JP2007513025A - 包装材料ウェブを処理する多段ユニット - Google Patents

Abstract

この開示は、第一の処理段階を材料ウェブ（２）に実施する第一の処理ステーション（３）と、第二の処理段階を材料ウェブ（２）に実施する第二の処理ステーション（５）とを含む。第一の処理ステーション（３）は第一の処理ツール（３ａ）およびその第一の処理ツールの下流側に配置された少なくとも一つの第二の処理ツール（３ｂ）を含み、第二の処理ステーション（５）は第一の処理ツール（５ａ）を含む。多段ユニット（１）はまた、第一および第二の処理ステーション（３，５）の間に配置された材料ウェブ（２）のためのウェブ緊張装置（２１）を含む。前記第一処理ツール（３ａ，５ａ）の両方がそれぞれのステーション内に固定的に配置され、第一の処理ステーション（３）内の前記少なくとも一つの第二の処理ツール（３ｂ）が第一の処理ツール（３ａ）に対して材料ウェブ（２）に沿う方向に移動可能であり、ウェブ緊張装置（２１）が第一の処理ステーション（３）内の第一の処理ツール（３ａ〜３ｃ）に対して移動可能である
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Description

本発明は第一および第二の処理ステーションを含む包装材料ウェブを処理する多段ユニットに関する。

食品包装工業の分野では、例えば紙または厚紙で作られたコア層と、外側のプラスチック製の液密被覆とを含んでなる包装材料で製造されたパッケージが長らく使用されてきた。この材料はしばしば、例えばアルミニュウム層という形態とされたガス・バリヤも含む。

このような包装容器はしばしば、包装材料ウェブがその一方の長手方向縁部を第二の長手方向縁部と重ね合わせて互いに結合する充填機械の成形ユニット内でチューブに再形成され、その後にチューブは意図する内容物を充填され、また互いに間隔を隔てて配置された横方向シーリング領域に沿ってシールすることで製造される。したがって、内容物を収容したチューブのシール部分はその後にシーリング領域内で切断することでチューブから切離され、チューブの長手方向に対する横方向に配置された二つのシールの配向に応じて望まれる幾何学形状となるように折曲げられる。

成形ユニットの上流側では、材料ウェブは幾つかの順次作業処理を行うための多段ユニットを通して給送される。例えば、生産されたパッケージが開口装置、例えばねじキャップ、折曲げ頂部またはプルタブを備えなければならないならば、それらの作業は、ウェブに沿う所望位置に穴を開けるための打抜き加工、およびそれらの穴の上からの開口装置の取付けを含むことができる。開口装置は、例えばＷＯ９８/１８６０９の記載にしたがって穴に対して直接に射出モールド成形されるようにして所定位置に取付けることができる。他の代替例は包装材料の所定位置にその装置を接着または高温溶融融着することである。

ＵＳ６３８６８５１は、包装材料ウェブに穴を打抜き加工する処理ステーションと、その穴内に開口装置を射出モールド成形する処理ステーションとを含む多段ユニットを開示している。両ステーションはそれぞれ、材料ウェブの通路に沿って相互に或る間隔を隔てて多数の処理ツールを含んでいる。この設計によれば、引続き形成されるパッケージの個数と同じ包装材料ウェブの長さを同時処理することが可能とされる。例えば、三つの打抜きツールを含む打抜きステーションによれば三つの穴を同時に打抜くことができ、パッケージとして形成されるべきウェブ部分の各々に、すなわち引続き形成される三つのパッケージの各々に一つずつ打抜き形成される。したがって、処理ツール間の相互の間隔は関連する包装容量、すなわち製造されるべきパッケージの寸法によって決まり、それぞれの穴は引続くパッケージそれぞれにおける所定の位置に打抜かれる。処理ツール間の相互の間隔は、ウェブがどのように割出されるかによって決まり、したがって処理ツールは相対的な一つの包装ウェブ部分に等しい距離で位置決めされ、他の場合は二つ以上の包装ウェブ部分に等しい距離で位置決めされる。

充填機械を異なる包装容量に適用するにおいて、多く場合に多段ユニットは交換または再構築され、ある例ではかなりの時間を要する。

本発明の一つの目的は、簡単、迅速且つ作動が信頼できるやり方で、さまざまな包装寸法での製造を行うためにそれぞれ形成された包装材料ウェブの処理を可能にするように設定される多段ユニットを提供することである。本発明によるこの多段ユニットは、包装材料ウェブを処理するために、第一の処理段階を材料ウェブに実施する第一の処理ステーションと、第二の処理段階を材料ウェブに実施する第二の処理ステーションとを含み、第一の処理ステーションは第一の処理ツールおよびその第一の処理ツールの下流側に配置された少なくとも一つの第二の処理ツールを含み、第二の処理ステーションは第一の処理ツールを含む。多段ユニットはまた、第一および第二の処理ステーションの間に配置された材料ウェブのためのウェブ緊張装置を含む。本発明は、前記第一処理ツールの両方がそれぞれのステーション内に固定的に配置されること、第一の処理ステーション内の少なくとも一つの第二の処理ツールが第一の処理ツールに対して材料ウェブに沿う方向に移動可能で、第一の処理ツールから第一の距離に位置に配置されるようになされること、およびウェブ緊張装置が移動可能で、ウェブ緊張装置の最も近くに配置されている第一の処理ステーション内の処理ツールから第二の距離の位置に実質的に一定してウェブ緊張装置が配置されるようになされることであって、第二の距離は前記第一の距離に係数ｆ、すなわち
ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
を掛けた距離であり、ここでｍは第一の処理ステーション内に配置されるウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション内の処理ツールの個数であることを特徴とする。本発明を利用すれば、処理ツールを材料ウェブに沿って移動させることで簡単な方法で多段ユニットを異なる包装容量に適合させることが可能となる。例えば処理ツールを引離すように移動させてそれらの間隔距離を大きくすることで、大きな包装寸法用に意図された材料ウェブを処理できる。さらに、移動可能なウェブ緊張装置は多段ユニットで完全な処理サイクルを持続できるようにする。したがって、第一および第二の処理ステーション内の両方の第一の処理ツールが同一パッケージを処理することができ、このことは製造停止の状況においてパッケージが未処理または処理途中の状態で多段ユニットから出ないことを容易にチェックできるようになし、またこれは打抜きおよび射出モールド成形の段階間での精度を高める。

