JP2005534581A - 自立底付き袋の充填装置 - Google Patents

Abstract

向かい合う側部継目および底を備えた自立底付き袋の特に液体の充填装置が開示される。装置は、垂直軸の周りに回転可能な充填回転コンベヤを含み、充填回転コンベヤの周囲にそれぞれの袋用の多数のホルダが設けられている。充填回転コンベヤに、袋供給ステーション、袋開口ステーション、充填ステーション並びに受取りステーションおよび封鎖ステーションが付属されている。このような装置を最適化し且つ特により高い処理量を達成するために、袋供給ステーション内に予備成形袋用マガジン並びに袋用供給回転コンベヤが設けられ、供給回転コンベヤはそれぞれの袋用の複数の保持装置を含み、この場合、マガジンから各袋を個別に取り出し且つ袋を連続的に充填回転コンベヤのホルダの１つに供給するために、保持装置が共通軸の周りに回転駆動可能であることが開示される。

Description

本発明は請求項１に記載のタイプの自立底付き袋の充填装置に関するものである。

このような装置は欧州特許第５７６０５８号から既知である。既知の装置は充填回転コンベヤを含み、充填回転コンベヤは連続回転し且つ袋成形機から直接それに袋が供給される。袋成形機は最初にロールからのフォイル材料を紙ウェブに加工し、この紙ウェブを個々の袋に切断し且つ個々の袋を同期化装置に供給し、同期化装置は次に個々の袋を連続回転する充填回転コンベヤに供給する。この文献には確かに、マガジンからの予備成形袋が使用されてもよいことが記載されているが、同期化装置は存在しなければならない。同期化装置のタイプおよび構造は記載されていないが、明らかに線形運動可能なアームが使用されていることがわかる。袋が充填回転コンベヤ上にどのように保持されるかが同様に記載されていない。充填回転コンベヤ上において袋は吸引カップにより開かれ且つそれに続いて充填される。その後に、充填されているがなお開いたままの袋は中間車に供給され、それに続いて袋は中間車からシール回転コンベヤの形のシール装置に到達する。従来技術のこの文献は、確かに、既知の装置の効果が向上されるものであると記載しているが、この既知の装置はやはりなお欠点を示している。これらの欠点の１つは、袋を充填回転コンベヤに供給する同期化装置である。第２の欠点は、充填された開いたままの袋を搬送する中間車であり、この場合、特に袋に液体が充填されているとき、袋の内容物がこぼれないようにするために、この搬送速度は制限されている。

従来技術において、他の構造の袋充填装置が多数既知である。即ち、例えば、米国特許第３３２３２８０号は袋に顆粒を充填するための充填回転コンベヤを示す。袋は予備成形され且つ袋マガジン内に用意され、袋マガジンから袋は線形運動により充填回転コンベヤに供給される。充填回転コンベヤ内において、袋は向かい合う両方の側部継目においてそれぞれのクランプ掴み装置により掴まれ、クランプ掴み装置は、袋を開くために相互に相対運動可能である。クランプ掴み装置のこの運動は比較的複雑に実行される。ここでは縫い合わせにより行われる開口の封鎖の前に袋は回転され、これは一方でクランプ掴み装置の重ね合わせ運動により行われなければならない。

米国特許第４５８０４７３号からエンドレス・コンベヤ・ベルトにクランプされた袋を種々のステーション内で搬送するエンドレス・コンベヤを使用する袋充填装置が既知である。搬送において、袋は一方の側部継目においてのみクランプ掴み装置によりクランプされる。しかしながら、クランプされたこの側部継目は先を行く側部継目であり、このことは、一方で、袋の両方の側壁が開口のためにもはや利用可能ではないという欠点を有し、他方で、ここでは袋はその最大寸法を搬送方向に向けているので、袋の処理量を著しく低下させるという欠点を有している。
欧州特許第５７６０５８号明細書 米国特許第３３２３２８０号明細書 米国特許第４５８０４７３号明細書

