JP2008532862A - 可撓性袋体の充填、封止及び付属具挿入システム - Google Patents

Abstract

少数のステップのプロセスで、袋体、特に飲料用袋体を充填する方法を提供する。袋体が、充填するために準備され、コンベヤ・ベルト上に横にして配置される。袋体は、その開口端が、クランプによって正確に係合される配置になるようにストッパに押し当てられ、そのクランプが、袋体をその口の両側で取り上げ、口が上向きになる垂直姿勢に回転させる。次いで、クランプは、袋体の中心に対して移動して口を開かせる。任意選択的に空気が吹き込まれて開口を援ける。次いで、飲用液体などの物質が袋体内に入れられ、クランプが移動して離れ、袋体が封止される。袋体の口が閉じられ封止される前に、付属具を袋体内に装着することができる。次いで、充填済み袋体はクランプから取り外される。

Description

本発明は、予備成形された可撓性袋体の包装、充填及び封止システム、並びに、その使用方法に関するものである。

このシステムによって充填される可撓性袋体は、直立する袋体でも、従来の平らな袋体でもよい。袋体は、プラスチック、金属箔、紙を含む広い範囲の材料から形成できる。袋体の形状は様々であるが、その全てが、充填及び封止システムに送り込む前に、４辺のうちの３辺が封止される。どの場合でも、袋体は、直立姿勢をとっている間に、その上端の開口を通して充填される。

これらの可撓性袋体を充填するのに利用できる多数の包装システムがある。既存の全てのシステムは、一体式の袋体成形装置を使用するか、又は、離隔した袋体成形装置から、充填／封止送り込みカートリッジ、自動移送／運搬クリップ・チェーン・システム若しくはキャリヤ・パック・システムに、手動及び／又は自動的に袋体を移動するかのいずれかである。その基本的設計のために、これらシステムは、柔軟性がなく、低速であり、或いは複数の袋体移送装置を有し、それによって、設備費が増大し、システムの速度、効率及び品質が低下する。米国特許第６９３１８２４号は、そのような包装システムの一例である。
米国特許第６９３１８２４号明細書

本発明は、離隔した袋体製作装置を使用し、袋体成形装置から連続移動サーボ駆動４レーン・コンベヤ中へ袋体を直接取り上げることによって、全ての手動又は自動移送装置、運搬パック、又はチェーン・クリップ袋体運搬システムを不要にした。４レーン・コンベヤは、充填及び封止プロセス全体を通じて袋体の制御を完全に維持する充填／封止用スイング・ジョー（振動顎）システムを使用する。これらスイング・ジョー・システムは、適切な向き及び位置になるように、充填装置、封止装置、及び付属具装着システムに袋体を配置する。又、スイング・ジョー・システムは、充填及び付属具装着プロセス中は、袋体の両側を互いに近付けて適切な開口が得られるようにし、封止及びシール冷却プロセスの間は、適切な封止が得られるように袋体の両側を引っ張る。

本発明が、例として、添付図面に記載されている。

図１を参照すると、容器１は、可撓性の直立袋体として周知であり、垂直壁５、平らな基部８、垂直側辺封止部６及び７、並びに開口４を有する。図２は、標準的な可撓性の非直立袋体である容器２を示しており、容器２は、直立袋体の底部のように平らな基部８の代わりに、ひれ状封止底部６８を有すること以外は容器１と同じである。図３は、直立袋体としての容器３を示しており、開口４が、閉止口６４に置き換えられ、付属具（飲み口／注ぎ口）９を有する以外は容器１と同じである。

図４及び図５は、包装システムの全体的な配置の側面図及び平面図をそれぞれ示す。袋体１００は、独立した袋体成形装置１０において、好ましくは１分間に袋体８００〜１２００個の割合で製作される。完成した袋体１００は、袋体成形装置１０から、図６に示されたとおり配置された４つのレーンに送り出される。袋体１００は、ガイド１２によって、４レーン連続移動袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに導き入れられる。袋体が適切に配置され固定されるまで袋体を支持するために、支持バケット・コンベヤ１５及び１６が、４レーンの袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの間に挿入されている。袋体１００は、図６に示すように、最初にコンベヤ１５及び１６上に配置された後、掃引ブラシ・コンベヤ１３及び１４によって所定位置に掃引される。袋体は、所定位置に来ると、４列の、図９及び図１０に示される袋体クランプ７０によって把持される。コンベヤ１５及び１６が終わると、袋体クランプ７０は９０°回転されて、袋体１００の口４が充填及び封止プロセスに供される。次いで、袋体１００は、区画１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４の下を移動して、充填、付属具の装着、及び封止が行われる。区画１７〜２４は、袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの上方で、連接桁システム７２上に支持されており、連接桁システム７２は、区画１７〜２４がそれぞれの仕事を袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと同期して実行できるようにしている。区画１７では、袋体クランプ７０が、袋体１００を垂直姿勢に回転させ、クランプ・ジョー２５及び２６が互いに近付けられ、それにより袋体１００の口４が開かれる。区画１８では、吸着カップにより袋体上端開口を開き、空気を吹いて袋体を膨らませる。区画１９は１次充填所である。区画２０は２次充填所である。区画２１は、３次充填所として用いられるか、又は、３次充填所が必要ない場合は予備として用いられる。区画２２では、付属具が袋体の上端に挿入され、クランプ・ジョー２５及び２６が互いに遠ざかり、口４を封止するためにタック・シール（鋲留め封止）が施される。区画２２では、最後の上端封止が施される。区画２３では、冷却シール・バー（図示せず）が上端封止部に適用される。区画２４で、充填及び封止済み袋体は、袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから、トップ・チェーン・コンベヤ（図示せず）に移され、そのトップ・チェーン・コンベヤは、袋体に、冷却（必要な場合）、完全性検査、及びストロー装着（必要な場合）を通らせ、箱詰めに至らせる。