好ましくは、第一の処理ステーション内の処理ツールは相互に連結され、これにより第一の処理ツールと第二の処理ツールとの間隔距離の第一の変化が生じたときに、第一の処理ステーション内のいずれかの可能な追加的な処理ツールのそれぞれの間隔距離の対応する変化、およびウェブ緊張装置とそのウェブ緊張装置の最も近くに位置する処理ツールとの間隔距離の第二の変化であって、前記第一の変化に係数ｆ、すなわち
ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
を掛けた変化が得られるようになされる。ここでｍは第一の処理ステーション内に配置されるウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション内の処理ツールの個数である。

本発明はまた、包装材料ウェブを処理する多段ユニットであって、第一の処理段階を料ウェブに実施する第一の処理ステーションと、第二の処理段階を材料ウェブに実施する第二の処理ステーションとを含み、第一の処理ステーションは第一の処理ツールおよびその第一の処理ツールの下流側に配置された少なくとも一つの第二の処理ツールを含み、第二の処理ステーションは第一の処理ツールを含み、さらにまた多段ユニットが第一および第二の処理ステーションの間に位置する材料ウェブのためのウェブ緊張装置も含んでいる、多段ユニットも包含する。本発明は、前記第一処理ツールの両方がそれぞれのステーション内に固定的に配置されること、第一の処理ステーション内の少なくとも一つの第二の処理ツールが第一の処理ツールに対して材料ウェブに沿う方向に移動可能で、第一の処理ツールから第一の距離に位置に配置されるようになされること、第一の処理ステーション内の処理ツールが相互に連結され、これにより第一の処理ツールと第二の処理ツールとの間隔距離の第一の変化が生じたときに、第一の処理ステーション内の可能な追加的な処理ツールのそれぞれの間隔距離の対応する変化、ならびにウェブ緊張装置とそのウェブ緊張装置の最も近くに位置する処理ツールとの間隔距離の第二の変化であって、前記第一の変化に係数ｆ、すなわち
ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
を掛けた変化が得られるようになされ、ここでｍは第一の処理ステーション内に配置されるウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション内の処理ツールの個数であることを特徴とする。この実施例は、上述したようにそのようなユニット全体が或る高さまたは長さに制限された場合でも充填機械に合致するように調節することができるように多段ユニットを設計可能にする。処理ツールおよび（または）ウェブ移送装置は偏倚させて配置され、すなわちリンケージ構造におけるリンケージの相互連結中心から移動され、これがユニットを直接可能にするのである。

ウェブ緊張装置は、包装材料と協働する緊張ローラと、この緊張ローラの弾性支持部材とを含む材料ウェブのための緊張装置であることが好ましい。

第一の処理ステーションは、材料ウェブに穴を形成する打抜きステーションであることが好ましい。

第二の処理ステーションは、前記穴に開口装置を射出モールド成形するための射出モールド成形ステーションであることが好ましい。

本発明の現在好ましいとされる実施例が手頭を参照して以下に非常に詳細に説明される。

本発明は最初に図１によって概要を説明する。図１では、多段ユニットは符号１を付されている。

この多段ユニットは包装材料ウェブ２を処理するために使用され、特に食品パッケージのようなパッケージを製造するための充填機械（図示せず）に含まれる。ウェブ２は移送路Ｐに沿って多段ユニット１を通して送られる。以下に説明する実施例においては、この前進移動は３：３によるウェブ割出しで行われ、すなわち各処理サイクルにおいて三つのウェブ部分が前進移動される。ウェブ部分という用語は一つのパッケージを形成するとみなされる包装材料の長さを示す。

多段ユニット１はウェブ２に対して第一の処理段階を実施する第一の処理ステーション３を含む。第一の処理ステーション３は材料ウェブの移送路Ｐの第一の垂直部Ｐ₁ に沿って配置される。以下に説明するこれらの実施例において、前記第一の処理ステーションは打抜きステーション３であり、開口すなわち穴４が包装材料２に打抜かれる。例えば円形をした開口すなわち穴４がウェブ２に沿って均等に分配されて打抜かれる。開口すなわち穴の間隔距離は通常は分配長さと称され、通常はウェブ上の一点、例えば開口が打抜き形成される一点から、次のそのような点、すなわち次の開口が打抜き形成される点までの間隔距離として定義される。以下に説明するこれらの実施例において、分配長さはウェブ部分と同じ長さで、これにより開口すなわち穴４は引続くそれぞれのパッケージに形成される。実施例では、簡明化のために開口すなわち穴４はウェブ部分の実質的に中央に形成され、したがってその分配長さはウェブ部分の中央の点で始まり、そして終わる。したがって、１分配長さおよび１ウェブ部分は、ウェブの同じ点で始まる必要のないことが認識されねばならない。これは以下に非常に詳細に説明される。

