JP2006143333A - ヒーターの閉ループ温度制御を行うフィルムサイドシール装置 - Google Patents

ヒーターの閉ループ温度制御を行うフィルムサイドシール装置 Download PDF

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JP2006143333A
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Japan
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heat
belt
side sealer
film
roll
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JP2005337760A
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English (en)
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Frank A James
エー. ジェームズ フランク
Jeffrey C Lindberg
シー. リンドバーグ ジェフリー
Charles Manfredi
マンフレディ チャールズ
John J Gilbert
ジェイ. ギルバート ジョン
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Shrink Packaging Systems Corp
Original Assignee
Shrink Packaging Systems Corp
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Abstract

【課題】ヒーターの正確な温度制御を行う閉ループ温度制御装置を提供する
【解決手段】収縮包装機用のサイドシーラー装置は、ヒーターに閉ループ温度制御を行い、2層の熱可塑性フィルムを切断及びシールするのに最適な温度を維持する。ヒーターは内部熱電対を有し、自動温度制御器に接続されるケーブル又はカートリッジヒーターを備える。ヒーターはサイドシーラー装置上の、ドライブロール及びアイドラーロールの外周に配置された2組の上下Vベルトの間に取り付けられる。Vベルトはフィルムを駆動するため、フィルムに対しニップ圧力を付与する。一実施例では、ニップ圧力はフィルムのスクラップ側のニップローラーと、フィルムのパッケージ側の摩擦の少ないベルトサポートガイドにより生ずる。他の実施例では、ベルトサポートガイドは一連の上下ニップローラーに置き換えられ、調節可能なトグルクランプが一連の上下ニップローラーに調節可能な圧力を付与する。
【選択図】図1

Description

本発明は、所定寸法の物体を包む熱可塑性フィルムのサイドシーラーに関し、特に全体のアセンブリの熱移動を最小限にするため、薄い連結板により支持され、自由大気の中で実質的に動作する閉ループの温度制御と一体化したヒートシールバーを内部に有し、ヒーターが出来るだけ小さい温度範囲で熱可塑性フィルムの切断及びシールを行い、全体のユニットの温度が室温に近い温度で動作するようにするサイドシール装置に関する。
通常使用されている収縮包装機内の熱可塑性フィルムのサイドシーラーは二重の熱ワイヤを含む。熱ワイヤは通常、一方が他方の上に平行に配置された、8インチ(約20.3センチメートル)の2本の加熱ニクロム線である。ニクロム線は0.010から0.015インチ(約0.254から0.381ミリメートル、平均的な名刺の厚さ)の間隔で配置されている。フィルムは互いに対向するワイヤからの放射熱により切断及びシールされるので、この間隔を調節して維持することはフィルム繊維の適切なシール及び切断のために大変重要である。この配置で用いられているワイヤは、基材に対し完全に平らに取り付けられる必要があり、この場合、基材は1インチ(約2.54センチメートル)の長さのセラミック「ビーズ」又はブロックである。均等の間隔を保持する必要があるため、ワイヤの撓み又はわずかな捩れも許されない。これらのワイヤを取り出すにはカバープレート及びフィルムドライブベルトを外すことが必要になる。樹脂の蓄積を頻繁に除去することも必要となる。間隔設定やワイヤの水平状態を崩さずにワイヤをクリーニングすることは大変難しく、間隔の再調整が通常必要となる。これら全てが結果として生産時間の喪失となる。
更に、二重のサイドシーラーの性能は、最初に最適な設定をしても操作時間が延長されるとしばしば不安定となる。この不安定性の大きな原因は、多くの工場でよく起こる電力事情のドリフトが引き起こす経時によるワイヤ温度のドリフトである。ワイヤの温度は開ループ制御されている、すなわち工場の電力供給事情又は操作事情の変化によりワイヤの温度は変化し、そして逆に操作者は、ワイヤ温度を望ましいシール温度に戻すためワイヤへ電力供給する電力値を手動で調節する必要がある。二重ワイヤのサイドシーラーに固有なもう一つの問題は、シーリングワイヤの放射熱の結果、多くのサイドシーラー構成要素がサイドシーラーの操作中に望ましくない高温まで熱せられ、そしてサイドシーラーが、サイドシーラー構成要素が取り付けられて熱がメインアセンブリに伝わるフレームに接触しており、結果として製造工程において樹脂が堆積してしまうという事実である。熱の蓄積は個々のワイヤアセンブリ上の溶融フィルムの堆積を除去するために機械の頻繁な停止を必要とし、良好なサイドシーリングを妨げる。樹脂の堆積は実際のシール領域に近く、しかし外側の、フィルム領域が意図せずに熱せられた結果による。この意図せずに加熱されたフィルムは柔らかくなり、特にサイドシーラーフレーム構成要素が既に高温の場合、接触する構成要素に付着しやすくなる。更に、二重ワイヤのサイドシーラーは部品総数が多く、全体的に高温で操作されるという事実と相まって、サイドシーラーベルト及びベアリングは度々故障に見舞われやすく、高いメンテナンスコストを伴う。加えて、二重ワイヤのシーラーが何らかの理由で動作しない場合、全体のユニットの操作温度は過剰となりしばしば華氏135度(摂氏57.2度)の温度にまで達することにより、再動作のための冷却に十分な時間を必要とする。通常のクリーニング及び再設定は少なくとも1時間かかり、その間は生産の損失となる。
従来技術の特許である米国特許第6,526,728号(2003年3月4日登録、発明者グレッグ・アール・ソレンソン他、出願人ウィスコンシン州ミルウォーキー所在のコンフレックス株式会社)は、熱可塑性フィルムサイドシール装置を開示し、前記装置は固定された取り付けブロック及び回動する取り付けブロックの間に取り付けられた熱ワイヤを有する熱ワイヤアセンブリを備える。熱ワイヤはまた8.125インチ(約20.63センチメートル)の長さに対し約0.32インチ(約8.13ミリメートル)の角度で枝分かれしている。この分岐は前方に配置されたベルトの経路に関連した角度になっている。回動する取り付けブロックはワイヤの張りを緩め、アセンブリのクランプからワイヤの端部を早く簡単に取り外せるようにする。しかし、熱ワイヤの温度を閉ループで制御することは不可能で、樹脂の堆積が起こり頻繁なメンテナンスが必要となる。