したがって、その効果が向上されるように上記タイプの装置を改良することが本発明の課題である。

この課題は請求項１に記載の特徴により解決される。
本発明の形態により、充填回転コンベヤへの袋の供給を連続的にしかも予備成形袋マガジンから行うことができるので、充填装置の著しい最適化が達成される。したがって、袋の作製または必要な切断による周期的な袋の供給が充填回転コンベヤの作業速度制限を形成することはない。

本発明の有利な変更態様が従属請求項２ないし８から明らかである。
さらに、それ自身予め切り離されている、即ち供給回転コンベヤが袋の作業速度を著しく上昇させることのない請求項９の形態は特に有利であり、その理由は、この場合、袋の供給をきわめて簡単に行うことができ、第２の掴み装置が途中に存在することなく、および特に請求項１０と組み合わされて、処理量即ち充填回転コンベヤに装填可能な袋の数が最適化されるからである。

一方の側のみをクランプすることにより、さらに、請求項１１に記載のように、請求項１１に記載の袋の開口のための吸引掴み装置をホルダ内に共に組み込むこともまた可能である。追加して設けられた請求項１２に記載の支持面、請求項１３および１４に記載の支持面の運動性並びに請求項１５に記載の心出し可能性は充填回転コンベヤにおけるホルダの他の最適化を提供し、特にそれに続く方法ステップとのより良好な適合性を提供する。

さらに、課題は請求項１６に記載の封鎖回転コンベヤにより解決され、場合によりこれは単独であってもよく、その理由は、これは、充填回転コンベヤから直接即ち中間車を用いることなく袋を受け取ることが可能であるからである。

請求項１７の形態により、封鎖回転コンベヤのシール装置は同時に搬送機能を受け持つことができる。
本発明の有利な実施形態を以下に図面により詳細に説明する。

図１および２に自立底付き袋２の充填装置１が略図で示されている。自立底付き袋は包装のために大きく拡げられ、および特に液体の飲み物即ち飲料の包装に使用される。各自立底付き袋２（図６−９もまた参照）はフレキシブルなフォイル材料からなる２つの側壁３、４から構成され、側壁３、４は、その長い側においては溶接継目２ａ、２ｂを介して、およびその短い側の１つにおいては挿入された自立底５または折り込まれた自立底５により相互に結合されている。自立底５に向かい合う側は充填開口６を有し、充填開口６は充填後に場合により封鎖される。

袋２は予備成形され、即ち側部継目２ａ、２ｂおよび自立底５が設けられているが、さらに開いた充填開口６が設けられ、袋２はマガジン７内に貯蔵されている。袋供給ステーションにおいて、袋２は、マガジン７から、垂直軸８′の周りに回転可能に駆動される供給回転コンベヤ８により個別に取り出され且つ連続的に充填回転コンベヤ９に供給され、充填回転コンベヤ９は、同様に、好ましくは軸８′に平行に伸長する垂直軸９′の周りに、供給回転コンベヤ８と同期し且つ矢印Ｉの方向に回転可能に駆動される。充填回転コンベヤ９の周囲に多数のホルダ１０が一定のピッチ間隔で設けられ、ホルダ１０は、ここでは単に略図で且つ各方法ステップに対するそれぞれ最初および最後のホルダのみで示されている。充填回転コンベヤ９は、ホルダ１０内に保持されている袋を開口ステーションＢ内で搬送し、開口ステーションＢ内において充填開口６は袋２の壁３、４を拡げることにより開かれる。それに続いて、開かれた袋２は充填ステーションＣ内に到達し、充填ステーションＣにおいて、袋２に製品好ましくは飲料が充填される。充填ステーションＣにステーションＤが続き、ステーションＤにおいて、袋を充填回転コンベヤ９から取り出し且つシール・ステーションＥにおいて袋の上方開口６をシールするように準備するために、袋はその垂直中心軸の周りに９０°回転される。シール・ステーションＥはシール回転コンベヤ１１を有し、一方で、シール回転コンベヤ１１は、軸８′および９′に平行に伸長する軸１１′の周りに矢印ＩＩの方向に且つ充填回転コンベヤ９と同期して回転可能に駆動され、および充填且つシールされた袋を、略図でのみ示されている後続コンベヤ１２に供給する。