実施例において、第一の処理ステーション３は第一の処理ツール３ａおよびその第一の処理ツールの下流側に配置された少なくとも一つの第二の処理ツール３ｂを含む。ステーション３はまた第二の処理ツールの下流側に配置された第三の処理ツール３ｃも含む。これらの処理ツールの個数は各小サイクルにおいて割出しの行われるウェブ部分の個数に等しい。処理ツールは「平行状態」で作動、すなわち一度に同じ作動を行われるか、迅速順次に作動され、開口すなわち穴４は三つのウェブ部分の各々に打抜き形成されることができる。３：３による割出しの場合には、三つのウェブ部分が連続して打抜かれる。「ツール」という用語は、本明細書では打抜き部材（すなわち、材料を通して駆動される部分）、周囲のハウジング、駆動手段などを含む打抜きユニット全体を示すように用いられ手居る。

多段ユニット１はさらに、第二の処理段階を材料ウェブに実施する第二の処理ステーション５を含む。前記第二のステーションは材料ウェブの移送路Ｐの水平部Ｐ₂ に沿って第一のステーションの下流側に配置される。実施例では、第二のステーションは射出モールド成形ステーション５とされ、プラスチック材料の開口装置６が開口４の位置で材料ウェブ２上に射出モールド成形される。第二の処理ステーション５は第一の処理ツール５ａを含む。ステーション５は第二および第三の処理ツール５ｂ，５ｃも含む。すなわち、第二の処理ステーション５内の処理ツールの個数はステーション３の処理ツールの個数に等しいことが好ましい。

符号７は多段ユニット１を通して包装材料ウェブ２を段階的に前進移動させるシステムを全体的に示している。この前進駆動システム７は一対の給送ローラ８，９を含み、これらのローラは材料ウェブ２の各側にて一つずつ作用する。ローラ８は、例えばギア・ベルト伝達機構とされる第一の同期伝達機構１１を介在させて第一のサーボモータ１０で駆動される。ローラ９はアイドル・ローラとされて単に軸承されるだけであることが好ましい。給送ローラ８，９は材料ウェブの移送路Ｐに沿って第一の処理ステーション３の上流側に位置される。

サーボモータ１０は、ウェブ２が制御ユニット１４で段階的に前進移動され、この制御ユニットは光学的指示器１５からの第一の入力信号Ｓ₁ を受取り、光学的指示器１５は第一の処理ツール３ａの近くに配置される。信号Ｓ₁ は、例えば材料ウェブ上のバーコードなどによって発生される。

前進駆動システム７はまた一対の排出ローラ１６，１７を備え、それらのローラは移送路Ｐに沿って第一の処理ステーション３の下流側に位置される。これらの排出ローラ１６，１７は材料ウェブ２の各側に一つずつ作用する。サーボモータ１８は、例えばギア・ベルト伝達機構とされる第二の同期伝達機構１９を介在させてローラ１６を駆動する。ローラ１７はアイドル・ローラとされて単に軸承されるだけであることが好ましい。サーボモータ１８は制御ユニット１４により制御され、この制御ユニットは光学的指示器２０からの第二の入力信号Ｓ_２ を受取り、この光学的指示器は第二の処理ステーション５の近く、例えば第一の処理ツール５ａのすぐ上流側に配置される。指示器２０はこれにより例えば打抜き処理ツール３ａ〜３ｃで形成される穴４の位置を読取ることができ、また指示器２０からの信号が偏倚したときに制御ユニット１４によりサーボモータ１８を停止させて、穴４が射出モールド成形ツール５内のそれぞれの射出モールド成形凹部内の許容される公差内に位置されるようにすることができる。

多段ユニット１はさらにまた、材料ウェブ２のためのウェブ緊張装置２１を含む。その作用は、給送ローラ８，９内の材料ウェブ２の段階的な前進移動が排出ローラ１６，１７での前進移動とは相違している結果として生じる差を吸収することである。ウェブ緊張装置２１は第一の処理ステーション３および射出モールド成形ステーション５の間にて移送路Ｐに沿って配置される。ウェブ緊張装置２１が通常吸収する必要があるとされるそれらの差は僅かであり、所定の狭い間隔内で見出される。

ウェブ緊張装置２１は材料ウェブ２の緊張装置であり、半径ｒ_s を有し、材料ウェブ２と協働する緊張ローラ２３と、この緊張ローラ２３のための弾性支持部材（図示せず）とを含む。緊張装置はまた支持フレーム２２を含む。材料ウェブ２は実質的に１８０゜の円周角で緊張ローラ２３の回りに接触してウェブの方向が変化され、またウェブ２は半径ｒ_b を有する曲げローラ２４へガイドする。曲げローラ２４の位置で、移送路Ｐの水平部Ｐ₂ が始まる。材料ウェブ２は実質的に９０゜の円周角で曲げローラ２４の回りに接触する。

緊張ローラ２３は軸線Ａの回りに回転し、この軸線は実施例においてはウェブのための垂直部Ｐ₁ および水平部Ｐ₂ の両方に対して直角で、図２を参照されたい。回転軸線Ａはシャフト（図示せず）内に位置し、シャフトは両端でアーム２８に連結され、これらのアームは支持フレーム２２内で軸線Ｂの回りに軸承されている。それぞれのアーム２８は弾性支持部材の一方によって予備的に緊張されており、この弾性支持部材は支持フレーム２２内のアーム２８の軸承位置とアーム２８の緊張ローラ２２の取付け位置との間に配置される。この構造は予め設定された実質的に一定の張力を材料ウェブ２に伝える。