米国特許第6526728号明細書
従って、本発明の目的は、サイドシーラー上で切断及びシールを行うフィルムに直接接触し、ヒーターの正確な温度制御を行う閉ループ温度制御装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、フィルムを動かすためフィルムに対してニップ圧力を及ぼす上下ベルト間のニップ圧力を生じさせるためのシーラーのパッケージ側のベルトサポートプレート又はガイドの摩擦係数を少なくすることにある。
本発明の更なる目的はベルトに接触し、フィルムを動かすニップ圧力を生じる一連の上部ニップローラーと一連の下部ニップローラーを有し、一連の上部ニップローラーによるニップ圧力はトグルクランプにより調節可能であるサイドシーラー装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、所定の厚さの特定の熱可塑性フィルムの理想的なシール温度近くまで熱する熱源を提供することにあり、フィルムを切断する前記熱源は、従来の技術では成し得なかった、残留物が無く、多種の熱可塑性素材で製造されても満足する外観を呈する、フィルム強度が一貫したシールを行うような正に理想的な温度で動作する。
本発明の更なる目的は、フィルムの経路に配置され、製品の側にあるフィルムをシールする内部又は外部の熱電対を有し、特定のスピードで移動する所定の種類及び規格のフィルムをシールするのに必要な温度の設定以外に調節を不要とする温度調節ヒーターを取り付けることにより、単純な構造の熱可塑性フィルムのサイドシーラーを提供することにある。
本発明の更なる目的は、閉ループ温度制御装置に取り付けられた細長いヒーターを使用し、かつヒーターをフィルムの経路のシールされる端部近くに所定の角度で取り付けることにより、製品を覆う熱可塑性フィルムをシールする方法を提供することにある。
これら及び他の目的は、ヒートシール可能な素材の端部近くで2層のフィルムを切断及び互いにシールするサイドシーラー装置によって実現され、前記サイドシーラー装置は、
ヒートシール可能な素材をサイドシーラー装置を通って移動させる手段と、ヒートシール可能な素材の経路にあるサイドシーラーに取り付けられ、端部近くのヒートシール可能な素材を切断及びシールする熱を発生する手段と、熱発生手段に接続され所定の熱設定に従い熱発生手段の閉ループ制御を行う手段と、前記移動手段の上方で前記装置側にある上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、前記上部アイドラーロール及び上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及び下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第1のベルトと、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第2のベルトと、低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第1のベルトのうち外側のベルトの下部が移動するような下部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する上部ベルトガイドと、低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第2のベルトのうち外側のベルトの上部が移動するような上部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する下部ベルトガイドとを有する。
熱発生手段は前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けられる。ヒートシール可能な素材は熱可塑性フィルムから成る。熱発生手段は内部の加熱機構を有する細長い金属シーズ体、熱電対、別個の電源に接続された閉ループ制御器を備える。移動手段はコンベヤーから成る。
本発明の目的はさらに、端部近くでヒートシール可能なフィルムを切断及び互いにシールするサイドシーラー装置によって実現され、前記サイドシーラー装置は、ヒートシール性フィルムの経路にあるサイドシーラー装置に取り付けられ、端部近くのヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールする熱を発生する手段と、上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、前記上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及び下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第1のベルトと、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第2のベルトと、上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第1のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーと、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第2のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーと、一対の間隔を有する第1のベルトと接触し、対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段とを有する。
サイドシーラー装置はヒートシール性フィルムが装置を通って移動するためのコンベヤーを含む。熱発生手段は内部に加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体から成る。ヒートシール性フィルムは熱可塑性フィルムを含む。
熱発生手段は前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配された一つのベルト及びヒーターの外側に配された一つのベルトの間に取り付けられる。 前記装置は熱発生手段に接続され、所定の加熱設定に応じて熱発生手段の閉ループ制御を行う手段を有する。
一対の間隔を有する第1のベルトに接触して対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段は、上部ニップローラーを横一列に保持するニップローラー取り付けフレームを有し、前記ニップローラー取り付けフレームはヒンジを介してサイドシーラーの壁に取り付けられる。また圧力付与手段はニップローラー取り付けフレームの上表面に圧力を付与する手段を有する。圧力付与手段は、ニップローラー取り付けフレームに延伸して接触するレッグを有する少なくとも一つのトグルクランプを備える。