以下に個々のステーションを詳細に説明する。
図３は供給ステーションＡの第１の実施例を略図で示す。供給ステーションＡはマガジン７を含み、マガジン７内に袋が直立に且つ個々に相前後して積み重ねられている。マガジン７は充填回転コンベヤ９に対してほぼ接線方向に伸長し且つマガジン７の排出開口７ａは供給回転コンベヤ８に対して接線方向に配置されている。連続駆動可能な供給回転コンベヤ８の周囲に多数の保持装置が設けられ、図示の実施例においては保持装置は吸引カップ１３として形成されている。吸引カップ１３は、歯車を有する遊星歯車装置として示されている適切な伝動装置１４を介して、袋が減速されることなく充填回転コンベヤ９に対して半径方向に供給されるように供給回転コンベヤ８の回転と結合され、この場合、マガジン７、供給回転コンベヤ８および充填回転コンベヤ９の図示の配置においては、少なくとも排出開口７ａから充填回転コンベヤ９のホルダ１０への吸引カップ１３の運動の間において、吸引カップ１３の向きは一定のままである。図示の実施例においては、吸引カップ１３は排出開口７ａ内のそれぞれ最前列の袋２に対してほぼ垂直方向に向けられ且つこの向きを保持している。図示の実施例においては、充填回転コンベヤ９が図１に示されている反時計方向の回転方向Ｉを有している一方で、供給回転コンベヤ８は時計方向ＩＩＩに回転する。吸引カップ１３は、マガジン７の排出開口７ａを通過するときにそれぞれ最前列の袋２を吸引し、充填回転コンベヤ９のホルダ１０の範囲内に至るまでその袋２を同じ向きで搬送し、およびそこで袋２をそれぞれのホルダ１０に供給するように制御される。

図４が示すように、充填回転コンベヤ９が逆回転方向Ｉａ即ち時計方向に回転するとき、図３の供給回転コンベヤ８は逆回転方向ＩＩＩａ即ち反時計方向に駆動されてもよい。作用方式は同じであるが、図４に示す運転においては、袋は供給回転コンベヤ８の僅かな角度範囲内で搬送されなければならない。

図５は供給回転コンベヤ８の変更実施例を示す。この実施例においては、供給回転コンベヤ８は回転コンベヤ本体１５を有し、回転コンベヤ本体１５に揺動可能アーム１６が配置され、揺動可能アーム１６は同様に吸引カップ１３の形の保持装置を有している。アーム１６は、それが回転軸８′に関してほぼ半径方向位置から、回転軸８′に関してほぼ接線方向に揺動可能なように制御される。この実施例においてもまたマガジン７は充填回転コンベヤ９に対して接線方向に配置されているが、その排出開口７ａは供給回転コンベヤ８に対してほぼ半径方向に伸長している。アーム１６は、マガジン７の排出開口からそれぞれ最前列の袋２を受け取るためにアーム１６が排出開口７ａの半径方向位置に揺動され、受け取られた袋２を時計方向の回転方向ＩＩＩに搬送するとき、反時計方向Ｉに回転する充填回転コンベヤに対して半径方向に袋２をホルダ１０に供給するまでこの位置を保持し、およびここで袋２を１８０°回転させるように制御されている。それに続いて、アーム１６は回転コンベヤ本体１５に対して接線方向の位置をとり、したがって、マガジン７と供給回転コンベヤ８との間の間隔をそれほど大きくとる必要はない。

しかしながら、マガジンの位置および向きに関する他の配置において、吸引カップの他の運動モデルが必要とされ且つ行われてもよい。
以下に、図６−１１により、充填回転コンベヤ９の範囲内の袋の保持および処理を説明する。