給送ローラ８，９および排出ローラ１６，１７がウェブ２を完全に同期して前進駆動していないことの結果として、それらのそれぞれにおけるウェブの前進移動の差はウェブ緊張装置２１内の緊張ローラ２３の「遊動」する動きによって吸収される。

この前進駆動の差を吸収できるようにするために、材料ウェブ・ループ、スタック、が第一および第二の処理ステーション３，５の間に形成される。材料ウェブ・ループの長さは、実施例において一つの割出し長さに等しく、すなわち三つのウェブ部分の長さに等しく、これにより第一の処理ツール３ａで打抜かれる開口すなわち穴４はその後に第二の処理ステーション５の第一の処理ツール５ａ内で射出モールド成形される。材料ウェブ・ループの長さが以下に非常に詳細に説明するように第一の処理ステーション３内に位置するウェブ部分の個数の整数倍であるそれらの例においても、同じ結果が得られる。

第一の処理ステーション３のそれぞれの処理ツール３ａ〜３ｃおよびウェブ緊張装置２１は、図２に示されて以下に非常に詳細に説明される従来のガントリー式のリンケージ構造２５によって相互連結される。この形式のリンケージ構造２５は、内側リンケージ交差部２６および外側リンケージ交差部２７の間に均等な空間を有して伸張および収縮できる。第一の内側のリンケージ交差部２６ａと第二の内側のリンケージ交差部２６ｂとの間隔距離はＬ₁ で示されている。第二の内側のリンケージ交差部２６ｂと第三のリンケージ交差部２６ｃとの間隔距離はＬ₂ で示されている。第三の処理ツール３ａ〜３ｃはこれらのリンケージ交差部に位置される。ウェブ緊張装置はまたリンケージ交差部にも固定され、第三のリンケージ交差部２６ｃとウェブ緊張装置２１が固定されているリンケージ交差部との間隔距離はＬ_Ｔで示されている。

以下の開示において、本発明の論理的モデルが説明され、ここで緊張ローラの半径ｒ₃ および曲げローラの直径ｒ_ｂ は共に非常に小さく、実質的にゼロである。処理ツール３ａ〜３ｃおよびウェブ緊張装置２１はリンケージ交差部に位置されて打抜き部材および「緊張ローラ」（ｒ₃ はゼロに近いか等しい）を構成する部分は同じ高さに位置され、すなわちそれぞれのリンケージ交差部と一直線をなすようにされる。しかしながら、当業者にはより現実的な本発明のモデルにおいて緊張ローラ２３は通常はかなりの半径ｒ₃ およびアーク長さＢ₃ を有することが認識されるであろう。その現実的なモデルが論理的なモデルに似た振る舞いをするようになすために、半径ｒ₃ を考慮しなければならず、それに続く理由付けが図３に示される。左図を参照すれば、緊張ローラ２３のアーク長さＢ₃ は論理的モデルの対応する垂直方向長さよりも長くなるので、緊張ローラ２３は第一のステーション３へ向けて距離ｋだけ移動されねばならず、この距離ｋは次式、すなわち
ｋ＝ Ｂ₃−ｒ₃＝ （ｎ／２−１）ｒ₁
によって計算される。

半径ｒ₃ はまた、第二のステーション５が論理的モデルにおける位置決めに関連して水平距離２ｒ₃ を移動されねばならない。

実際的なモデルにおいて、曲げローラ２４はまたかなりの半径ｒ_ｂ を有しており、このことは第二のステーション５がさらに水平方向に距離ａだけ移動されねばならないことを意味し、この距離ａは次式、すなわち
ａ＝２ｒ_b −Ｂ_b ＝（２−π／２）ｒ_b
によって計算される。

この理由は、論理的なモデルでの包装材料ウェブ２は、曲げローラ２４が半径ｒ_b （ゼロに近くまたは等しくない）を有するならば、材料ウェブが追従するアーク長さＢ₃ に関連して長さ２ｒ_b を与える点ｘにおいて方向を変化する。

以下の開示において、論理的なモデルが非常に詳細に説明され、それにより緊張ローラの半径ｒ₃および曲げローラの半径ｒ_b が共に極めて僅か、すなわち実質的にゼロにならねばならない。しかしながら、ここで参照する図１は論理的なモデル示しておらず、前述にしたがって論理的なモデルと同様に振舞うことができるように補償された多段ユニットを示していること認識しなければならない。

例において、第一の処理ツール３ａの打抜き部材の中心は第一の内側のリンケージ交差部２６ａと同じ高さに位置され、すなわちそれと一致される。したがって第二の処理ツール３ｂの打抜き部材の中心は、第二の内側のリンケージ交差部２６ｂと同じ高さに位置され、すなわち一致される。同様に、第三の打抜き部材の中心は第三のリンケージ交差部２６ｃと同じ高さに位置される。さらに、ウェブ緊張装置２１はその例において、以下に非常に詳細に説明するように第四のリンケージ交差部２６ｄ上に位置される。また「緊張ローラ」がこの第四のリンケージ交差部２６ｄと同じ高さに位置され、すなわち一致される。

ここで、Ｌ₁およびＬ₂はこれまで説明した分配長さに対応し、距離Ｌ₁、Ｌ₂は等しい。したがって以下においてツール間の相互空間はＬ₁とだけ表す。

処理ツール５ａ〜５ｃ間の相互の間隔距離、すなわち分配長さは、第一の処理ステーションと実質的に同じであることが好ましく、すなわちこの間隙は距離Ｌ₁ に等しい。これにより、３：３の割出しでは、三つの相互に引続く打抜き開口すなわち穴４が処理される。