これらの目的はサイドシーラー装置において端部近くで2層のヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールする方法を提供することによって達成される。前記方法は以下のステップを含む。
ヒートシール性フィルムをサイドシーラー装置を通って移動させ、フィルムの経路においてサイドシーラー装置に取り付けられた手段によって端部近くでヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールする熱を発生し、前記熱発生手段に接続された手段によって所定の加熱設定に従い熱発生手段の閉ループ制御を行い、サイドシーラー装置上の上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールを設け、上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置される、サイドシーラー上の下部アイドラーロール及び下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールを設け、前記フィルムを移動する手段の上方で前記サイドシーラー装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に一対の間隔を有する第1のベルトを配置し、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に一対の間隔を有する第2のベルトを配置し、
熱発生手段を前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルト及びヒーターの外側に配されたベルトの間に取り付け、上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第1のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーを取り付け、下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第2のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーを取り付け、一対の間隔を有する第1のベルトと接触し、対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する。
上記のステップのうち、サイドシーラーに接触するヒートシール可能な素材を移動させるステップは、ヒートシール可能な素材として熱可塑性フィルムを設けるステップを含む。シール可能な素材の端部近くでフィルムを切断及びシールする熱を発生するステップは、内部加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体を設けるステップを含む。サイドシーラー装置に接触するヒートシール可能な素材を移動させるステップは、コンベヤーを設けるステップを含む。
本発明の目的は更に以下のものを含むサイドシーラーシステムによって達成される。
ロールに巻いた熱可塑性フィルムと、フィルムを90度方向転換し上下反転する熱可塑性フィルム反転ヘッドと、フィルム反転ヘッドの側を通り過ぎ、製品を熱可塑性フィルム内に移動させるコンベヤーと、コンベヤーの側に添って配置されフィルム反転ヘッドに隣接するサイドシーラー装置である。前記サイドシーラー装置はフィルムの端部近くを切断及びシールする閉ループ温度制御器を有するヒーターを備える。
本発明の更なる目的、特徴及び利点は、現在認知されている、発明を実施する最良の形態を例示する好ましい実施例の詳細な説明を考慮することにより当業者にとって明白となるであろう。
添付の請求項は、本発明の主題を特定的に指示しかつ明確に主張している。本発明の様々な目的、利点及び新規な特徴は以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことによって十分に明らかとなるであろう。図面において、同じ部分には同じ参照番号が付されている。
図1及び図2を参照すると、図1はベルトサポートプレートを省いた本発明によるサイドシーラー10の正面図であり、図2は図1に示すサイドシーラー10の平面図である。サイドシーラー10はヒーター28を使用してパッケージ50を覆う熱可塑性フィルム42の端部近くで切断及びシール動作を行う。サイドシーラー10は上部ドライブロール12および下部ドライブロール18、及び上部アイドラーロール14及び下部アイドラーロール20を備える。2組のVベルトがシールされるフィルム42を動かし、コンベヤー52(図6を参照)に沿ってサイドシーラー10を通るように設けられている。上部のセットは2つの上部Vベルト15及び16を含み、それらは上部のドライブロール12とアイドラーロール14との間及び外周に配置されている。下部のセットは2つの下部Vベルト21、22を含み、それらは下部のドライブロール18とアイドラーロール20との間及び外周に配置されている。ヒーター28は内部のパッケージ側の上下ベルト16、22と、スクラップ側の上下ベルト15、21との間の位置でサイドシーラーに取り付けられ、シールされるフィルムの種類によってフィルム42の経路を横断するように、水平状態からおおよそ2度の角度で配置される。上下ベルト16、22はパッケージ側にあり、コンベヤー52と平行にドライブロール12とアイドラーロール14の間の方向に配置され、一方フィルム42のスクラップ側の上下ベルト15、21はコンベヤー52から離れて角度を有している。ヒーター28はヒーターコントローラー38により制御されている。
サイドシーラー10は一連の上部ニップロール24a〜24e及び一連の上部ニップロール24a〜24eのすぐ下に配置されている一連の下部ニップロール26a〜26eを含む。Vベルトはフィルム42を動かすため、フィルム42に対し「ニップ(挟み)」圧力を与える必要がある。ニップロール24a〜24e及び26a〜26eはスクラップ側の上下Vベルト15及び21上でニップ圧力を生みだすため使用される。しかし、ベルトサポートプレート又はガイド25、27(図4を参照)はパッケージ側の上下Vベルト16、22間のニップ圧力を生み出すために使用される。例えば、上部のベルトサポートプレート又はガイド25は上部のベルトサポートプレート又はガイド25が所定の位置にねじ込まれる前に手動で下に押圧され、ニップ力を生みだすことができる。
図3を参照し、ケーブル30によってヒーター28に接続されその温度を設定及び維持するヒーターコントローラー38の図を示す。ヒーターコントローラー38は所定の設定温度を1パーセント以内に保持する閉ループ温度制御器を有する。閉ループ制御器はミズーリ州63146、セントルイスに所在のワトロー社によって製造された温度制御器モデル93により実現される。好ましい実施例として、ヒーター28は抵抗内部電気ワイヤを有する金属シーズ体を備える。ヒーター28はヒーターフレーム46に載置されたヒーターブラケット44、45によりサイドシーラー10に取り付けられる。