図６は袋２を供給回転コンベヤ８から供給する瞬間におけるホルダ１０の平面図を示す。ホルダ１０は２つのクランプ挟み具１７ａおよび１７ｂからなるクランプ掴み装置１７を含み、クランプ挟み具１７ａおよび１７ｂは、ナックル継手として示されている適切な制御１８を介して、袋２が解放されている開放位置とクランプ位置との間で相互に相対運動可能である。クランプ位置においては、クランプ挟み具１７ａ、１７ｂは、充填回転コンベヤ９の回転軸９′に関して半径方向の、図において左側の、袋２の内方側部端縁を掴み、および袋２を、充填回転コンベヤ９に対してほぼ半径方向に且つ充填開口６を上方に向けて固定保持する。

ホルダ１０はさらに支持面１９を有し、支持面１９はラム２０の上側に設けられている。ラム２０は双方向矢印ＩＶの方向に上下運動可能であり並びにその垂直中心線２０′の周りに双方向矢印Ｖの方向に回転可能である。中心線２０′はその延長線が袋２の中心を通過して伸長する。支持面１９上に心出し装置２１が設けられ、心出し装置２１は図示の実施例においては上方に直立する４つの保持フィンガを含み、保持フィンガは袋の周囲に分配配置され且つ相互に間隔を有し、この間隔は充填状態における底５の範囲内における袋の周囲に対応しているので、袋２は充填状態において確実に心出し装置２１内に保持される。保持フィンガ２１ａは袋の高さのほぼ１／３以上の高さに伸長している。

ホルダ１０はさらに充填開口６を開くための開口装置２２を有し、開口装置２２は図示の実施例においては２つの吸引カップ２７を含み、吸引カップ２７には略図でのみ示されている保持アーム２８を介して真空が供給され且つ吸引カップ２７は動かされる。吸引カップ２７は袋２の両側に配置され且つ既知のように充填開口６を開くために両方の側壁３、４を相互に引き離す。

図２および１０からよくわかるように、支持面１９がまだ引き下げられた状態にある間に、袋２が供給ステーションＡにおいてクランプ掴み装置１７に供給される。支持面１９はそれに続いて上方に移動し且つ袋の自立底５に当接する。開口装置２２が操作され且つ袋を開く。それに続いて、袋２がそれに付属の充填ノズル２９と共に充填ステーションＣ内を移動する間に、既知のように充填ノズル２９を介して袋を充填させることができる。

充填が終了したとき、図１１が示すように、クランプ掴み装置１７のクランプ掴みおよび開口装置２２の保持力が解放され、および支持面１９を有するラムは下方に移動する。この場合、シール回転コンベヤ１１の構造の関数として、袋２の側部継目２ａ、２ｂが充填回転コンベヤ９に対して接線方向におよび／またはシール回転コンベヤ１１に対して接線方向に向けられるまでラム２０が回転してもよい。この位置において、充填開口をシールすることができる。

以下に開口６のシールに関して図１２および１３により詳細に説明する。シール回転コンベヤ１１は周囲方向に隣接して存在する多数のシール掴み装置３０を含み、シール掴み装置３０は超音波シールの一部として形成されていることが好ましい。各シール掴み装置３０はシール面３１ａを有する可動クランプ挟み具３１およびシール面３２ａを有する固定挟み具３２を含む。充填開口６の周りで袋２の上部領域をクランプするためにシール面３１ａおよび３２ａは揺動可能な挟み具３１の揺動により相互に圧着され且つシール面３１ａおよび３２ａに超音波が加えられ、これにより両方の側壁３、４は開口６の範囲内において相互にシール結合され、したがって袋２は封鎖される。クランプ面３１ａ、３２ａはシール回転コンベヤおよび／または充填回転コンベヤ９に対して接線方向に即ちシール・ステーションＥにおける袋の向きに平行に伸長しているので、シール掴み装置３０は袋を良好に掴むことができる。この位置においてラム２０上に静止している充填された袋２と共にラム２０が降下することにより、シールにおいて袋がまだ支持面１９により保持される間に、シール掴み装置３０は袋の上方の充填ノズルと衝突することなく移動可能であるので、充填された袋の重みによるシール過程の間の加熱袋材料の伸びは回避される。シールののちにラム２０はさらに下方に運動するので、袋は、シール掴み装置３０に吊り下がりながらシール回転コンベヤ１１の運動と共に駆動され、完全に冷却され、および後続コンベヤ１２に搬送される。ここで掴み装置３０が開くので、袋はその自立底上に直立したまま線形コンベヤ１２またはある種の他の適切なコンベヤにより搬出可能である。

