JP2008519738A - 袋持上げ装置を備えた袋の形成、充填及び閉鎖機械 - Google Patents

Abstract

本発明は、袋（８，１１）を形成し、充填し、そして密封する機械に関する。この機械は、次のコンポーネント、即ち、プラスチックチューブ（１５）の巻出し装置（１９）と、チューブをその主対称軸線に垂直に切断し、それにより管状片を得る横切断装置（１７）と、管状片の一端部に袋の底を形成する底形成手段（１３）と、結果的に得られた袋を機械内に通して運搬する運搬装置（４，１０，１８）と、袋（８，１１）を製品（２５）で充填する投与要素（２）を備えた充填ステーションと、投与要素の製品排出口と充填されるべき袋の底との間の距離を減少させる手段（３，４，５）と、充填済み袋を密封する密封手段とを有する。製品排出口（３１）と充填されるべき袋の底との間の距離を減少させる手段（３，４，５）は、充填ステーション内において袋（８，１１）をその上縁部（２５）が投与要素（２）の製品排出口（３１）の上方に位置するような仕方で持ち上げることができる袋持上げ装置（３，４，５）を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチック袋を製造し、ダスト状又は粒状製品で充填し、そして閉鎖し、並びに充填済み袋を密封する装置及び方法に関する。

かかる装置は、例えば、独国実用新案第９，３０１，３５５号明細書から知られている。一方の側が開口していて、好ましくは熱可塑性材料で作られた側部折り目を備えた袋を製造し、充填し、そして密封する装置が、既にこの特許文献に記載されており、かかる装置では、底溶接部を備えた袋を形成する第１の溶接及び切断ステーションと、袋を密封する第２の溶接ステーションとが用いられる。この充填機械は、一般に、ＦＦＳ（形成、充填及び密封）のカテゴリに構成される。

重力により又は自由落下により上述のカテゴリの機械でダスト状製品を充填している間、袋からの落下製品により生じるほこりだらけの空気を除去することが可能であるべきである。この空気の除去により、袋の上方境界領域が汚れる場合が多い。製品ダストで汚れた状態では、袋を、一般にこの種の包装では慣例的に行われている溶接によってしっかりとは密封できない。さらに、ダストは、環境に悪影響を及ぼすので、ダストを別個に除去しなければならない。

さらに、上述した公知の充填プロセスに従ってほこりっぽい製品を充填すると、通常、製品容量が顕著に増大し又は嵩重量が明らかに減少することになる。というのは、製品は、自由落下中、多量の空気を取り込むからである。これにより、製品を充填するためにかなり多量の包装材料を用いるという状態が生じる。さらに、空気を再び袋から除去しなければならない。というのは、そうでなければ、袋を積み重ね又は貯蔵することが可能ではなくなるからである。このプロセス又は空気除去は非常に時間がかかるのが通例なので、袋を密封する前に空気の排出を行うことができない。したがって、袋は、小穴を備えなければならない。これは、環境に対して別途マイナスの影響を及ぼす。というのは、微細粒状のほこりっぽい製品が、包装の際に小穴を通って部分的に大気中に漏れる場合があるからである。時間の経過につれ、バルク製品の容量は、再び減少する。包装済み嵩容積を基準として測定された袋包装材は、著しく大きい。かかる充填済み袋は、安定性が悪いためにパレット上に積み重ねるのが非常に困難である。

したがって、欧州特許出願公開第１，４５９，９８１号明細書は、袋の口にＦＦＳ機械の給送要素の充填ネック又は取付け具を導入することを推奨している。しかしながら、かかる装置は、設計上の観点からは非常に高価である。本発明の目的は、充填物中のダスト又はダスト生成を減少させることができる単純な装置の設計を推奨することにある。この課題は、請求項１の特徴記載部分によって解決される。

