期保存用容器の場合は特に、クロージャ技術の要件が極めて高い、何故なら ば、密封性のないクロージャではしばらくすると容器の中身が損なわれて、この 中身が消費されると結果的に中毒を起こす危険性があるからである。ある物理的 適用例では、充填容器の低温殺菌が充填作業と関連して実施される。このことが 低温殺菌中に生じる高い内圧と高温との組み合わせのために、クロージャの強度 要件を極めて高くしている。

満足の行く密封クロージャを得るには、蓋と容器本体とが相互にユニットとなっ ているこれらの表面間にこのような段階で実質的に均一の当接圧力が加えられね ばならない。

実際には、所定の接合部の区域の種々の部分で比較的僅かな圧力変動が生じるだ けでも、クロージャの密封性は許容し得ないほど失われる０本明細書に記載する 均一圧力分布の要件は、例えばホットメルト接着剤を使用する熱接着密封、特に 容器の開口縁部に対して蓋が溶接される物理的適用例に適用される。

食糧用プラスチック材料容器はしばしばラミネート材料から製造される。ラミネ ートには時折８〜１０の層がある。

厚いプラスチック材料及び／又は積層プラスチック材料で生じる問題は、材料厚 さが時折変化することである。このような場合、このような厚さの変化が生じる のは一般に容器の開口部分である。この場合例えば開口フランジは一般に唯一の より厚い部分と唯一のより薄い部分とをその周辺方向に有し、それらは徐々に且 つ間断なく相互に連続している。前述の厚さの変化は特に、熱成形により製造さ れる容器の開口フランジで生じる。

蓋の固定区域及び容器本体の開口部分の材料厚さが大きい他の物理的適用例では 、熱溶接は実用的ではない、何故ならば、このような溶接技術ではプラスチック 材料の良好な断熱特性のために生産能力が低下するからである。従って、最近で は蓋を容器の開口部分に固定するためにいわゆる超音波溶接を使用する可能性が 注目されている。超音波溶接を介しての蓋の固定は、固定区域での蓋及び／又は 開口部分が薄い材料からなる物理的適用例にも使用され得ルことは当業者には明 白である。しかしながら超音波溶接は一般に、該超音波溶接を使用する際に、密 封性のある連続的接合部が溶接区域で得られるように溶接の行われるこれらの表 面で当接圧力の極めて均一な分布が必要となることを適用している。

超音波溶接では、構成部分の１つ（蓋又は開口部分）が一般にカムのようなショ ルダ形状の溶接指示部を少なくとも１つ備えるように設計されている。このよう な場合溶接の接続部が密封され且つ完全となるように、例えば容器のフランジ上 及び／又は蓋上に置かれているこのショルダが蓋及び／又は容器の固定区域の総 ての部分に一定圧力で当接することが重要である０周辺の溶接で一定圧力に達す るためには、従来技術では弾性支持体を使用する試みがなされていた。このよう な場合、それにより構造上に存在し得る任意の不整列についてはある程度補正さ れ得ることが証明された。この不整列は、容器本体の開口フランジがその上に位 置する支持体が溶接装置の溶接電極（ソノトロード（ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ））の 当接面により作られる平面と角度をなすが、当該スプリングの特性のために、当 接圧力の許容し得ない変動が時折所定の接合部の区域で生じ得る。スプリングの 代わりに弾性降伏材料（ｅｌａｓｔｉｃａｌｌｙ　ｙｉｅｌｄａｂｌｅ　ｍａｔ ｅｒｉａｌ）、例えばゴムの詰め物を使用しても、同じことが当てはまる。

これらの問題を防止するために構造を高剛性にする試みもなされた。しかしなが ら、このような物理的適用例でも、支持体と溶接装置との当接面の必要な合致配 向（ａｇｒｅｅｉｎｇｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）が行われてそれにより所望する 完全な溶接が実施されるような、厳密な許容差（ｔｏｌｅｒａｎｃｅｓ）に達す るのは不可能であることが証明された。剛性構造の使用に適合された技術を使用 しての材料厚さのむらの補正も実施され得ない。