ワイヤ34a、34bを経由してヒーター28に電流が流れると、内部機構は熱を発生し、熱はヒーター28の金属シーズに十分に伝達される。ヒーター28への電力を変化させると、ヒーター28の温度は上下する。ヒーターは従来技術の開ループ二重ワイヤ構造で使用される対になった抵抗ニクロム線に置き換えられる。ヒーターはまた、サイドシーラー装置上のフィルムを切断及びシールする他の方法と置き換えられる。使用時には、切断及び互いにシールされる2層のフィルム42がヒーター28と密接かつ精密に接触する。熱はヒーター28からフィルム42に効果的に伝わり、強力な、しっかりしたシールを行う。
さらに図3を参照すると、好ましい実施例として公知の熱電対がヒーター28のシーズ内に埋め込まれている。あるいは、熱電対はヒーターの外側の近接した位置に置かれる。熱電対はヒーター28の温度に比例した電気信号を生ずる。熱電対の信号はワイヤ36a、36bを経由してヒーターコントローラー38に伝わり、ヒーター28の温度の閉ループ制御を行う。ヒーターコントローラー38及びヒーター28により実現される閉ループ制御システムの動作は以下の通りである。操作者がヒーターコントローラー38に所定の値を入力する。所定の値は今までの経験に基づき、一般的には、フィルムの種類、厚さ、コンベヤー52(図6をご参照下さい)のスピードによって決められる。ヒーターコントローラー38はヒーター28内で継続して熱電対からの信号を受信する。ヒーターコントローラー38はヒーター28の実際の温度(熱電対の信号に基づく)を所定の設定温度と比較する論理回路を有する。ヒーター28の実際の温度が設定温度と違う場合は、コントローラーはヒーター28への電気供給レベルを調節し、ヒーター28の実際の温度が設定温度に向けて収束するようにする。このヒーターコントローラー38がヒーターの実際の温度と設定温度を比較するプロセスは、継続して、リアルタイムで生じる。よって、一たん操作者がヒーターコントローラー38に設定温度を入力すると、ヒーターの温度は操作者の更なる干渉無しに、入力電力の変動に拘わらず1パーセント未満の誤差で設定温度に近い範囲に維持される。ヒーターコントローラー38は自動的に、操作条件の変化に応じて必要とされるいかなる調整をも行う。ヒーター28はミズーリ州63146、セントルイスに所在のワトロー社製造のケーブルヒーターパートNo.125FH014AX−1992により実現される。ヒーターコントローラー38はミズーリ州63146、セントルイスに所在のワトロー社製造の温度制御器モデルNo.93AA−1CD0−00RGにより実現される。
図4及び図5を参照すると、図4は本発明による図1のサイドシーラー10の正面図であり、サイドシーラー10に取り付けられ、上下Vベルト16及び22にニップ圧力を付与する上部ベルトサポートプレート又はガイド25及び下部ベルトサポートプレート又はガイド27を示す。図5は図4の5−5線で切断した部分断面図であり、パッケージ側のフィルムドライブベルト16、22にニップ圧力を与えるための、上部Vベルト16の下部に接触している上部ベルトサポートプレート又はガイド25、及び下部Vベルト22の上部に接触している下部ベルトサポートプレート又はガイド27を示す。
図6及び図7A〜7Dを参照すると、図6はサイドシーラー60の平面図を示し、製品50a〜50dを覆う熱可塑性フィルム42にサイドシール加工を行う方法を示す。図7A〜7Dは工程の様々な段階での熱可塑性フィルム42の概略の外観を示す。サイドシーラーシステム60は製品50a〜50dを矢印61が示すように右から左へフィルム42上に移動させ、フィルム42を切断及びシールするサイドシーラー10に沿って製品50a〜50dを動かすコンベヤー52を含む。フィルム42はロール54から引き出され上部アーム62及び下部アーム64を有するフィルム反転ヘッド56、または上部アーム62及び下部アーム64(図7Cをご参照下さい)が単一のピースとして製造されるフィルム反転ヘッド56によって開かれる。
更に図6及び図7A〜7Dを参照すると、図7Aは、ロール54から引き出され、左側が開口43、右側が折り曲げ部45となっている熱可塑性フィルム42を示す。図7Bはフィルム42の上下を反転した状態を示し、サイドシーラー10に対向する右側に開口43があり、パッケージ50に対向する左側に折り曲げ部45がある。このフィルム反転ヘッド56によるフィルム42の反転はフィルム42をフィルム反転ヘッド56の上に垂らすことにより達成され、アーム62、64はフィルムを開きコンベヤー52に沿って近づいてくる製品50Cが図7Cに示すように上下のフィルム端42a、42bを切断及びシールする前にフィルム24に覆われるようにする。図7Dはサイドシーラー10によってフィルム端42a及び42bが切断及びシールされた後のフィルム42を示す。
第一の代替実施例
図8を参照すると、上部ベルトガイド25の正面図が示されており、ベルトガイド25は、自身のサイドシーラー10の側面への取り付けと、上部ドライブロール12及びアイドラーロール14の間に位置するVベルト16の下部に対して行うベルトガイド25の調節とを容易にする2本の縦長の穴72a、72bを有する。ベルトガイド25の端部71、77は、プーリーロールの半径と同じ半径で内側にカーブしている。図8〜10に示す好ましい実施例では、ベルトガイド25は長さ約11インチ(約27.9センチメートル)で、高さ2.56インチ(約6.5センチメートル)で厚さ0.25インチ(約6.35ミリメートル)であるが、他のサイズはサイドシーラーにより決定される。
図9を参照すると、上部ベルトガイド25の側面図が示され、下部の溝70は約0.06インチ(約1.523ミリメートル)の半径を有し、これによりベルトが望ましくない摩擦力を最小限にするため溝70にわずかに突出するようになっている。
図10を参照すると、上部ベルトガイド25の底面図が示され、溝70と区切り点73において、ベルトガイド25の下端のそれぞれは約10度の角78において上方に傾斜している。
図11を参照して、下部ベルトガイド27の正面図が示され、下部ベルトガイド27はベルトガイド27をサイドシーラー10の下部に取り付ける3つの穴79a、79b、79cを有する。下部ベルトガイド27は下部ドライブロール18と下部アイドラーロール20との間に位置するVベルト22の上部を受けるための、下部ベルトガイド27の上端の長さに沿った溝74を有する。ベルトガイド27の端部80、81はプーリーロールの半径に一致して内側にカーブしている。図11〜13に示す好ましい実施例において、下部ベルトガイド27は長さ約11.25インチ(約28.6センチメートル)で、高さ2.44インチ(約6.2センチメートル)で、厚さ0.25インチ(約6.35ミリメートル)である。しかし下部ベルトガイド25の他のサイズはサイドシーラーにより決定される。
図12を参照すると、下部ベルトガイド27の側面図が示され、上部の溝74は約0.06インチ(約1.52ミリメートル)の半径を有し、ベルト22が望ましくない摩擦力を最小限にするため溝74にわずかに突出するようになっている。
図13を参照すると、下部ベルトガイド27の平面図が示され、溝74と区切り点75の始点において、ベルトガイド27の上端は約10度の角82において下方に傾斜している。
