JP2002337821A - 流動食品のパッケージをシールする超音波シール装置 - Google Patents

流動食品のパッケージをシールする超音波シール装置

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クヌットソン ケント
Luca Canepari
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 清浄作業のために分解を必要とせず、簡単に
できるようにした超音波シール装置を提供する。 【解決手段】 シート状包装材料（４）で作られた流動
食品のパッケージをシールする超音波シール装置（１
０）であって、外側ケーシング（１６）に収容された多
数の超音波振動発生器（１８）を有し、２つの折り曲げ
プレート（４２，４３）を有する前部形成部分（３０）
をケーシングが有し、折り曲げプレートは発生器（１
８）のヘッド（２５）を包囲して、使用時に包装材料
（４）と相互に作用し、また折り曲げプレートの一方
（４２）はケーシング（１６）から取り外すことがで
き、ケーシング全体を取り外すことなく発生器（１８）
のヘッド（２５）にアクセスできるようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシート状包装材料で
作られた流動食品のパッケージをシールする超音波シー
ル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特に本発明は、それに限定されるわけで
はないが、シート状包装材料の連続充填されるチューブ
から作られるパッケージの成形およびシールを行うユニ
ットに好ましく適用される。
【０００３】フルーツ・ジュース、低温殺菌またはＵＨ
Ｔ（超高温処理）ミルク、ワイン、トマト・ソースなど
の多くの流動食品は、殺菌した包装材料で作られたパッ
ケージにて販売されている。
【０００４】そのような典型的なパッケージは、テトラ
・ブリック・アセプティック（登録商標）として知られ
た液体または流動食品用の平行六面体形状のパッケージ
であり、そのパッケージは積層した包装材料のウェブを
折り曲げ且つシールして形成される。積層包装材料は、
繊維質材料の層、例えばポリエチレンの熱密着性プラス
チック材料で両面を被覆された紙を含み、またＵＨＴミ
ルクのような長期保存食品用の無菌パッケージの場合に
は、最終的にパッケージ内食品に接触されるパッケージ
材料の面は、酸素バリヤ材料の層、例えばアルミニウム
またはエチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）のシート
も有し、これはさらに多数の熱密着性プラスチック材料
の層で被覆される。
【０００５】知られているように、このようなパッケー
ジは全自動包装機械会で作られ、その機械ではウェブ給
送される包装材料から連続チューブが形成され、その包
装材料ウェブは包装機械自体において例えば過酸化水素
溶液のような化学殺菌剤殺菌を付与することで殺菌さ
れ、殺菌剤は殺菌後に例えば加熱して蒸発させることで
包装材料の表面から取り除かれ、またこのように殺菌さ
れた包装材料ウェブは閉じた無菌環境の中に保持され、
折り曲げ且つ長手方向にシールされて垂直チューブを形
成する。
【０００６】チューブは殺菌されたまたは無菌処理済み
の食品を頂部から充填され、２組のジョーによって等間
隔の横断部分にてグリップされる。さらに詳しくは、２
組のジョーはチューブに対して周期的に連続して作用
し、チューブの包装材料をシールし、またそれぞれの横
断シール・バンドで互いに連結された枕形状パックが連
続したストリップを形成する。
【０００７】枕形状パックはそれぞれのシール・バンド
を切断することで分離され、またその後最終折り曲げス
テーションへ給送され、そこで最終的な平行六面体形状
に機械的に折り曲げられる。
【０００８】バリヤ材料としてアルミニウムの層を有す
る無菌パッケージの場合、チューブの横断面部分は、通
常、そのアルミニウムの層に損流を誘起させることで熱
密着性プラスチック材料を局部的に溶融させてシールさ