超音波溶接では、溶接装置の溶接表面とバックアップとの距離は、蓋と開口部分 との間に所望する品質の接合部が得られ得るように多くとも０．１　＋ｕ＠だけ 変動し得る。この０．１　ｗａｗａのレベルは蓋と開口フランジとの厚さの計算 された変動も含んでいる。射出成形された蓋では多くて０．０５　ａｍの偏倚に 達し得るが、真空成形では最大偏倚がより大きくなる。容器本体が射出成形され るならば、その開口部分についてこのようにして０．０５　ｍｍの最大厚さの変 動も得られる。このことは０．１　ｍｍの最大許容偏倚がプラスチック材料によ り”消費”されることを含意している。従って、溶接装置と（密封されるべき容 器本体を支持する）支持体との当接平面を実質的に完全に適合整列させても、許 容し得ない接合部が作られる危険性がある。従って、完全に満足の行く品質の接 合部を得るために、超音波溶接では開口フランジの薄い部分と厚い部分との差、 蓋の薄い部分と厚い部分との差及び／又は装置の不整列を補正する技術が必要と なる。

本発明の目的はこのような補正が実施される方法及び装置を提供することである 。これは個別の請求の範囲の特徴を記載する項に開示されている内容に基づいて 実現される。

受容装置の球状面と静止手段の対応する球状面との間に過剰圧力により隙間のよ うな空間を形成することにより、受容装置は何等摩擦を生じることなく静止手段 に対して回転し得る。溶接装置が静止手段と溶接装置との相対運動により蓋を介 して開口部分に圧力を加えるときに、圧力が周辺部分に集中又は周辺部分に沿っ てより高くなると、該溶接装置は静止手段に対して受容装置を回転させて、それ により該受容装置は溶接装置からの圧力が蓋と開口フランジとの間の当接面全体 を通じて周辺方向に実質的に均一に分散される位置に調整される。静止手段と溶 接装置との連続相対運動により、受容装置は移動させられ、正しい配向が維持さ れた状態で球面区域内で静止手段に当接する。それにより受容装置は蓋と容器フ ランジとの間の当接圧力が周辺当接面全体を通じて実質的に等しい位置で静止手 段に対して固定される。その結果所望の効果が得られ、例えば超音波溶接による 完全に適切な密封クロージャのための適用条件は満たされるだろう。

本発明の装置の好ましい実施例では、閉鎖された空間は、その中心軸が開口部分 のフランジのための受容装置の支持面を貫く平面と実質的に直角をなす周辺凹部 により形成される。

本発明の有利な実施態様を個別の請求の範囲に開示する。

添付図面を参照しての以下の短い説明により本発明の特徴及び局面がより簡単に 理解されよう。

添付図面の中で、第１ａ図〜第１ｆ図は本発明の装置の１つの実施例の断面を示 し、第２ａ図、第２ｂ図はこのような装置の変形例を示している。

図面を参照すると、第１ａ図〜第１ｆ図に示す実施例は閉鎖底部１４と、フラン ジ１１を備える開口部分１５とを備えた容器本体１０を含んでいる０図面では、 フランジは上方に向けちれる面１２を有する。誌面１２は溶接指示部を構成する ための直立カムのようなショルダ２１ａを備えている。フランジの対向境界面は 参照番号１３に示す、蓋２０は容器の本体上に位置し且つ周辺端部区域２２で周 辺溶接指示部２１ａに当接している。ここでは蓋は平坦シートとして示されてい るが、本発明の適用範囲から逸脱することなく周辺端部区域２２内の区域が任意 の形状であり得ることは当業者には明白である。

図面では更に受容装置Ｉ３０と協働するフレーム７０が示されており、少なくと も密封工程の初期段階中には受容装置３０が下方に面する周辺当接面３８でフレ ーム上の支持面７１に当接している。