摩擦力を最小限にするため、上部ベルトガイド25及び下部ベルトガイド27はデルリン(Delrin(登録商標))150Eホモポリマーのようなデルリン(Delrin(登録商標))プラスチックで製造され、それは最大連続使用温度が華氏185度(摂氏約85度)で動的摩擦係数が0.20である。それはユニタル社(UNITAL)で製造されたものである。低摩擦で、高温プラスチック原料からなる他の素材もベルトガイド25、27を製造するのに使用され得る。
第二の代替実施例
図14を参照すると、本発明によるサイドシーラー100の第二の代替実施例の正面図が示されている。サイドシーラー100において、図1の実施例と同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。サイドシーラー100はサイドシーラー10と同じ切断及びシールを行うが、記述すべきいくつかの改良のおかげで、フィルム42がVベルト15、16、21、22により移動してシールプロセスが行われる間にサイドのフィルム42が滑るのを防止することにより、パッケージ50(図2をご参照下さい)を覆う熱可塑性フィルム42の端部近くをより効果的に切断及びシールする。いくつかの場合において、フィルム42上のグリップ力の増大のためサイドシーラー100の実施例では熱可塑性フィルムの使用量が減少する。切断及びシールはヒーター28を使用して行われる。図14に示す第二の代替実施例は一連の上部回転ローラー124a〜124e及び一連の下部回転ローラー126a〜126eが、図4の上部ベルトガイド25及び下部ベルトガイド27の代わりに使用されている。
図14及び図15を参照すると、図15は図14のサイドシーラーの平面図であり、Vベルトが取り外されている状態を示す。サイドシーラー100は、上部ドライブロール12及び下部ドライブロール18、上部ドライブロール12と間隔を隔てた上部アイドラーロール14、下部ドライブロール18と間隔を隔てた下部アイドラーロール20、上部のVベルト15、16及び下部のVベルト21、22を有する。
図1に示す実施例と同じように、上部Vベルト15、16は上部ドライブロール12とアイドラーロール14との間及び外周に配置され、下部Vベルト21、22は下部ドライブロール18とアイドラーロール20との間及び外周に配置される。ヒーター28は、ケーブル30から延伸し内側のパッケージ側の上下ベルト16及び22と、スクラップ側の上下ベルト15及び21との間でサイドシーラー100に取り付けられる。ヒーター28はシールされるフィルムにほぼ応じて、水平に対し約2度の角度で配置され、サイドシーラー100を通り抜けるフィルム42の経路と交差するように配置される。上下のベルト16及び22はパッケージ側にあり、コンベヤー52(図6をご参照下さい)に平行なドライブロール12及びアイドラーロール18の間に方向付けされており、一方フィルム42のスクラップ側の上下ベルト15及び21はコンベヤー52より角度を有して離れている。ヒーター28はヒーターコントローラー38(図3をご参照下さい)により制御されている。
図14から16を参照すると、図16は図14の部分正面図である。サイドシーラー100は上部ニップローラーマウント114から延伸し対になった一連の上部ニップローラー24a〜24e及び124a〜124e、及び対になった一連の上部ニップローラー24a〜24e及び124a〜124eの真下に設けられ、下部ニップローラーマウント115から延伸する対になった一連の下部ニップローラー26a〜26e及び126a〜126eを備える。Vベルト15、16、21、22はニップローラー24a〜24e、124a〜124e、26a〜26e、126a〜126eの溝に配され、フィルム42を動かすためフィルム42に対してニップ圧力を付与する。
図14から16に示すサイドシーラーの実施例は、5対の一連のニップローラーを有するが、更に大きなサイドシーラーの実施例では追加の対のニップローラーが使用されても良い。ニップ圧力はヒンジ116に取り付けられている上部ニップローラーマウント114を上下させることにより調節される。トグルクランプマウント103に取り付けられた調節可能なトグルクランプ102及びトグルクランプマウント105に取り付けられたトグルクランプ104はフィルム42に適切なニップ圧力を設定するため、下方の垂直な圧力を与えるのに使用される。トグルクランプ102のレッグ106は上部ニップローラーマウント114の上部に配置されるフット107を有し、同様にトグルクランプ104のレッグ108は上部ニップローラーマウント114の上部に配置されるフット109を有する。トグルクランプ102及び104が閉じられると、フット107及び109がニップローラーマウント114の上部に押し下げられ、対になった一連の上部ニップローラー24a〜24e及び124a〜124eが上部のVベルト15、16にニップ圧力を与えるようにする。レッグ106及び108はねじ込みされており、よって各レッグの長さは調節可能である。各トグルクランプレッグのロックナット113及び115は正しいニップ圧力を保持するためきつく締められる。トグルクランプ102、104が上部の一連の対になったニップローラー24a〜24e及び124a〜124eにかかる圧力を大きくすると、フィルム42を動かす上下ベルト15、16、21、22間に更なる圧力が発生する。トグルクランプはミシガン州バーミンガムのデスタコカンパニー製造のモデルTC−601により作られる。トグルクランプ102、103を使用する代わりに、上部ニップローラーマウント114に力を加えるためエアシリンダの使用も可能である。
図14のVベルト15、16、21、22及び一連の上下ニップローラー間は実質的に抵抗がないため、実質的な量の熱が発生することはない。一連の上部ニップローラー24a〜24e、124a、124eに付与され得る下方の垂直な圧力のレベルは固定したベルトガイドに到達しないような圧力レベルに調節可能である。この下方の垂直の圧力は固定したベルトガイド25、27が使用される場合、サイドシーラー100の駆動にブレーキをかけることとなる。この高いレベルの下方垂直の圧力により、Vベルトが長期に亘り確実にフィルムを動かすことを妨げる、大変滑りやすいフィルム又は駆動されるVベルトに運ばれ堆積しやすいスリップ剤がコートされたフィルムが移動する場合でも、製品が移動する長い期間において適切なフィルムドライブが確実に維持される。
図17を参照すると、図17はサイドシーラー100の左側面分解図であり、ベアリングブロック150、152から延伸し、ドライブシャフト146、148それぞれに取り付けられた上下ドライブロール又はプーリー12、18を示している。トグルクランプ102は閉じられた位置で示されており、レッグ106のフット107はヒンジ116の周りを回転する上部ニップローラーマウント114の上部に対し力を及ぼす。一対の上部ニップローラー24a及び124aは、フィルム42上に調節可能なニップ圧力を付与するVベルト15、16の上に押し下げられる。また、図17に示すのは、上下ドライブロール12、18を駆動する平歯車144、スプロケット154、156である。