れる。
【０００９】特に、各組の一方のジョーは非導電性材料
で作られた主本体と、主本体内の面座に収容された誘導
子とを含み、他方のジョーは弾性材料、例えばゴムで作
られた押圧パッドを含む。
【００１０】関係する１組のジョーがチューブのまわり
をグリップしたときに誘導子が付勢され、プラスチック
製のカバー材料をシールすることでチューブの横断面部
分をシールする。
【００１１】アルミニウム層のないパッケージの場合、
または他の導電性材料の場合、チューブの横断面部分
は、通常、包装材料の内部を局部的に加熱するためにホ
ット・プレートを使用してシールされる。
【００１２】さらに詳しくは、一方のジョーがホット・
プレートを備え、他方のジョーは通常は１つ以上の弾性
材料の押圧パッドを有する。このシール方法は「ホット
・プレート」シールと称されるが、ホット・プレートと
包装材料とを比較的長い時間接触させることが必要とな
る。
【００１３】包装材料の局部的な溶融を促進するため
に、またこのようにしてパッケージの生産量を増やすた
めに、超音波シールの使用が増えており、これは一方の
ジョーが担持する超音周波数での機械的振動を発生する
装置（以下に簡単に「超音波装置」と称する）と、反対
側のジョーで担持され、堅い支持面として作用するアン
ビルとによって実施されるのであり、包装材料のチュー
ブはその超音波装置およびアンビルの間にグリップされ
て２つの対面する材料壁を互いに接触且つ圧縮し、また
超音波振動が材料を加熱して熱可塑性材料を溶融し、チ
ューブ壁をシールする。
【００１４】さらに詳しくは、超音波装置は外側ケーシ
ングと、ケーシングに収容された例えばＥＰ−Ａ−０６
１５９０７に記載の形式の１つ以上の超音波振動発生装
置と、一対の直角壁または折り曲げプレートとを含む。
折り曲げプレートはケーシングの前部を閉じて前部開口
を形成し、この開口を通して発生器は材料と協働する。
折り曲げプレートは、シール作動時に形成される汚れ且
つ溶融した熱可塑性材料に対する超音波振動発生器すな
わちソノトロード（sonotrodes）の安全保護を果たし、
ジョーと材料との接触状態を定め、このようにしてパッ
ケージの幾何形状を定めることを補助する。
【００１５】しかしながら汚れ且つ溶融した熱可塑性材
料は前部開口を通してジョーの内部に付着する傾向をさ
らに示し、したがって周期的な清浄作業が不可欠であ
る。
【００１６】上述した形式の知られているジョーは幾つ
かの欠点を有す。
【００１７】第１に、ソノトロードの清浄作業は折り曲
げプレートの完全な取り外しを必要とし、これは生産環
境のもとでは実施できない。したがって、研究施設の状
況のもとに熟練した者の助けを得て装置を完全に取り外
すことが必要となる。
【００１８】例えば材料から突出するキャップのような
予め取り付けられる開口装置を備えたパッケージを製造
する場合、折り曲げプレートの１つは開口装置との干渉
を防止するために、製造される特定礼式のパッケージに
応じて形状を定められ捩りばね成らない。したがって、
製造変更の場合には、全装置を取り外して交換しなけれ
ばならない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、既知
の装置に典型的に存在する前述した欠点を解消するよう
に設計された超音波シール装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば請求項１
に記載されたような超音波シール装置が提供される。
【００２１】添付図面を参照し、例を挙げて本発明の好
ましい非制限的な実施例が説明される。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は、例えば低温殺菌またはＵ
ＨＴ（超高温処理）ミルク、フルーツ・ジュース、ワイ
ンなどの流動食品２の、シールしたパッケージを生産す
る包装機械のための成形および横断シール・ユニットを
全体的に示す。
【００２３】チューブ３は、熱密着性シート材料のウェ
ブを長手方向に折り曲げてシールすることで知られたよ
うにユニット１の上流で形成され、包装するために殺菌