独国実用新案第９，３０１，３５５号明細書 欧州特許出願公開第１，４５９，９８１号明細書

独立形式の請求項の包括的な用語に対して以下のコメントをする必要がある。通常、ＦＦＳ機械の巻出し装置は、側部折り目を備えたチューブとしての特色を持つ熱可塑性材料で作られたプラスチックチューブを巻き出す。このチューブをその主対称軸線に垂直に切断し、管状片を作る横切断装置は又、横方向切断シーム溶接により管状片から結果として得られる袋に袋底を形成する。しかしながら、ＦＦＳセクタでは、横方向溶接と結合されたナイフによる横方向切断が、より有用である。切断及び底形成により結果として得られる袋を運搬装置により機械に通して適切に運搬する。運搬装置は、通常、グリッパである。袋を充填ステーションで充填する。これに関連して、袋に製品を詰め込む送給要素は、落下管と、スクリューコンベヤとから成るのが一般的である。重力（自由落下）又は過剰圧力の作用効果も又、この目的に利用できる。現在、かかる充填ステーションでは１度に１つの袋しか充填できず、関連のＦＦＳ機械は、通常、充填ステーション１つ当たりたった１つの充填管及びたった１つのコンベヤベルト有すると共に袋を充填することができる他の装置特徴を有する。これは、例えば、ホッパ又は漏斗状部を含む。

上述した欧州特許出願公開第１，４５９，９８１号明細書は、充填ステーションにおいて又は充填前に、製品排出口と充填されるべき袋の底との間の距離を減少させることによりダスト生成を最小限に減少させることができるということを推奨している。この目的のため、上述の欧州特許出願明細書は、袋内に充填ノズルを垂直方向に導入することを推奨している。ＦＦＳ機械では、袋は、充填作業の直後に横方向溶接により密封されるのが通例である。本発明は、袋を充填ステーションで持ち上げることにより、即ち、充填作業の開始直前に、製品排出口と充填されるべき袋の底との間の距離を減少させる。かくして、袋又は袋箔ユニットの運搬中における他の高さの変更は、本発明の範囲には含まれない。通常、充填ステーションで袋に及ぼされる揚程は、相当大きい。これは、袋の長さの半分以上である場合がある。ダスト生成を最小限に抑えるため、製品が低い高さのところから袋の底に落下することが望ましい。充填作業の開始時における回避できない落下高さを２０ｃｍ未満だけ減少させることができる。袋の持上げ運動は、主として垂直方向でなければならず、袋を通常シリンダ形の落下管上でこれに沿って引く。給送要素は、永続的に固定状態のままであり、即ち、特に長い垂直方向運動を行うようになっているべきではない。上述したように、かかる給送要素は、落下管及びコンベヤスクリュー並びにホッパのような他の部材を有するに過ぎない。袋底支持装置は、本発明の装置の別の改造例に特に有利である。というのは、ちょうど溶接されたばかりの支持体が、袋を比較的低い高さから充填している間であっても必要な場合があるからである。この関係で、袋底支持装置は、持上げプラットホームの形態をした可動支持面を有するのがよい。かかる支持面を、袋の全体的な持上げ運動と一緒に運動させるのがよい。設計上の観点から単純な袋底支持装置を提供する別のオプションは、例えば袋を充填作業後に再び下降させているときに水平軸線に沿って折り畳むことができる旋回可能な支持面を有するようにすることである。ＦＦＳ機械、この場合、特に本発明の別の形態では、少なくとも給送要素の周りを部分的に又はそのシリンダ形の落下管をクランプし、充填作業中、給送要素と袋の壁との間の中間空間内に動くことができるコネクタ部品又は取付け具を提供するのが有利である。この運動は、給送要素の落下管に沿って起こるのがよい。コネクタ取付け具は又、これがその外方側部に沿って設けられていて、袋壁と充填ノズルとの間の中間空間を密封する吹込要素を有するような仕方で設計されるのがよい。同じことは、この場合、支持取付け具それ自体と給送要素との間の中間空間を密封しなければならないが、その内壁についても当てはまる。このように、落下管だけが袋内に達するので、袋を充填作業中、外部大気から密封することが可能である。ＦＦＳ方法における給送要素のところでの有利な吸引作業は、以下に詳細に説明するように製品から空気を排出するだけでなく、外部から空気を流入させ、したがって、結果的に方向性のある流れが得られるようになる。また、空気をコネクタ取付け具とコネクタ取付け具と関連した袋壁との間に引き込むと有利である。特に、これにより、袋の壁部分を特にコネクタ取付け具の高さ位置において充填物が無い状態に保つことができる。充填物が密封作業により袋を閉鎖するために用いられる場合、袋壁を充填物が無いように保つ全体的な手立てが重要である。ＦＦＳ機械では、充填作業中、袋の重量を連続的に求めることが行われる。考慮中の装置では、袋重量のかかる監視は、好ましくは袋持上げ装置又は袋底支持装置のところに設けられた袋重量測定手段により行われるべきである。機械のこれら２つの要素は、振動発生手段を更に備えるのがよい。これらは、充填物中の空気の比率を一段と減少させるためにＦＦＳ機械で用いられている。充填作業中、ＦＦＳ方法では一般に、給送要素の製品排出口が袋の充填レベルの下に位置すると有利である。これは、本発明の装置により一層良好に取扱い可能である。