上記および図示の実施例の変更態様において、袋用の通常の他のホルダを有する充填回転コンベヤが形成されていてもよい。溶接ステーションは必ずしも回転コンベヤとして形成されている必要はなく且つ充填回転コンベヤから切り離されて配置されている必要はなく、例えば充填回転コンベヤ内に組み込まれてもよい。

図１４に示すように、充填回転コンベヤ９の排出領域内に、溶接ステーションＥ′のシール工具４０、４１が充填回転コンベヤのピッチ円に対しておよび袋２の上部領域の回転軌道に対して接線方向に向けられているように固定溶接ステーションＥ′が配置されていてもよく、この場合、最初はまだ開いている、袋の充填開口６の縁は、回転方向内で接線方向を向く、固定シール工具４０、４１の間の隙間を貫通走行し、且つその間に超音波作用により連続的に回転方向に沿って液密結合される。溶接ステーションＥ′の固定超音波振動ユニットは、超音波発振機（Ｓｏｎｏｔｒｏｄｅ）４０と、および例えばアンビルとしてまたは回転ローラとして形成された相手工具４１とを含み、相手工具４１は協働してシール工具として働く。この装置は一方でコスト的に有利であり、および他方で連続作業方式を可能にするきわめて高い材料搬送速度を提供する。

図１は本発明による装置を略平面図で示す。 図２は図１に示す装置を側面斜視図で示す。 図３は袋供給ステーションの第１の作用方式における第１の構造原理を平面図で示す。 図４は第２の作業方式における図３の袋供給ステーションの構造原理を平面図で示す。 図５は袋供給ステーションの他の構造原理を平面図で示す。 図６は袋を掴むときの充填回転コンベヤのホルダを平面図で示す。 図７は袋を開いたときの充填回転コンベヤのホルダを平面図で示す。 図８は運動方向に見た、充填回転コンベヤのホルダの側面図を示す。 図９は半径方向に見た、充填回転コンベヤのホルダの側面図を示す。 図１０は充填回転コンベヤの一部の斜視図を示す。 図１１は充填回転コンベヤの他の一部の斜視図を示す。 図１２は封鎖回転コンベヤの一部の斜視図を示す。 図１３は封鎖回転コンベヤのシール挟み具の斜視図を示す。 図１４は図１の変更態様装置を略平面図で示す。

Claims (19)