本発明による多段ユニット１は異なる包装寸法の製造に対して融通がきき、調節することができる。このことは、第一の処理ステーション３および第二の処理ステーション５の処理ツールの間の分配長さに等しい相互距離Ｌ₁が調節できることを意味する。３：３の割出しにおいて、また分配長さがウェブ部分の長さに等しい場合、これは小さなパッケージが製造される場合および大きなパッケージが製造され場合のツール間の分配長さが僅かであることを与える。選ばれた割出しによれば、製造できる最小包装寸法はウェブ移送路に沿うそれぞれのツールの範囲で制限され、すなわち最小分配長さは処理ツールが互いにできるだけ接近されたときに移動された位置で得られ、その結果としてそれらのハウジングは接触する。

上述した処理ツール３ａ，５ａの両方はそれぞれの処理ステーション３，５に固定的に配置される。このことは、第一の射出モールド成形ツール５ａのハウジングと同様に、第一の打抜きツール３ａのハウジングが充填機械のフレームに固定的に取付けられることを意味する。さらに、第一の処理ステーション３の第二の処理ツール３ｂは第一の処理ツール３ａに対して材料ウェブ２に沿う方向に移動可能である。同様に、第三の処理ツール３ｃは第二の処理ツール３ｂに対して材料ウェブ２に沿う方向に移動可能である。さらに、ウェブ緊張装置２１は第三の処理ツール３ｃに対して移動可能である。

上述したように、ウェブ緊張装置２１は、第三の処理ツール３ｃが固定されたリンケージ交差部２６ｃから距離Ｌ_T の位置にてリンケージ交差部に固定される。このリンケージ交差部は、多数の係数に応じて関係を与えられる。距離Ｌ_T は距離Ｌ₁ に係数ｆ、すなわち
ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
を掛けた数値であり、ここで、ｍは第一の処理ステーション３内に配置されたウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション３内の処理ツールの個数である。変数ｍは、材料ループの長さ、および第一の処理ステーション３内のウェブ部分の関連した個数の長さに対して何倍長いのかに関係し、上述した例では、第一の処理ステーション内のウェブ部分の個数は材料ループのウェブ部分の個数に等しく、この場合にｍは１に等しい。さらに、第一の処理ステーション３内には三つのツールがあり、したがってｎは３となる。したがって、距離Ｌ₁ に乗じられる係数ｆはこれにより１となる。したがって、この場合の距離Ｌ_T は距離Ｌ₁ に等しくなる。リンケージ交差部の間隔距離が等しいので、ウェブ緊張装置２１は第四の内側のリンケージ交差部２６ｄに相互連結される。図４を参照されたい。

このリンケージ構造の結果として、第一の処理ステーション３内の処理ツール３ａ〜３ｃおよびウェブ緊張装置２１の移動は容易となされる。リンケージ構造は、第一の処理ツール３ａと第二の処理ツール３ｂとの間隔距離Ｌ₁ の変化により、第二の処理ツール３ｂと第三のツール３ｃとの間隔距離Ｌ₂ の対応する変化が得られる。同様に、ウェブ緊張装置２１と第三の処理ツール３ｃとの間隔距離Ｌ_T の変化が得られる。この変化は先に説明した係数ｆで第一の変化を乗算することで得られる。このｆは、
ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
であり、ここでｍは第一の処理ステーション内に配置されるウェブ部分の個数（数値は３）の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション内の処理ツールの個数（数値は３）である。この実施例では、前述と同様に、ｆは１となり、この場合には変化は等しい寸法となる。この幾何学構成は、第一の処理ツール３ａからウェブ緊張装置２１への距離の全体の変化が、ウェブ緊張装置と第二の処理ステーション５内の第一のツール５ａとの間の材料ウェブの長さの全変化と等しく大きくなるようにする。

図１は、第一の処理ステーション３内の処理ツール３ａ〜３ｃが互いに間隔を隔てて配置された位置を示す。したがって、第二の処理ツール３ｂおよび第三の処理ツール３ｃは第一の固定的に配置された処理ツール３ａから材料ウェブ２に沿う方向へ移動され、ウェブ緊張装置２１は第三の処理ツール３ｃから距離を隔てて配置される。図面の丸囲いの印は打抜かれた穴４に関する、すなわちそれぞれの分配長さの始まりと終わりとに関する。材料ウェブ２に対する直角の点線はそれぞれのウェブ部分の開始および終わりに関する。第一のウェブ部分は第一の処理ステーション３内の第一の処理ツール３ａの直前、および第三の処理ツール３ｃの直後で始まることが分かるであろう。したがって、第一の分配長さは第一のウェブ部分の半分の位置で始まる。第四のウェブ部分は「緊張ローラ２３」（論理的なモデルではゼロに近いか等しい半径ｒ_s を有する）に関する位置の上で折曲げられ、これにより開口すなわち穴４は実質的に前記位置に到達する、すなわち第三の分配長さはウェブ緊張装置２１の実質的に中央で終わる。第７番目のウェブ部分は第二の処理ステーション５内の第一の処理ツール５ａの直前で始まり、第６番目の分配長さはその中央で始まる、すなわち開口すなわち穴４は第一の射出モールド成形ツール５ａの下方で中央に位置される。したがって、多数の打抜き開口すなわち穴４は第一の処理ステーション３および第二の処理ステーション５で材料ループに位置決めされる。