されたまたは無菌処理済みの食品２を頂部から連続的に
充填され、そしてユニット１を通る垂直移送路Ｐに沿っ
て下方へ充填方向に給送される。
【００２４】ユニット１は２つの成形およびシール組立
体５（図１には１つだけ示される）を含み、この組立体
は周期的且つ連続して包装材料のチューブ３と相互に作
用してそのチューブを等間隔の横断シール・バンド６に
沿ってグリップし、バンド６に沿って超音波シールを行
って連続した枕形状のパック７を形成し、その後切断し
て枕形状のパックを切り離す。
【００２５】本発明を明確に理解するために必要である
とするだけで本明細書に記載した各組立体５は、チュー
ブ３の反対両側に配置された実質的に２つのジョー８，
９を含み、ジョーは本発明による超音波シール装置１０
と、アンビル１１（図２）とをそれぞれ含む。
【００２６】アンビル１１は、ジョー９に固定され且つ
前部に互いに平行な水平上部リブ１２と水平下部リブ１
３とを有するバーで実質的に形成されている。アンビル
１１はまたリブ１２とリブ１３との間に位置し且つナイ
フ１５の座を形成する中央水平間隙１４を含み、ナイフ
１５は横断シール・バンド６に沿ってチューブ３を切断
するためにスライド可能に且つ周知の作動装置（図示せ
ず）で制御されて収容される。
【００２７】装置１０は２つのフランジ１７でジョー８
に固定されたケーシング１６と、多数、例えば３つ、の
並べられてケーシング１６に収容された超音波振動発生
器すなわちソノトロード１８とを含む。
【００２８】さらに詳しくは、ソノトロード（図４）は
ＥＰ−Ｂ−６１５９０７に記載された形式であることが
好ましく、節面を定める中間フランジ２４を含み、この
フランジの一方の側には軸線方向にテーパー形のヘッド
２５がフランジから延在し、また反対側には２つの間隔
を隔てた反作用錘２６が延在し、反作用錘の間に圧電励
起装置２７が備えられている。
【００２９】ケーシング１６はボックス形本体２８を実
質的に含み、本体は多数の凹部２９が並べて備えられ、
各々の凹部はそれぞれのソノトロード１８の反作用錘お
よび装置２７を収容している。ケーシング１６はまた、
パッケージを形成するときにチューブ３と相互に作用す
る前部形成部分３０と、前部開口３１とを含み、この開
口を通してそれぞれ並んで同一面をなすヘッド２５の前
部シール面３２が外方へ向いている。
【００３０】シール作動が完了されてシール・バンド６
を切断するときにナイフ１５を受け入れるための中央ス
ロット３３によって面３２は長手方向に２つのバンド３
２ａ，３２ｂに分けられている。
【００３１】ソノトロード１８はそれぞれの中間フラン
ジ２４によってケーシング１６に固定され、中間フラン
ジ２４は本体２８に形成されてそれぞれの凹部２９を取
り囲むそれぞれの環状凹部３５に収容され、また形成部
分３０によって軸線方向の保持が行われ、中間フランジ
２４の残留振動の全てを吸収するために保持リング３４
を介在させて保持されることが好ましい。さまざまな個
数の較正シム３７（図４）が形成部分３０と本体２８と
の間に配置される。
【００３２】部分３０は上側の直角アングル部材３８と
下側の直角アングル部材３９で形成されており、これら
の部材は、使用において包装材料のチューブ３の移送路
Ｐに直角である本体２８の対称水平中央面αに沿って組
み合わされる。
【００３３】さらに詳しくは、直角アングル部材３８，
３９はそれぞれ実質的に平坦なフランジ４０，４１を含
み、これらのフランジはケーシング１６の前部に固定さ
れ、また上述したようにソノトロード１８を軸線方向に
保持する。また直角アングル部材３８，３９はそれぞれ
の折り曲げプレート４２，４３を含み、それらのプレー
トはそれぞれのフランジ４０，４１から前方へ突出し、
面αと平行且つヘッド２５の横方向に延在し、またヘッ
ド２５を保護し、チューブ３と相互作用してパッケージ
を形成する。
【００３４】下側の部材３９は一体部材であり、すなわ
ち折り曲げプレート４３がフランジ４１と一体化されて
いる。
【００３５】本発明によれば、上側の折り曲げプレート
４２は取り外し可能である。さらに詳しくは、上側の折