製品中のミスト生成を最小限に抑えるため、給送要素の製品排出口と充填レベルとの間の距離を調節しながら、物品固有及び充填速度固有の目標値を観察する必要がある。袋の充填レベルを求めるのに適した様々な物理的値が伝えられる制御装置を提供するのが明らかに有利である。袋の現在の重量は、当然のことながら、言及した値のうちの１つであるのがよい。しかしながら、袋の充填レベルは、充填剤の容積流量からも計算可能である。次に、他の方法は、適当な光線を用いて袋の充填レベルを求めることができる。次に、制御装置は、求められるべき袋充填レベルの関数として位置の連続下降を行って、給送作業の製品排出口が充填作業全体にわたり、袋の充填レベルの下の目標距離のところに常時位置するようにするのがよい。しかしながら、他の充填物の場合、製品排出口は又、充填レベルの上に位置してもよい。これは、同一の手立て／装置特徴により達成できる。かかる目標距離を維持する別の簡単なオプションは、袋を時間の関数として下降させることである。

本発明の他の細部及び設計モデルは、従属形式の請求項及び以下の装置に関する説明から得られる。

好ましくは挿入された側部折り目を有するチューブ箔ウェブ１５をまず最初に、ローラシステムにより水平方向に動く運搬手段９、例えばグリッパ対１８中に運搬する。箔ウェブ１５を、所望の袋長さに対応した部分を引き出した後、ナイフ１７で切断する。底の溶接１３が、同時に行われる。下端部が密封された空の袋１１を水平に動く運搬手段、例えばグリッパ１８に移送し、そして充填ステーションまで運搬する。この場合、部材３，４，５から成る別の運搬手段４が、袋部分を引き継ぐ。いま、空の袋を吸引システム１６により開く。このために、グリッパ４をＺ方向に動かす。運搬システム３のコネクタ取付け具又は連結部品を袋内に移動させ、このコネクタ取付け具は、袋の内面を、給送管２，２１への考えられる製品堆積物に起因する汚れから保護する。

開かれた袋の下端部がほぼ製品排出口３１の高さのところに位置するまで袋を運搬システム３，４，５により給送管２，２１，２２中へ引き込む。袋底支持装置３２，３３，３４を袋の底の下に駆動する。密封管２１を持ち上げ、この密封管は、製品排出口３１を解除する。製品／バルク製品２４を袋内に詰め込む。この時間の間、運搬システム３，４，５は、袋を製品排出口３１が常時充填レベルの下に位置するような仕方で下降させる。製品／バルク製品２４の給送作業の終わりの前では、製品排出口３１は、少なくとも１度充填レベルの上に位置しなければならない。充填の終わりに、密封管２１を下降させ、この密封管は、製品排出口３１を密封する。コネクタ取付け具を袋から引き出す。次に、搬送システム３，４，５のグリッパ４をＺ方向とは逆に移動させ、このグリッパは、開放領域を先に開かれた袋の上縁部２５まで引く。別の搬送手段１８が、充填済みの袋８を引き継ぐ。次に、袋２５の上縁部を溶接装置１４により密封する。必要ならば、密封管２１に組み込まれたフィルタ２２を給送作業と並行して用いるのがよい。所要の真空をノズル２３中に案内する。フィルタ２２が密封管内に組み込まれているので、比較的小形であっても袋の充填を可能にする非常に複雑な構造が得られる。空気の吸引により、或る程度まで、バルク製品の圧密が行われる。かくして、製品の品質に適した袋サイズをこのようにして選択することができる。