このリンケージ構造は以下の開示でシャフトを参照して説明される。しかしながら、この図示されたリンケージ構造は、無論理的なモデルに完全に対応してはいないことを認識しなければならない。何故なら、打抜き部材もウェブ緊張装置もリンケージ交差部に対して正確に位置決めされていないことが分かるからである。第二の処理ツール３ｂおよびか第三の処理ツール３ｃ、ならびにウェブ緊張装置２１はガイド２９に沿って移動可能である。また適当な移動は第三のツールのハウジングに固定されたボール・スクリュー３０により実現される。ボール・スクリュー３０はサーボモータ（図示せず）によって駆動される。多段ユニットの作動時に、すなわちツールおよびウェブ緊張装置が調節の準備ができたとき、リンケージ・システムに力が加わらないようにするために、二つのロッキング装置３１が第三の処理ツール３ｃとウェブ緊張装置２１との間に配置される。これらのロッキング装置３１はそれぞれシャフト３３を取囲む圧縮空気シリンダ３２を含む。第一の処理ツール３ａおよび第二の処理ツール３ｂの間、および第二の処理ツール３ｂおよび第三の処理ツール３ｃの間のさらなるロッキングは必要ない。何故なら、リンケージ・システムの幾何学構造はロッキング装置３１を隔て全てのリンケージのロッキングを自動的に行うからである。

既に説明したように、第一の処理ステーション３内の第三の処理ツール３ｃに対するウェブ緊張装置２１の位置決めは、係数ｆを用いて計算される。この係数はｎ，ｍによって決まり、すなわち第一の処理ステーション内の処理ツールの個数が変化され、および（または）材料ループにおけるウェブ部分の個数が変化されたならば、この係数は相応に変化される。１表には、さまざまなｍ，ｎに関する係数ｆのさまざまな値を見ることができる。

ｍ＝１のとき、材料ループ内のウェブ部分の個数は第一のステーション内のウェブ部分の個数に等しい。しかしながら、材料ウェブの長さは第一のステーション内のウェブ部分の個数のｍ倍となる、すなわちウェブ部分の個数は整数ｍを掛けることになる。例えば、第一の処理ステーション内に三つのウェブ部分を、また材料ループ内に六つのウェブ部分（ｍ＝２）を有することができる。上述の例（ｎ＝３）では、これによりＬ_T はＬ₁ ×２．５となる。リンケージ・システムはしたがって伸張され、ウェブ緊張装置２１が２．５段階ほど上流側に位置するリンケージ交差部に対して相互連結されるようになされることが必要である。すなわち、ウェブ緊張装置は第四番目の内側の交差部２６ｄから第五番目の外側の交差部２７ｅまで移動される。図５を参照されたい。これに対応して、ｍ＝３（およびｎ＝３）は、ウェブ緊張装置２１が四段階（ｆ＝４）上へ移動され、すなわちリンケージ構造の第七番目の内側の交差部２６ｇへ移動される必要がある。図６を参照されたい。この表から、処理ツールの個数（ｎ）が第一の処理ステーション３内で四個に増えたならば、ｆの値が何になるかを見て取ることもできる。

第二の処理ステーション５内の処理ツール５ａ〜５ｃが相応じて移動できること、すなわち第二の処理ステーション５内の第二の処理ツール５ｂが第一の処理ツール５ａに対して材料ウェブ２に沿う方向に移動できることが好ましい。同様に、第三の処理ツール５ｃは第二の処理ツール５ｂに対して材料ウェブ２に沿う方向へ移動できる。処理ツール５ａ〜５ｃの間の相互連結は前述によりリンケージ・システムを効果的に使用できるようになされるか、または、例えば第二の処理ツール５ｂにモータが配置された場合にボール・スクリュー・システムを効果的に使用できるようになされる。

論理的なモデルが図１を参照して説明された。図１は、ウェブ緊張装置２１の緊張ローラ２３が半径ｒ_s を有するときの多段ユニットを実際に示しており、要約して以下に説明される。すなわち、この多段ユニットが論理的なモデルと同じように振舞うように半径を補償するために、ウェブ緊張装置２１はその最上位置が、すなわち緊張ローラ２３の周面の最上位地に対する接線が第四番目の第四のリンケージ交差部２６ｄよりも距離ｋだけ下方に位置されるように移動される。論理的なモデルと同様に、開口すなわち穴４はこれによって最上位置に位置される。第二の処理ステーション５は水平距離２ｒ_s だけ図面で右方向へ、すなわちウェブ緊張装置２１から離れる方向へ移動されている。新しい半径値が選ばれるとするならば、新たな補償が行われなければならず、新たな距離ｋが計算されねばならず、また第二のステーションは距離２Δｒ_s 、すなわち新旧の半径値の差に２を掛けた距離だけ移動されねばならない。これが行われると、また部品が多段ユニット１内でロックされると、それは論理的なモデルと同様に機能し、すなわち多段ユニット１はリンケージ構造２５により他の長さのウェブ部分に対して適用できるようになされる。