例示する実施例では、受容装置３０は上方部分３７と、該上方部分から分割され 得且つ場合によってクレードルと称する下方部分３１とを含んでいる。下方部分 即ちクレードルは、該クレードルの周辺方向に配置されている１つ又は複数の球 状境界面３３を備えている。これらの面は凸形状であり且つ周辺部分３２上に位 置する０周辺部分が中心穴を含む物理的適用例では、該穴は一般に例えば図面に 示す如く中心板８０を介して密閉される。受容装置の上方部分３７は該受容装置 の下方部分３１の上方当接面３５と協働する下方当接面３６を備えている。更に は、受容装置の上方部分は上方に面する支持面３４を備え、容器はそのフランジ １１で該支持面３４に当接している。

受容装２３０の下方部分３１の下には、受容装置の球状に突き出た境界面３３の 形状に適合される１つ又は複数の凹形状の球状境界面４１により斜め上方及び内 部方向に限定される静止手段４０が配置されている。出発位置、即ち第１ａ図に 示す位置では、静止手段４０及び受容装置３０の下方部分３１はそれらの間に実 質的に閉鎖された空間４９を形成する。静止手段４０は更に少なくとも１つのボ ルト４２を備えている。該ボルトは下方部分の周辺部分３２の対応穴８１内に突 出している。各穴の寸法は穴と協働するボルトを穏当な隙間をあけて包囲するよ うに設定され、それにより静止手段４０と受容装置の下方部分３１との相対移動 を制限することができる。

チャンネルとして図面に示されている供給配置４８は、閉鎖された空間４９に圧 力媒質５０を供給するための圧力装置（図示せず）、例えば圧力容器との閉鎖し 得る接続部を介して、閉鎖された空間４９に通じている。一般に、気体混合物、 好ましくは空気が圧力媒質として使用される。

容器上には密封装置６０、例えば溶接装置が配置され、該装置は超音波エミッタ （ソノトロード）のエミッタ本体からなるのが好ましい１図面では、蓋２０の周 辺端部区域２２と協働する下方に面する平坦な周辺当接面６１を備える密封装置 が示されている。密封装置は、蓋の任意の中心突起部分と接触しないように周辺 当接面内部に凹部６２を備えている。

静止手段４０と関連して、該静止手段を密封袋ｆ６０に向かう方向に移動させる ための駆動手段９０．９１が備わっている。

駆動手段は図面では、静止手段４０及び斜角に向けられた下方境界面９２と協働 し且つ上方に面した斜め境界面９３を備えるくさび形本体９０と協働する本体９ １として示されている。

密封装置が超音波エミッタ用溶接装置として示されている実施例で本発明を実践 するにあたっては、容器本体１０は第１ａ図に示す位置に置かれる。その結果蓋 ２０は容器本体の開口部分上に置かれ且つ溶接指示部２１ａに当接する。フラン ジ１１は（第１０の右から左に向かって）厚さが減少し、このために溶接装置の 平坦な周辺当接面６１と蓋２０の上方境界面２３との間にくさび形の隙間２４が 形成されることはこの図面から明白であろう、蓋の厚さだけが減少する例で対応 するくさび形の隙間が形成されるのは明らかである。以下の記載から明らかなよ うに、この隙間は密封作業中に除去される。

次に、圧力媒質がチャンネル４８を通じて実質的に閉鎖された空間４９に供給さ れる＃閉鎖された空間での過剰圧力の結果として、受容装置の下方部分３１は静 止手段４０に対して幾分上方に移動させられる。この点で球状当接面３３．４１ は、圧力媒質が隙間４３を通過すると同時に相互に離される。この隙間４３は受 容装置の下方部分の上昇時に球状面（第１ｂ図参照）間に形成される。ボルト４ ２及び各ボルトと協働する空洞８１が隙間４３の最大幅を限定し且つ受容装置の 下方部分の静止手段４０からの分離を防止する。圧力媒質の空間４９への連続供 給下で、くさび形本体９０は右に移動させられ（第１ｃ図参照）、それにより駆 動本体９１は上方に移動させられ、その結果静止手段４０を図面では上方に移動 させる。このような場合、受容装置の下方部分３１と静止手段４ｏとは実質的に その相互位置にある。駆動手段９０．９１の連続運動により、受容装置の下方部 分は、その上方当接面３５が受容装置の上方区域３７の下方当接面３６に当接す るように移動させられ、その後駆動手段９０．９１の連続作動、及び結果として 引き起こされる静止手段４０とフレーム７０との相対運動により、下方に面する 周辺当接面３８と上方に面する支持面７１との当接が無効とされる。静止手段４ ０はこの時点で受容装置３０、中身の入った容器１０及び蔓２０を担持している 。圧力媒質の供給の結果として、実質的に閉鎖された空間４９で、更には隙間４ ３で過剰圧力が維持される。