製品圧密のこの効果を振動発生器／ビータ２９の追加的使用により一段と高めることができる。この場合、振動発生器２９により給送管２，２１，２２を振動させるのが有利である。というのは、少なくとも充填作業中、その表面の少なくとも幾つかの部分が製品の内部に位置しているからである。振動を給送管２，２１，２２から製品２４に伝えると、その結果として圧密が生じる。振動給送管２，２１，２２のもう１つの利点は、このようにすると給送管２，２１，２２への製品堆積物の生成を大幅に回避できるということにある。振動機２９は又、「袋底支持装置」３４上に配置できる。

排出のもう１つの機能は、特に軽量でほこりっぽい製品の場合に生じる「ミスト」（製品ダスト）を次に溶接されるシームの領域の袋の内面から遠ざけておくよう対応の流れ方向２８を特定できるということにある。このためには、空気がコネクタ取付け具の周囲のところ又はコネクタ取付け具を給送要素との間に流入できるようにすることが必要である。

キャリジの特に有利な設計モデルは、支持体３、運搬手段４及び吸引装置１６を含むフレーム５をセンサ上に取り付けることにある。センサは、これらセンサの信号を電子計量機械に送り、この電子計量機械は、最終的に、給送作業を制御する。

全体的なＦＦＳセクタに有利な製品計量のもう１つのオプションは、１，２，２１から成る給送要素全体をセンサ２９上に取り付けることである。給送装置１の上方に位置する計量装置は、次に、センサに取り付けられた給送装置１内に正確な量の製品２４を入れる。給送の持続時間は、センサに接続された電子システムによって監視される。先に計量された量の製品を今や、給送要素を介して高速で袋に運搬することができる。

２つの方法を組み合わせると特に有利である。このようにすると、先に計量された量の製品を完全に袋内に運び込むことができるようになる。また、あらかじめ計量された量の製品を後で測定される袋の実際の重量に基づかせるという観点で考えることが可能である。製品のバルク重量及び例えばスクリューコンベヤの理論的に運搬される量に基づいて計算される純粋に容量に基づく給送方式も又、想定できる。この場合、後で作動される計量システム、例えばベルト制御計量機械により給送時間を調節することが特に有利である。

袋内への直接給送の場合、給送システムは、好ましくは、垂直方向に配置されたスクリューコンベヤから成るのがよい。

先行計量の場合、バルク製品も又、圧力システムにより袋まで運搬できる。このために、ホッパ１内におけるバルク製品レベルは、過剰圧力を受ける。プロセスは、所要の対向圧力により充填レベルよりも下で行われると考えられる。バルク製品により取り込まれた空気を閉鎖管内に組み込まれたフィルタ２２により排出できる。

別の設計モデルは、ダスト生成度が低い流動性のバルク製品の場合、重力又は自由落下による充填を可能にするものである。

本発明に従って袋を形成し、充填し、そして密封する機械（ＦＦＳ機械）の全体を示す略図である。 本発明のＦＦＳ機械の一設計例の略図である。 本発明のＦＦＳ機械の別の設計例の略図である。

符号の説明

１ 漏斗状部
２ 給送要素
３ 連結取付け具
４ 運搬手段
５ フレーム
６ 案内
７ スクリュー又はウォーム
８ 充填袋
９ 引き込みローラ
１０ 運搬手段
１１ 空の袋
１２ 案内
１３ 底溶接
１４ シーム溶接
１５ チューブ箔ウェブ
１６ 吸引ユニット
１７ ナイフ
１８ 運搬手段
１９ 巻出し装置
２０ 密封
２１ フィルタを備えた密封管
２２ フィルタ
２３ 支持体
２４ 製品
２５ 袋の上縁部
２６ センサ
２７ 運搬ベルト
２８ 方向性を持つ流れ
２９ 振動発生器
３０ 制御バランス
３１ 製品排出口
３２ 案内
３３ 結合部
３４ 袋底支持体

Claims (17)