多段ユニット１が位置されねばならない場合、すなわち或る場合には多段ユニット１が例えば所定の高さおよび長さに制限されることで理想的なモデルから外れざるを得ない場合に、充填機械の空間がしばしば制限されることがある。論理的なモデルはしたがって変更せざるを得ず、以下の開示において第二のさらに実際的な実施例が図２を参照して説明される。ここで、打抜き部材は偏倚され、すなわちリンケージの交差部の中心から移動されて配置され、ウェブ緊張装置は緊張ローラ２３がその中心をリンケージの交差部と一直線をなすようにして位置決めされる。距離Ｌ₁ 、Ｌ₂ およびＬ_T は依然としてリンケージの交差部の間の距離であるが、多段ユニットの機能を論理的なモデルと同様にするために、多数の定数、例えばｋ１〜ｋ４を導入してシステムにて考慮するようにしなければならなず、第一の処理ステーション３の処理ツール３ａ〜３ｃは第一の処理ツール３ａと第二の処理ツール３ｂとの間隔距離Ｌ₁ の第一の変化で第二の処理ツール３ｂと第三の処理ツール３ｃとの間隔距離Ｌ₂ の対応する変化、ならびにウェブ緊張装置２１と第三の処理ツール３ｃとの間隔距離Ｌ_T の第二の変化が得られるようにすることが必要である。この距離Ｌ_T は前記第一の変化に係数ｆ、すなわち
ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
を掛けた数値であり、ここで、ｍは第一の処理ステーション３内に配置されたウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション３内の処理ツールの個数である。システムに関係するそれらの定数の設定がなされたときのみ、それぞれのステーション３，５の第一のツール３ａ，５ａの間隔距離が確定され、充填機械にロックされる、すなわち多段ユニット１は或る所定の予備的状態に応じて構成されねばならない。このように構成された多段ユニット１はその後、論理的なモードと同じ方法で調節される、すなわちｋ１〜ｋ４が一定値を維持する一方、Ｌ₁ 、Ｌ₂ およびＬ_T はリンケージ構造によって変化される。しかしながら、ｋ１〜ｋ４のいずれかが変化しても、すなわち所定の予備的状態が変化しても、システムは再構成されねばならず、第一の処理ツール３ａ，５ａは互いに対しておそらく移動されることが必要であるに違いない。これに替えて、第一のステーション３および第二のステーション５は当然ながら最初から与えられ、その後、多段ユニット１の部品間に正しい関係が得られるように定数ｋ１〜ｋ４が調節されねばならないようにされることができる。

本発明は現在好ましいとされる一つの実施例に関してのみ説明したが、当業者には本発明がそれに限定されることなく、多数の変更および改良が添付の特許請求の範囲に記載された範囲から逸脱せずになしえることを明確にすべきである。たち、多段ユニット１は二つのステーション３，５を含むとして記載した。しかしながら、当業者には多数のステーションを含み得ることは明白であるに違いない。

同様に、各ステーション３，５の処理ツールの個数はせめした実施例のように三つである必要はなく、それ以外の個数にできる。例えば多くのツールは第一および第二のステーション３，５の両方に備えることができる。他の割出しは、ツールの個数に応じて選ばれることが適当であり、例えばツールの個数ｎが四つに増やされた場合には４：４の割出しとされる。

例において、３：３の割出しが説明された。本発明はまた他の形式の割出しにおいても機能することを理解しなければならない。ウェブ部分がツールの最小間隔距離よりも短い場合には、例えば１：５の割出しが実施できる。この形式の割出しはＥＰ１２４９３９９に記載されており、割出しの適性をこれ以上詳細に説明しない。１：５の割出しにおいては、第一の処理ステーションのツールの個数が三つ（すなわちｎ＝３）のときにそのステーションには六つのウェブ部分があり、材料ループには六つのウェブ部分がある（すなわちｍ＝１）。係数ｆはしたがって１となる。ループに十二のウェブ部分が或る場合（すなわちｍ＝２）、係数ｆは上述のようにｆ＝２．５となる。

さらに、多段ユニットは打抜きステーションおよび射出モールド成形ステーションを含んで記載されたが、異なる形式の現実的な適用例に使用でき、したがって他のステーションを含むことができることを理解しなければならない。例えば、第二の処理ステーションはそれぞれの打抜き穴の上をシールするプルタブを取付け取付け装置を含むことができる。第二のステーションの他の代替例はねじキャップなどで構成される形式の開口装置を取付け取付け装置を含むことができる。

さらに、説明した前進移動システムの構造は本発明の精神から逸脱することなく変更できることを理解しなければならない。

同様に、多段ユニットの両方のステーションは一つの同一の垂直線Ｐ₁ に沿って、または一つの同一の水平線Ｐ₂ に沿って交互に配置することができる。

第一のステーションの処理ツール３ａ〜３ｃおよびウェブ緊張装置２１は上述のリンケージ構造２５によって相互に連結される。しかしながらこの相互連結のための代替装置およびシステム、例えばボール・スクリューを使用することができる。他の代替装置はサーボモータにて互いのツールを、ならびにそれをウェブ緊張装置に連結する。

最後に、一つの形式のウェブ緊張装置２１が説明された。しかしながら、そのような構造は別の形式のものとされ、例えば空気シリンダを使用できることを理解しなければならない。この代わりに、ＵＳ６３８６８５１に記載されたウェブ緊張装置を使用できる。

第一の処理ステーションおよび第二の処理ステーションを含む多段ユニットの側立面図を概略的に示す。 第一のステーションのそれぞれの処理ツールとウェブ緊張装置とを相互連結するリンケージ構造の二つの図、すなわち一つは側立面図、一つは斜視図を概略的に示す。 論理的なモデルを得るために半径ｒ_s の緊張ローラがリンケージの交差部に配置される箇所を左図が示し、半径ｒ_b の曲げローラがシステムに作用する状態を右図がしめす二つの図を概略的に示す。 係数ｆ、すなわちウェブ緊張装置の位置決めと処理ツールの位置との関係を概略的に示す。 係数ｆを概略的に示す。 係数ｆを概略的に示す。

符号の説明

１ 多段ユニット
２ 材料ウェブ
３ 第一の処理ステーション
第一の処理ツール３ａ
第二の処理ツール３ｂ
第三の処理ツール３ｃ
４ 穴
５ 第二の処理ステーション
７ システム
８，９ 給送ローラ
１０ 第一のサーボモータ
１１ 第一の同期伝達機構
１６，１７ 排出ローラ
１８ サーボモータ
１９ 第二の同期伝達機構
２０ 光学的指示器
２１ ウェブ緊張装置
２２ 支持フレーム
２３ 緊張ローラ
２４ 曲げローラ
２５ リンケージ構造
２６，２７ リンケージ交差部
２８ アーム
２９ ガイド
３０ ボール・スクリュー
３１ ロッキング装置