駆動手段９０．９１の連続運動及び必然的に生ずる静止手段４０の上方運動（第 １ｄ図）の結果として、蓋２０及びフランジ１１を介して溶接装Ｎ６０と受容装 置３０との間で相互作用力が生じる。これは受容装置が球状面３３の中心点の周 りに回転することを忘味している。受容装置の球状面３３と静止手段の球状面４ １との間の隙間４３は球状面間の摩擦を除去する。

このために、連続する上方運動中に（第１ｅ図参照）蓋の上方側部２３は溶接装 置の当接面６１と完全に平行な位置に調整される。この位置が維持される間に、 受容装置の球状面３３と静止手段の球状面４１とはその後駆動手段９０．９１の 連続運動により移動させられて相互に当接し、それにより受容装置は、蓋の上方 境界面が前述の配向を維持している位置で固定される。その結果、溶接装置は実 質的に一定の圧力で蓋をフランジ１１の総ての部分において該２ランジ１】の溶 接指示部２１ａを押圧する。

その後、溶接装置は、それぞれ蓋と開口フランジとの材料区域の所定の接続区域 に（本実施例の場合は超音波エネルギ、からなる）必要なエネルギを供給する。

蓋と容器本体のフランジとは溶接接合部２５で相互に固定される。第１ａ図〜第 １ｆ図に示す実施例では、接合部は最初溶接指示部２１ｍの先端に形成される。

溶接サイクルが一旦終了すると（第１ｆ図参照）、装置の全部分は第１ａ図に示 す位置に戻る。

密封容器は除去されて新規の容器が密封用受容装置３０に置かれる。

第２ａ図及び第２ｂ図は本発明の装置の変形例を示す。

第２ａ図は第１ａ図に対応し、第２ｂ図は第１ｅ図に対応する。実質的に閉鎖さ れた空間４９＆は、当該変形例では静止手段４０の周辺球状面４１の周辺凹部３ ９として形成されている０例えば圧力容器は圧力媒質を供給するためにチャンネ ル４８ｍを介して実質的に閉鎖された空間への接続及び接続の解除が行われる。

それにより空間が加圧下に置かれると、受容装置の下方部分３】の漸進的上昇が 生じ、その結果球状面３３と４１との間に摩擦を消失させる隙間が生じる。これ により静止手段に対する受容装置の摩擦を生じない所望の位置調整が行われ且つ 溶接装置の周辺当接面６１に対するＭ２Ｏの所望される正確な配向も実施され得 る。第２ａ図及び第２ｂ図に示す実施例での装置の機能は、第１ａ図〜第１ｆ図 に示す実施例で説明した機能に対応する。

第２ａ図及び第２ｂ図に示す閉鎖された空間４９ａが前述の閉鎖された空間４９ に相当する中心に位置する空間により補足され得、且つ第１ａ図〜第１ｆ図に示 す中心板８０が受容装置３０に含まれることは当業者には明白であろう、ある実 施例では、周辺凹部３９は受容装置の周辺球状面３３に配置されている。又は、 該凹部３９は受容装置３０の球状面３３と静止手段の球状面４１とに中空部分と して備わっている。