り曲げプレート４２は実質的に長方形且つ平坦であり、
２つの横方向支持部材４５と、上側のフランジ４０から
前方へ向かって突出し且つソノトロード１８のヘッド２
５の間に位置された２つの実質的に梁状の中間支持部材
４６との上におかれる。
【００３６】製造されるパッケージが突出する開口装置
４７（図１）に嵌合されるならば、折り曲げプレート４
２の外面４８は同じ形状の凹部４９を同じ位置に含み、
成形作動時に開口装置４７を受け入れることが好まし
い。
【００３７】実際の使用において、各成形組立体５のジ
ョー８，９は知られているように周期的に作動され、各
サイクルは装置１０とアンビル１１との間にチューブ３
をグリップする段階と、ヘッド２５の前部部分３２のバ
ンド３２ａ，３２ｂに沿ってシール作業を十分に実施で
きるようにするために移送路Ｐの部分に沿って接近した
位置にジョー８，９を送る段階と、切断作業の段階と、
チューブ３を解放するためにジョー８，９を開離させる
段階と、ジョー８，９を次のサイクルに備えて上方の開
いた位置へ戻すように送る段階とを含む。
【００３８】例えば汚れやシール作業時に形成された溶
融した熱可塑性材料の痕跡を上記するために、ソノトロ
ード１８のヘッド２５のクリーニングは、簡単に折り曲
げプレート４２を取り外すことで迅速且つ容易に行われ
る。折り曲げプレート４２はまた、例えば凹部４９のな
いプレート、または異なる形式の開口装置を受け入れる
ための別の形状の凹部を有するプレートと交換できる。
【００３９】既知の装置と相違して、プレート４２はシ
ール装置全体を取り外すことなく、また特にソノトロー
ド１８をケーシングから取り外すことなく、取り外しま
たは交換することができる。さらに、生産環境において
これを行うことができ、したがって保守および工具代え
の時間、および製造を変更する場合の費用を減少でき、
ならびに機械の停止による生産損失を減少できる。
【００４０】しかしながら特許請求の範囲に記載された
範囲から逸脱せずに、本発明による装置１０を変化でき
ることは明白である。特に、下側の折り曲げプレート４
３を単独で、または一緒に取り除くことができる。また
ソノトロード１８は何れの形式、形状のものが、また何
れの個数も使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流動食品を包装する機械の成形およびシール・
ユニットの概略的な部分的に駄目とした立面図を示す。
【図２】シール・ユニットの一部を形成し、本発明によ
るシール装置を含むシール組立体の斜視図を示す。
【図３】図２のシール装置の拡大した斜視図を示す。
【図４】図３の装置の分解斜視図を示す。
【符号の説明】
１ ユニット ２ 流動食品 ３ チューブ ５ 成形およびシール組立体 ６ 横断シール・バンド ７ パック ８，９ ジョー １０ 超音波シール装置 １１ アンビル １２ 水平上部リブ １３ 水平下部リブ １５ ナイフ １６ ケーシング １８ ソノトロード ２６ 反作用錘 ２７ 圧電励起装置 ２８ 本体 ２９ 凹部 ３０ 前部形成部分 ３１ 前部開口 ３２ 前部シール面 ３３ 中央スロット ３５ 環状凹部 ３７ 較正シム ３８，３９ 直角アングル部材 ４０ フランジ ４２，４３ 折り曲げプレート ４５ 支持部材 ４７ 開口装置 ４８ 外面 ４９ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケント クヌットソン スウェーデン国 ランドスコナ、ベースト マンスガタン ２エイ (72)発明者 ルカ カネパリ イタリア国 モデナ、ヴィア ヴァンティ ミーリャ 83 (72)発明者 アレッサンドロ フォンタニーニ イタリア国 カルカラ、ヴィア サルヴォ ダッキスト 13 Ｆターム(参考） 3E094 AA13 BA02 CA22 DA07 EA03 HA15 4F211 AD05 AD32 AG07 AH54 TA01 TC14 TC17 TH01 TH18 TJ14 TJ21 TJ22 TJ26 TN22

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外側ケーシング（１６）と、 前記ケーシングに収容され、包装材料（４）と協働する