図18を参照すると、図14のサイドシーラー100の18−18線による断面図が示されている。上部ニップローラー24e〜124eは溝に配されたVベルト15及び16と共に示され、Vベルト15及び16の下部はフィルム42と接触している。一対の下部ニップローラー26e〜126eは一対の上部ニップローラー24e、124eの真下に配置され、フィルム42の移動を支援する。シャフト134及び136は上部ドライブシャフトロール12と下部シャフトロール18をそれぞれ駆動する。
図19を参照すると、フィルムガイドアセンブリ160の背面概略図が示され、サイドシーラー100の端部に取り付けられたフィルムトラッキングローラー142、143が示されている。トラッキングローラー142、143はフィルム42をサイドシーラー100の中に導き、引き込み角を形成するように回動する。フィルム42より厚い物がローラー142、143間に入った場合、セーフティージャムマイクロスイッチ162がサイドシーラー100全体をシャットダウンするよう設けられる。マイクロスイッチ162は、一端がサイドシーラー100の後壁101に取り付けられもう一方が上部アーム163の上表面に固定されたブラケット172により、所定の位置におかれた上部アーム163の第一端に取り付けられる。上部アーム163の第二端は上部アーム163からサポートバー167まで貫通する取り付けネジを有する。トラッキングローラー142は上部ガイド168の端部に取り付けられ、トラッキングローラー143は下部ガイド170の端部に取り付けられる。ばねが上部ガイド168と下部ガイド170との間に連結され、フィルム42がトラッキングローラー142、143を通り過ぎる際にフィルム上に正確なトラッキング張力を設定する。
本発明をいくつかの実施例に基づき説明したが、これら実施例に対し、本発明から離れることなく多くの修正が可能であることは明らかである。よって、添付した請求項は、全ての変形及び修正を本発明の真正な趣旨及び範囲内にあるものとしてカバーすることを意図する。
本発明のサイドシーラーの正面図である。 図1のサイドシーラーの平面図であり、フィルムがヒーターを通り過ぎた後フィルムの切れ端を離している状態を示している。 ヒーターの温度を設定し維持するための閉ループ制御器に接続されたヒーターを有するサイドシーラーのダイアグラムである。 図1のサイドシーラーの正面図であり、上下のベルトサポートプレートを取り付けた状態を示す。 図4の5−5線における部分断面図であり、上下のベルトサポートプレートがパッケージ側のVベルトに接触するよう配置されている状態を示す。 フィルムラッピングの方法を示すサイドシーラーシステムの平面図である。 フィルムロールから外した、折り曲げフィルムの端面図である。 反転した後、側面をシールする前の端面を開放した折り曲げフィルムの端面図である。 パッケージがフィルムの包みの中に入るように、反転ヘッドにより開いたフィルムの端面図である。 図6Cの折り曲げフィルムの端面図であり、側面のシール後製品はフィルム内にある状態を示す。 上部ベルトガイドの正面図である。 図8の上部ベルトガイドの側面図である。 図8の上部ベルトガイドの底面図である。 下部ベルトガイドの正面図である。 図11の下部ベルトガイドの側面図である。 図11の下部ベルトガイドの平面図である。 本発明のサイドシーラーの他の実施例を示す正面図である。 図14のサイドシーラーの平面図で、Vベルトを取り外した状態である。 図14の部分正面斜視図であり、調節可能なトグルクランプが開いている状態である。 サイドシーラーの分解左側面図を示し、上下ドライブロール又はプーリーと、ニップローラーマウントに取り付けられた上下ニップローラーと、ニップローラーマウントの上に取り付けられたトグルクランプを示す。 図14のサイドシーラーを18−18線で切断した断面図である。 サイドシーラーの一端にあるフィルムトラッキングローラーの背面斜視図である。
符号の説明
10・・サイドシーラー、12・・上部ドライブロール、14・・上部アイドラーロール、15,16・・上部Vベルト、18・・下部ドライブロール、21,22・・下部Vベルト、20・・下部アイドラーロール、28・・ヒーター、38・・ヒーターコントローラー、42・・熱可塑性フィルム、50・・パッケージ、52・・コンベヤー。

Claims (30)

  1. 2層のフィルムを、ヒートシール可能な素材の端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
    前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置を通って移動させる手段と、
    前記ヒートシール可能な素材の経路において前記サイドシーラーに取り付けられ、前記ヒートシール可能な素材をその端部近くでシールするための熱発生手段と、
    前記熱発生手段に取り付けられ、所定の加熱設定に従い前記熱発生手段に閉ループ制御を行う手段とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
  2. 2層のフィルムを、ヒートシール可能な素材の端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
    前記サイドシーラー装置と接触している前記ヒートシール可能な素材を移動させるコンベヤーと、
    前記ヒートシール可能な素材の経路において前記サイドシーラーに取り付けられ、シール可能な素材である2層のフィルムをその端部近くで切断および互いにシールする熱を発生させるヒーターであって、ヒーターの温度を感知するための内部熱電対を有するヒーターと、
    前記ヒーターに接続され、前記熱電対からの信号及び自身の所定の加熱設定に従い前記ヒーターに閉ループ制御を行う加熱制御器とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
  3. 前記ヒートシール可能な素材は、熱可塑性フィルムを含むことを特徴とする請求項1又は2記載のサイドシーラー装置。
  4. 前記熱発生手段は、内部加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体を含むことを特徴とする請求項1記載のサイドシーラー装置。
  5. 前記移動させる手段は、コンベヤーを含むことを特徴とする請求項1記載のサイドシーラー装置。
  6. 上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
    前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
    前記上部ドライブロールと上記アイドラーロールとの間及び外周に配置される一対の間隔を有する第1のベルトと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に配置される一対の間隔を有する第2のベルトと、
    前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けられる熱発生手段とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のサイドシーラー装置。