第２ａ図及び第２ｂ図は本発明の物理的適用例を例示しており、本発明では溶接 装置６０が装置の不整列のために不正確な配向の周辺当接面６１を有する装置で 受容装置３０の配向の是正を行うためにこの適用例が使用されることは注目すべ きである。当然第１ａ図〜第１ｆ図を参照して説明した本発明の実施例ではこの ような不完全な配向が補正され得、第２ａ図及び第２ｂ図を参照して説明した実 施例では前述の不均一の材料配分が補正され得る。溶接面の当接面６１の配向が 不正確であり且つそれと同時にフランジ１１及び／又は蓋のプラスチック材料の 材料厚さが変動するときに、全く適切な密封を形成するのに必要な補正が本発明 に基づき開示された技術を使用することにより行われることは当業者には明白で ある。簡単な構造、密封装置（溶接装置）と受容装置との間の区域への接近性の ような多数の理由により、当該技術ではいわゆる単柱機械の使用への要望が表明 されている。これらの機械には、特に溶接装置が蓋に対して作動するときに柱が 設計上非対称であるために幾分的がるという欠点がある０本発明は前述した密封 装置の設計の結果として生ずる溶接装置の不完全な配向も是正する。第２ａ図及 び第２ｂ図は、カムとして示されている溶接指示部２１ｂが蓋上に配置されてい る容器本体と蓋との実施例を例示している。

受容装置３０は、該受容装置が上方部分３７と該上方部分がら分割され得る下方 部分３１とからなる実施例に示されている０本発明の受容装置は実施例によって は結合ユニットを形成している。

ある実施例では、受容装置の上方部分３７が接合部２５の形成のためにフランジ １１にエネルギを放出するように設計されていることは当業者には明白であろう 。

図面及びこの説明もある程度、１つ又は複数の溶接指示部２１ｍ、２１ｂが蓋と 開口フランジとの間の接続部の形成を容易にするように！及び／又は開口フラン ジ上に配置されている本発明の１実施例に関する。このような実施例は特に接続 部が超音波溶接により形成される溶接接合部からなるときに使用されるのに適し ている。

しかしながら、本発明の適用範囲は広く、本発明が一般に、例えば熱溶接、接着 等によりその間に接合部が形成されるそれらの面の接続区域で均一に配分される 当接圧力を必要とする技術を使用しての容器の密封又は対応端部の容器本体への 固定に適用されることは明白である。

前記の詳細な説明は本発明の限定された数の実施例に関するが、本発明が後述の 請求の範囲の主旨を逸脱することなく多数の実施例を包含していることは当業者 により容易に理解されよう。