Claims (6)

1. 第一の処理段階を材料ウェブ（２）に実施する第一の処理ステーション（３）と、第二の処理段階を材料ウェブ（２）に実施する第二の処理ステーション（５）とを含み、第一の処理ステーション（３）は第一の処理ツール（３ａ）およびその第一の処理ツールの下流側に配置された少なくとも一つの第二の処理ツール（３ｂ）を含み、第二の処理ステーション（５）は第一の処理ツール（５ａ）を含んでおり、さらにまた、第一および第二の処理ステーション（３，５）の間に配置された材料ウェブ（２）のためのウェブ緊張装置（２１）を含む、包装材料のウェブ（２）を処理するための多段ユニット（１）であって、
   前記第一処理ツール（３ａ，５ａ）の両方がそれぞれのステーション（３，５）内に固定的に配置されており、
   第一の処理ステーション（３）内の前記少なくとも一つの第二の処理ツール（３ｂ）が第一の処理ツール（３ａ）に対して材料ウェブ（２）に沿う方向に移動可能で、第一の処理ツール（３ａ）から第一の距離（Ｌ₁）の位置に配置されるようになされること、および
   ウェブ緊張装置（２１）が移動可能で、ウェブ緊張装置（２１）の最も近くに配置されている第一の処理ステーション（３）内の処理ツール（３ｃ）から第二の距離（Ｌ_T ）の位置に実質的に一定してウェブ緊張装置（２１）が配置されるようになさており、第二の距離は前記第一の距離（Ｌ₁ ）に係数ｆ、すなわち
   ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
   を掛けた距離であり、ここでｍは第一の処理ステーション（３）内に配置されるウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション（３）内の処理ツールの個数であることを特徴とする多段ユニット（１）。
2. 第一の処理ステーション（３）内の処理ツール（３ａ〜３ｃ）は相互に連結され、これにより第一の処理ツール（３ａ）と第二の処理ツール（３ｂ）との間隔距離（Ｌ_T ）の第一の変化が生じたときに、第一の処理ステーション（３）内のいずれかの可能な追加的な処理ツールのそれぞれの間隔距離（Ｌ_ｘ）の対応する変化、およびウェブ緊張装置（２１）とそのウェブ緊張装置（２１）の最も近くに位置する処理ツール（３ｃ）との間隔距離（Ｌ_T ）の第二の変化であって、前記第一の変化に係数ｆ、すなわち
   ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
   を掛けた変化が得られるようになされており、
   ここでｍは第一の処理ステーション（３）内に配置されるウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション（３）内の処理ツールの個数であることを特徴とする請求項１に記載された多段ユニット（１）。
3. 包装材料ウェブ（２）を処理する多段ユニット（１）であって、第一の処理段階を材料ウェブ（２）に実施する第一の処理ステーション（３）と、第二の処理段階を材料ウェブ（２）に実施する第二の処理ステーション（５）とを含み、第一の処理ステーション（３）は第一の処理ツール（３ａ）およびその第一の処理ツールの下流側に配置された少なくとも一つの第二の処理ツール（３ｂ）を含み、第二の処理ステーション（５）は第一の処理ツール（５ａ）を含み、さらにまた第一および第二の処理ステーション（３，５）の間に位置する材料ウェブ（２）のためのウェブ緊張装置（２１）も含んでいる多段ユニット（１）であって、
   前記第一処理ツール（３ａ，５ａ）の両方がそれぞれのステーション（３，５）内に固定的に配置されており、
   第一の処理ステーション（３）内の前記少なくとも一つの第二の処理ツール（３ｂ）が第一の処理ツール（３ａ）に対して材料ウェブ（２）に沿う方向に移動可能で、第一の処理ツール（３ａ）から第一の距離（Ｌ₁ ）に位置に配置されるようになされること、
   第一の処理ステーション（３）内の処理ツール（３ａ〜３ｃ）は相互に連結され、これにより第一の処理ツール（３ａ）と第二の処理ツール（３ｂ）との間隔距離（Ｌ_１）の第一の変化が生じたときに、第一の処理ステーション（３）内の可能な追加的な処理ツールのそれぞれの間隔距離（Ｌ_ｘ）の対応する変化、およびウェブ緊張装置（２１）とそのウェブ緊張装置（２１）の最も近くに位置する処理ツール（３ｃ）との間隔距離（Ｌ_T ）の第二の変化であって、前記第一の変化に係数ｆ、すなわち
   ｆ＝１＋（ｍ−１）ｎ／２
   を掛けた変化が得られるようになされており、
   ここでｍは第一の処理ステーション（３）内に配置されるウェブ部分の個数の整数倍で、ｎは第一の処理ステーション（３）内の処理ツールの個数であることを特徴とする多段ユニット（１）。
4. ウェブ緊張装置（２１）は、包装材料（２）と協働する緊張ローラ（２３）と、前記緊張ローラ（２３）の弾性支持部材とを含む材料ウェブ（２）のための緊張装置であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された多段ユニット（１）。
5. 第一の処理ステーション（３）が打抜きステーションであり、開口（４）が材料ウェブ（２）に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された多段ユニット（１）。
6. 第二の処理ステーション（５）が前記開口（４）に開口装置を射出モールド成形する射出モールド成形ステーションであることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された多段ユニット（１）。

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