  7. 前記ヒーターは内部熱源を有する細長い金属シーズ体を備えることを特徴とする請求項2記載のサイドシーラー装置。
  8. ヒートシール可能な素材の端部近くで2層のフィルムを切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
    前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置を通って移動させる手段と、
    前記ヒートシール可能な素材の経路にある前記サイドシーラー装置に取り付けられ、前記ヒートシール可能な素材をその端部近くで切断及びシールするための熱発生手段と、
    上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
    前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
    前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上記アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第1のベルトと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第2のベルトと、
    低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第1のベルトのうち外側のベルトの下部が移動するような下部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する上部ベルトガイドと、
    低い摩擦係数を有し、一対の間隔を有する第2のベルトのうち外側のベルトの上部が移動するような上部の溝が形成され、ヒートシール可能な素材にニップ圧力を付与する下部ベルトガイドとを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
  9. 2層のヒートシール性フィルムをその端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
    前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置を通って移動させる手段と、
    前記ヒートシール性フィルムの経路において前記サイドシーラー装置に取り付けられ、端部近くでヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールするための熱発生手段と、
    上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
    前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
    前記移動手段の上方で前記装置側の上部ドライブロールと上記アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第1のベルトと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第2のベルトと、
    前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第1のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第2のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーと、
    一対の間隔を有する第1のベルトと接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
  10. ヒートシール性フィルムをその端部近くで切断及び互いにシールするサイドシーラー装置であって、
    前記ヒートシール性フィルムの経路において前記サイドシーラー装置に取り付けられ、端部近くでヒートシール性フィルムを切断及び互いにシールするための熱発生手段と、
    上部アイドラーロールから間隔を隔てた上部ドライブロールと、
    前記上部アイドラーロールおよび上部ドライブロールの真下に各々配置される、下部アイドラーロール及びその下部アイドラーロールから間隔を隔てた下部ドライブロールと、
    前記装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第1のベルトと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に位置する一対の間隔を有する第2のベルトと、
    前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第1のベルトの下部と接触している複数の対になった上部ニップローラーと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に配置され、一対の間隔を有する第2のベルトの上部と接触している複数の対になった下部ニップローラーと、
    一対の間隔を有する第1のベルトと接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段とを有することを特徴とするサイドシーラー装置。
  11. ヒートシール性フィルムを前記サイドシーラー装置を通って移動させるコンベヤーを含むことを特徴とする請求項8又は9記載のサイドシーラー装置。
  12. 前記熱発生手段は、内部加熱機構及び熱電対を含む細長い金属シーズ体を有することを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
  13. 前記ヒートシール性フィルムは、熱可塑性フィルムを有することを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
  14. 前記熱発生手段は、前記サイドシーラー装置上に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けられることを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
  15. 前記熱発生手段に接続され、所定の加熱設定に従い前記熱発生手段に閉ループ制御を行う手段を有することを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
  16. 前記一対の間隔を有する第1のベルトに接触して対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与する手段は、
    上部ニップローラーを横一列に保持し、ヒンジを介してサイドシーラーの壁に取り付けられるニップローラー取り付けフレームと、