Ｆｉｇ、　７ａ Ｆｉｇ、　７ｂ Ｆｉｇ、　７ｃ Ｆｉｇ、　７ｄ Ｆ々、　７ｅ Ｆｉｇ、　７ｆ Ｆｉｇ、　２ａ Ｆｉｇ、　２ｂ 国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．実質的にプラスチック材料のフランジ１１を備える開口部分１５を含む容器 本体１０を実質的にプラスチック材料の蓋２０を介して密封する方法であって、 密封作業中にフランジはその境界面１２，１３の一方１２で支持体３０に当接し 、それと同時に蓋は密封装置６０によりフランジの対向境界面１３に当接し、蓋 はフランジと該蓋との間の移行部を形成する接合部２５でフランジに連続的に且 つ密封性を有するように接続されており、該支持体３０が静止手段４０の対応す る形状の境界面４１と協働する球状面の１部分を構成する境界面３３を１つの区 域３２に有すること、媒質、好ましくは気体混合物５０が過剰圧力下で境界面３ ３，４１間を通過し、その結果支持体と静止手段とが実費的に摩擦することなく 相互に可動する隙同４３がそれらの間に形成されること、密封装置６０は、支持 体３０に対する相対移動及び蓋２０と開口部分１５とを介しての該蓋への当接に より、フランジに当接する区域の蓋がその当接面全体を通じてあらゆる部分で実 質的に同一の圧力を加えられるまで静止手段に対して支持体３０を回転させるこ と、境界面３３，４１が支持体と密封装置との連続する相対移動により機械的に 相互に当接させられ、そこで相互に固定されること、及び接合部２５の形成に必 要な圧縮力が密封装置６０により蓋に適用されることを特徴とする方法。
2. ２．接合部２５の形成される区域でエネルギ供給が実施されることを特徴とする 請求項１に記載の方法。
3. ３．蓋２０のフランジ１１への密封固定区域では、蓋及び／又はフランジが開口 部分の周辺方向に伸びる１つ又は複数のカムのような突出部２１ａ，２１ｂを備 えていること、並びに密封装置６０が超音波音を放出し、それによりカムのよう な突出部区域でその形成が開始される溶接接合部２５を介して蓋２０のフランジ １１への固定が実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. ４．容器本体１０の開口フランジ１１への蓋２０の密封固定装置であって、蓋と 容器本体とは実質的にプラスチック材料からなり、装置はフランジ１１を支持面 に当接させて容器本体を受容し且つ支持するための支持装置３４を備えた受容装 置３０を含み、該装置は、蓋とフランジとが相互に嵌入している材料区域の該蓋 と該フランジとの間に接合部２５を形成するために密封装置とフランジとの間に 置かれている蓋のフランジ１１に対応する端部区域に圧力を加える密封装置６０ を含んでおり、該受容装置３０が境界面３３を形成する球の部分を備えているこ と、該受容装置と協働する静止手段４０が該受容装置の球状境界面の形状に対応 する形状の境界面４１を備えていること、該受容装置が静止手段４０と協働する 位置にあるときに受容装置３０と静止手段４０とがそれらの間に実質的に閉鎖さ れた空間４９，４９ａを形成すること、並びに圧力媒質５０の供給装置４８，４ ８ａが、閉鎖された空間４９，４９ａ内に過剰圧力を発生させて前記球状面３３ ，４１の間に隙間４３を形成するために該閉鎖された空間に連結及び連結の解除 が行われるように接続されており、その結果該密封装置及び開口フランジ１１を 介して蓋に当接する密封装置６０は、フランジに当接する区域での密封装置の蓋 への圧力が実質的に均一に配分され且つ受容装置の配向が維持される位置に受容 装置３０を調整するとともに、球状面を相互に当接させるように受容装置と静止 手段とを相互に移動させることを特徴とする密封固定装置。
5. ５．実費的に閉鎖された空間４９ａが、受容装置の球状面３３に配置される周辺 凹部３９を形成することを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. ６．受容装置３０が上方部分３７と、該上方部分から分割され得且つその上に受 容装置の球状境界面３３が配置される下方部分３１とを含んでいることを特徴と する請求項４又は５に記載の装置。
7. ７．静止手段４０と受容装置３０とが相互補完的に配置されていることを特徴と する請求項４から６のいずれか一項に記載の装置。
8. ８．密封装置６０による受容装置３０の調整時に、該受容装置３０の支持面３４ を貫く面が該受容装置３０の球状境界面３３の中心又は中心に隣接して置かれて いることを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に記載の装置。
9. ９．受容装置３０の球状面３３での半径が支持面３４を貫く面と、少なくとも約 １０°の、好ましくは少なくとも約２０°の角度をなすことを特徴とする請求項 ４から８のいずれか一項に記載の装置。
10. １０．静止手段４０が駆動手段９０，９１により密封装置６０に向かう方向に移 動するように配置されていること、及び該静止手段はこの移動の最終段階におい て該静止手段が受容装置３０を完全に担持する位置を維持するように配置されて いることを特徴とする請求項４から９のいずれか一項に記載の装置。
11. １１．密封装置６０が蓋２０の開口フランジ１１への固定のためにエネルギを放 出するように作動することを特徴とする請求項４から１０のいずれか一項に記載 の装置。
12. １２．密封装置６０が超音波エネルギの形態のエネルギを放出するように作動す ることを特徴とする請求項１１に記載の装置。