1. 充填回転コンベヤの周囲にそれぞれの袋用の多数のホルダが設けられ、この場合、充填回転コンベヤに、袋供給ステーション、袋開口ステーション、充填ステーション並びに受取りステーションおよび封鎖ステーションが付属されている、垂直軸の周りに回転可能な前記充填回転コンベヤを有する、向かい合う側部継目および底を備えた自立底付き袋の充填装置において、
   袋供給ステーション（Ａ）が予備成形袋（２）用マガジン（７）および供給回転コンベヤ（８）を有し、供給回転コンベヤ（８）がそれぞれの袋（２）用の複数の保持装置（１３）を含み、この場合、マガジン（７）から各袋（２）を個別に取り出し且つ袋（２）を連続的に充填回転コンベヤ（９）のホルダ（１０）の１つに供給するために、保持装置（１３）を共通軸（８′）の周りに回転駆動可能であることを特徴とする、自立底付き袋の充填装置。
2. 供給回転コンベヤ（８）の保持装置（１３）が吸引掴み装置を含むことを特徴とする、請求項１に記載の充填装置。
3. 供給回転コンベヤ（８）の保持装置（１３）が供給回転コンベヤ（８）の回転に対して相対運動可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 保持装置（１３）が供給回転コンベヤ（８）において軸の周りに回転可能に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. マガジン（７）内の袋（２）の向きがほぼ充填回転コンベヤ（９）内の袋（２）の向きに対応し、この場合、供給回転コンベヤ（８）の保持装置（１３）は、袋の向きがマガジン（７）と充填回転コンベヤ（９）との間でほぼ不変であるように制御されて運動可能であることを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
6. マガジン（７）内の袋（２）の向きがほぼ充填回転コンベヤ（９）内の袋（２）の向きに対応し、この場合、供給回転コンベヤ（８）の保持装置（１３）は、袋（２）がマガジン（７）と充填回転コンベヤ（９）との間でほぼ１８０°回転可能であるように制御されて運動可能であることを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
7. 保持装置（１３）が揺動アーム（１６）に配置され、揺動アーム（１６）は、供給回転コンベヤ（８）に対してほぼ接線方向から、供給回転コンベヤ（８）に対してほぼ半径方向に揺動可能であることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 開口ステーション（Ｂ）が吸引掴み装置（２７）を有し、吸引掴み装置（２７）は袋（２）の向かい合う側壁（３、４）を掴むことを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
9. 充填回転コンベヤ（９）のホルダ（１０）が、袋（２）の一方の側部継目（２ａ）のみにおいて袋（２）を掴み且つ保持するためのクランプ掴み装置（１７）を含むことを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載の装置。
10. 袋（２）は充填回転コンベヤ（９）内においてその側部継目（２ａ、２ｂ）が回転軸（９′）に対して半径方向に向けられ、およびクランプ掴み装置（１７）が半径方向内側に存在する側部継目（２ｂ）を掴むことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. ホルダ（１０）が、袋（２）の一方の側部継目（２ｂ）を掴むためのクランプ掴み装置（１７）と、袋（２）を開口するために袋（２）のそれぞれ一方の側壁（３、４）を掴むための、クランプ掴み装置（１７）に対して対称的に配置された、相互に相対運動可能な吸引掴み装置（２７）とを有することを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
12. ホルダ（１０）が袋（２）の自立底（５）に対する支持面（１９）を含むことを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置。
13. 支持面（１９）が上下方向に運動可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
14. 支持面（１９）が垂直軸（２０′）の周りに回転可能であることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の装置。
15. 支持面（１９）が袋（２）に対する心出し装置（２１）を含むことを特徴とする、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の装置。
16. 受取りおよび封鎖ステーション（Ｅ）が、共通軸（１１′）の周りを回転する、それぞれの袋（２）用の複数のシール装置（３０）を有する封鎖回転コンベヤ（１１）を含み、シール装置（３０）は充填回転コンベヤ（９）に直接隣接して配置され、この場合、シール装置（３０）は、袋（２）を受け取るために充填回転コンベヤ（９）のホルダ（１０）の上方を運動可能であることを特徴とする、請求項１ないし１５のいずれかに記載の装置。
17. シール装置（３０）が、袋（２）をシールし、および袋（２）を充填回転コンベヤ（９）から受け取り、並びに袋（２）を後続コンベヤ（１２）に供給するための保持機能を有するシール挟み具（３１、３２）を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 連続回転駆動可能な充填回転コンベヤ（９）に固定溶接ステーション（Ｅ′）が配置され、溶接ステーション（Ｅ′）のシール工具（４０、４１）が袋（２）の回転軌道に対して接線方向に向けられた隙間を有し、接線方向に向けられた袋の開いた縁がこの隙間を通過し、ここで回転方向に沿って相互に結合されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
19. 溶接ステーション（Ｅ′）が、特に超音波発振機（４０）および相手工具（４１）を備えた少なくとも１つの固定超音波溶接装置を有することを特徴とする、請求項１８に記載の装置。

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