    前部シール面（３２）によって形成されたヘッドを有す
    る少なくとも１つの超音波振動発生器（１８）とを含
    み、 前記ケーシングは中空本体（２８）と、前記発生器（１
    ８）の前記ヘッド（２５）を収容すると共に前部開口
    （３１）を有し、前記開口を通して前記発生器（１８）
    の前記前部シール面（３２）が外方へ向けられている前
    部形成部分とを含んでおり、また前記ケーシング（１
    ６）の内部に前記発生器（１８）を保持するための保持
    手段（３５，３４，２４，４０，４１）を含むシート状
    包装材料（４）で作られた流動食品（２）のパッケージ
    （７）をシールする超音波シール装置（１０）であっ
    て、 前記発生器（１８）の前記ヘッド（２５）に対するアク
    セスを可能にするために、前記発生器（１８）の前記保
    持手段（３５，３４，２４，４０，４１）から単独に取
    り外すことのできる少なくとも１つの取り外し可能なプ
    レート（４２）を前記ケーシング（１６）の前記形成部
    分が含んでいることを特徴とする超音波シール装置。
  2. 【請求項２】 前記保持手段（３５，３４，２４，４
    ０，４１）が前記発生器（１８）の節面を定める中間円
    周フランジ（２４）を含み、この中間円周フランジから
    前記ヘッド（２５）が軸線方向に突出しており、前記フ
    ランジ（２４）は前記ケーシング（１６）の前記本体
    （２８）と前記形成部分（３０）との間に配置されてい
    ることを特徴とする請求項１に記載された装置。
  3. 【請求項３】 前記本体（２８）に取り付けられ且つ互
    いの間に前記発生器（１８）の前記ヘッド（２５）を収
    容する、また前記ケーシング（１６）の前記前部開口
    （３１）を形成する２つの直角アングル部材（３８，３
    ９）を前記形成部分（３０）が含むことを特徴とする請
    求項１または請求項２に記載された装置。
  4. 【請求項４】 前記直角アングル部材（３８，３９）が
    前記装置（１０）の中央面（α）に沿って組み合わさ
    れ、前記中空本体（２８）に固定されたそれぞれのフラ
    ンジ（４０，４１）を有し且つ前記保持手段（３５，３
    ４，２４，４０，４１）の一部を形成して前記発生器
    （１８）を保持しており、それぞれの折り曲げプレート
    （４２，４３）が前記フランジ（４０，４１）から延在
    して前記中央面に平行であることを特徴とする請求項３
    に記載された装置。
  5. 【請求項５】 前記折り曲げプレート（４２，４３）の
    少なくとも１つが前記形成部分（３０）の前記取り外し
    可能なプレート（４２）を形成することを特徴とする請
    求項４に記載された装置。
  6. 【請求項６】 それぞれの前記直角アングル部材（３
    ８）の前記フランジ（４０）から一体に突出する多数の
    支持部材（４５，４６）に対して、前記取り外し可能な
    折り曲げプレート（４２）が固定されていることを特徴
    とする請求項５に記載された装置。
  7. 【請求項７】 前記包装材料（４）に事前に取り付けら
    れた開口装置（４７）を収容するための凹部（４９）が
    形成されている外面（４８）を、前記取り外し可能なプ
    レート（４２）が有することを特徴とする請求項１から
    請求項６までのいずれか一項に記載された装置。
  8. 【請求項８】 それぞれのヘッド（２５）の前部シール
    面（３２）が並べられて互いに同一面とされた多数の並
    んだ発生器（１８）を含み、前記取り外し可能なプレー
    ト（４２）が前記ヘッド（２５）に対して交差する方向
    に延在することを特徴とする請求項１から請求項７まで
    のいずれか一項に記載された装置。
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