    前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に調節可能な圧力を付与し、調節可能なニップ圧力を生じさせる手段とを有することを特徴とする請求項8から10のいずれかに記載のサイドシーラー装置。
  17. 前記圧力付与手段は、前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に延伸して接触するレッグを有する少なくとも一つのトグルクランプを備えることを特徴とする請求項16記載のサイドシーラー装置。
  18. サイドシール装置により、2層のフィルムをヒートシール可能な素材の端部近くで切断及び互いにシールする方法であって、
    前記ヒートシール可能な素材を前記サイドシーラー装置に接触させて移動させるステップと、
    前記ヒートシール可能な素材の経路において前記サイドシーラーに取り付けられた手段によって、シール可能な素材の端部近くでシール熱を発生するステップと、
    前記熱を発生する手段に接続された手段によって所定の加熱設定に従い熱発生手段に閉ループ制御を行うステップとを有することを特徴とする方法。
  19. サイドシーラー装置において、2層のヒートシール性フィルムをその端部近くで切断及び互いにシールする方法であって、
    前記ヒートシール性フィルムを前記サイドシーラー装置を通って移動させるステップと、
    前記フィルムの経路において前記サイドシーラー装置に取り付けられた手段によって、前記ヒートシール性フィルムを端部近くで切断及びシールする熱を発生するステップと、
    前記サイドシーラー装置上の上部アイドラーロールから間隔を置いて上部ドライブロールを設けるステップと、
    前記サイドシーラー上の下部アイドラーロールから間隔を置いて下部ドライブロールを設け、前記下部ドライブロール及び下部アイドラーロールを前記上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置するステップと、
    前記フィルムを移動する手段の上方で前記サイドシーラー装置側の上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に、一対の間隔を有する第1のベルトを配置するステップと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に一対の間隔を有する第2のベルトを配置するステップと、
    前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間に、一対の間隔を有する第1のベルトの下部と接触させて複数の対になった上部ニップローラーを取り付けるステップと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間に、一対の間隔を有する第2のベルトの上部と接触させて複数の対になった下部ニップローラーを取り付けるステップと、
    一対の間隔を有する第1のベルトと接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与するステップとを有することを特徴とする方法。
  20. 前記サイドシーラーに接触してヒートシール可能な素材を移動するステップは、前記ヒートシール可能な素材として熱可塑性フィルムを提供するステップを含むことを特徴とする請求項18記載の方法。
  21. 熱可塑性フィルムをシールするステップを含むことを特徴とする請求項19記載の方法。
  22. 前記シール可能な素材の端部近くで切断及びシールする熱を発生するステップは、内部加熱機構及び熱電対を有する細長い金属シーズ体を設けるステップを含むことを特徴とする請求項18又は19記載の方法。
  23. 前記サイドシーラー装置に接触してヒートシール可能な素材を移動させるステップは、コンベヤーを設けるステップを含むことを特徴とする請求項18又は19に記載の方法。
  24. 上部アイドラーロールから間隔を隔てて上部ドライブロールを設けるステップと、
    下部アイドラーロールから間隔を隔てて下部ドライブロールを設け、前記下部ドライブロール及び下部アイドラーロールを前記上部ドライブロール及び上部アイドラーロールの真下に各々配置するステップと、
    前記上部ドライブロールと上部アイドラーロールとの間及び外周に、一対の間隔を有する第1のベルトを配置するステップと、
    前記下部ドライブロールと下部アイドラーロールとの間及び外周に、一対の間隔を有する第2のベルトを配置するステップと、
    前記熱発生手段を、前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトとヒーターの外側に配されたベルトとの間に取り付けるステップとを含むことを特徴とする請求項18記載の方法。
  25. 前記熱を発生するステップは、熱発生手段を、前記サイドシーラー装置に水平に関し所定の角度で、ヒーターの内側に配されたベルトのうちの一つと、ヒーターの外側に配されたベルトのうちの一つの間に取り付けるステップを含むことを特徴とする請求項19記載の方法。
  26. 前記ヒートシール性フィルムを切断及びシールする熱を発生するステップは、所定の加熱設定に従い熱発生手段に閉ループ制御を行うステップを含むことを特徴とする請求項19記載の方法。
  27. 前記一対の間隔を有する第1のベルトに接触している対になった上部ニップローラーに調節可能なニップ圧力を付与するステップは、
    前記上部ニップローラーをニップローラー取り付けフレームにより横一列に保持し、前記ニップローラー取り付けフレームをヒンジを介して前記サイドシーラーの壁に取り付けるステップと、
    前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に圧力を付与し、前記取り付けフレームを下方に動かし前記調節可能なニップ圧力を付与するステップとを含むことを特徴とする請求項19記載の方法。
  28. 前記圧力を付与するステップは、前記ニップローラー取り付けフレームの上表面に延伸して接触するレッグを有する少なくとも一つのトグルクランプを設けるステップを含むことを特徴とする請求項27記載の方法。
  29. サイドシーラーシステムであって、
    ロールに巻いた熱可塑性フィルムと、
    前記フィルムを90度方向転換し上下反転させる熱可塑性フィルム反転ヘッドと、
    前記フィルム反転ヘッドのそばを通り過ぎ、製品を前記熱可塑性フィルム内に移動させるコンベヤーと、
    前記コンベヤーの側に沿って配置され前記フィルム反転ヘッドに隣接するサイドシーラー装置とを備え、
    前記サイドシーラー装置は前記フィルムの端部近くを切断及びシールする閉ループ温度制御器を有するヒーターを備えることを特徴とするサイドシーラーシステム。
  30. 前記フィルム反転ヘッドは、前記熱可塑性フィルムを開き前記コンベヤー上にある製品を前記フィルムで覆うための上部アーム及び下部アームを備えることを特徴とする請求項29記載のサイドシーラーシステム。
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