1. 袋（８，１１）を形成し、充填し、そして密封する機械（ＦＦＳ機械）であって、前記機械は、次の装置特徴、即ち、
   ・プラスチックチューブ（１５）の巻出し装置（１９）と、
   ・前記チューブをその主対称軸線に垂直に切断し、それにより管状片を得る横切断装置（１７）と、
   ・前記管状片の一端部に袋の底を形成する底形成手段（１３）と、
   ・結果的に得られた袋を前記機械内に通して運搬する運搬装置（４，１０，１８）と、
   ・製品（２４）を袋（８，１１）の中に詰め込む給送要素（２）を備えた充填ステーションと、
   ・前記給送要素の製品排出口と充填されるべき前記袋の前記底との間の距離を減少させる手段（３，４，５）と、
   ・前記充填済み袋を密封する密封手段とを有する機械において、
   前記製品排出口（３１）と充填されるべき前記袋の前記底との間の距離を減少させる前記手段（３，４，５）は、前記充填ステーション内において前記袋（８，１１）をその上縁部（２５）が前記給送要素（２）の前記製品排出口（３１）の上方に位置するような仕方で持ち上げることができる袋持上げ装置（３，４，５）を含む、機械。
2. 前記製品排出口（３１）と充填されるべき前記袋の前記底との間の距離を減少させる前記手段（３，４，５）は、前記袋（８，１１）をその長さの半分だけ持ち上げる袋持上げ装置（３，４，５）を含む、請求項１記載の機械。
3. 前記製品排出口（３１）と充填されるべき前記袋の前記底との間の距離を減少させる前記手段（３，４，５）は、前記袋（８，１１）をその長さの２／３だけ持ち上げる袋持上げ装置（３，４，５）を含む、請求項１又は２記載の機械。
4. 前記製品排出口（３１）と充填されるべき前記袋の前記底との間の距離を減少させる前記手段（３，４，５）は、前記袋を持ち上げる袋持上げ装置（３，４，５）を含み、前記袋持上げ装置（３，４，５）により、前記袋（８，１１）を、充填作業中、前記製品（２４）の前記運搬装置に沿って垂直方向に動かすことができる、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の機械。
5. 永続的に固定された給送要素（２）を有する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載の装置。
6. 前記給送要素（２）は、落下管（２１）及びスクリュー（７）のみを含む、請求項１〜５のうちいずれか一に記載の機械。
7. 前記袋（８，１１）の底を少なくとも充填プロセスの一部の間支持する前記袋底の支持装置（３２，３３，３４）を有する、請求項１〜６のうちいずれか一に記載の機械。
8. 前記袋底の前記支持装置（３２，３３，３４）は、垂直方向に動かすことができる支持面を有する、請求項１〜７のうちいずれか一に記載の機械。
9. 前記袋底の前記支持装置（３２，３３，３４）は、旋回させることができる支持領域を有する、請求項１〜８のうちいずれか一に記載の機械。
10. 少なくとも前記給送要素（２）の周りを部分的に把持し、前記給送要素（２）と前記袋（８，１１）の内壁との間に位置決め可能な連結部品（３）を有する、請求項１〜９のうちいずれか一に記載の機械。
11. 前記連結部品（３）を前記給送要素（２）に沿って動かすことができる、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載の機械。
12. 前記袋持上げ装置（３，４，５）及び（又は）前記袋底支持装置（３２，３３，３４）は、前記袋の重量を測定する手段を有する、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載の機械。
13. 前記袋持上げ装置（３，４，５）及び（又は）前記袋底支持装置（３２，３３，３４）及び（又は）前記給送管は、振動を発生させる手段に効果的に連結されている、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載の装置。
14. 前記袋を充填しているときに前記袋持上げ装置がゆっくりと下降するように前記袋持上げ装置を調節する制御装置を有する、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載の機械。
15. 前記袋持上げ装置（３，４，５）を前記袋持上げ装置が、充填プロセス中、前記袋（８，１１）をゆっくりと下降させるような仕方で時間の関数として案内する制御装置を有する、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載の機械。
16. 制御装置を有し、前記制御装置は、
    ・前記袋（８）の充填レベルを求めることができるようにする情報を前記制御装置に伝える測定機器（２６）に取り付けられ、
    ・前記袋持上げ装置（３，４，５）を、前記給送要素（２）の前記製品排出口（３１）が前記袋（８，１１）の充填作業全体にわたり、前記袋の前記充填レベルの下に一定の目標距離を置いたところに位置したままであるような仕方で下降させる、請求項１４又は１５記載の機械。
17. 請求項１〜１６のうちいずれか一に記載の機械を作動させる方法。

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