袋体成形装置１０は、袋体を毎分８００〜１２００個の割合で、各２対の４列で製造することが望ましい。各対は、図６に示すように、袋体の口４を互いに隣り合わせて、袋体の基部８を互いに離している。４列は全て、図６に示すように、各列間の間隔が殆どないように製造される。

出来上がった袋体１００は、袋体成形装置１０から平らなベルト上を送り出され、ガイド１２を通って、袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及び支持バケット・コンベヤ１５及び１６上で４列になる。袋体ガイド１２は、袋体成形装置１０からの袋体１００を、袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ並びに支持バケット・コンベヤ１５及び１６中に確実に適切に配置する傾斜した金属ガイドである。このガイドが無いと、袋体１００は、空中に浮き、適切なバケット位置を行き過ぎてしまう可能性がある。

図６、図７、図８、図１１および図１２は、掃引ブラシ・コンベヤ１３及び１４並びに支持バケット・コンベヤ１５及び１６が、どのように袋体１００を構成し袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及び袋体クランプ７０中に整列させるかの詳細を示す。袋体１００は、図６に示すように、袋体成形装置１０から袋体把持コンベヤ・レーン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及びバケット支持コンベヤ１５及び１６上に送り込まれると、袋体把持コンベヤ・レーン１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの袋体クランプ７０内に配置されたガイド及びストッパ中に掃引される。

掃引ブラシ・コンベヤ１３及び１４は、サーボ駆動であり、流れと同じ方向に袋体１００と共に細い可撓性ブラシ４９を移動させる。金属ガイド２７は、袋体１００が掃引ジョー・コンベヤ１１上を移動されている際に、ブラシの毛が何かの拍子に袋体の下に入ったり、袋体を列から叩き出したりすることが確実にないようにする。袋体１００が、バケット・コンベヤ１５及び１６並びに袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに取り込まれた後は、ブラシ４９が流れに対して直角に移動し、それによって、図６、図９、図１０に示されるように、袋体１００を袋体クランプ７０の正確な整列位置に押し込む。この移動は、ブラシ・シャフト５１が、送り棒５０のスロットに沿ってコンベヤの流れに対して水平に摺動することによって容易になる。水平移動は、ブラシ・シャフトが溝付ガイド５２に支承されることによって生じ、制御される。

袋体１００が、袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの正確な整列位置に来ると、クランプ・ジョー２５及び２６が袋体を所定位置に把持する。袋体１００が固定されると、図６及び図１３に示すように、袋体は支持バケット・コンベヤ１５及び１６を過ぎて移動され、掃引ジョーが９０°回転して、袋体を垂直姿勢にし、その口４を上向きにする。

クランプ・ジョー２５及び２６が、図９、図１０、図１３に詳細に示されている。これらクランプ・ジョー２５と２６は、コンベヤ・レーン１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ上で水平方向に対向している。クランプ・ジョー２５及び２６は、袋体把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの駆動チェーンに固定されているので、連続運動サーボ駆動モータ（図示せず）によって流れの方向に移動させられる。クランプ・ジョー２５及び２６が、水平位置で移動していく際、袋体カム４８が、カム・フォロア３６及び３７を押し上げることによって、ばねで付勢されているクランプ・ジョー２５及び２６が開かれる。クランプが開いた後、袋体１００が両ジョーに挿入される。次いで、袋体カム４８は、カム・フォロア３６及び３７上の上向きの圧力を解放し、クランプ・ジョー２５及び２６が袋体を固定する。袋体クランプ７０は、前方に移動し、ガイド・レール４５によって９０°回転されて直立姿勢になる。袋体クランプ７０が更に移動すると、カム４６がカム・フォロア３５を上方に押してクランプ・ジョー２５と２６の間隔を狭め、それによって、袋体１００を開いて充填することができる。その後、操作カム４６は、カム・フォロア３５への圧力を解放して、袋体の口４を伸張させて適切な封止ができるようにする。又、カム４８も、カム・フォロア３６及び３７を押して、クランプ・ジョー２５及び２６を開き、充填し封止された袋体を取り外せるようにする。

付属具装着システムが図１４に示されている。ばらの付属具９が、振動供給ホッパ５４に入れられる。付属具９が、振動供給シュート５５に供給される。付属具は供給シュート５５からロータリ・スペーサ５６によって取り上げられ、次いで、供給移送ベルト５７に載せかえられる。ロボット取上げ指５９が、供給移送ベルト５７から付属具９を取り上げる。ロボット取上げ指５９が付属具９を確保した後、ロボット・アーム機構５８が、その付属具９を袋体１００の開口４に移入する。ロボット・アーム機構５８は、封止ジョー６０がタック・シール（鋲留め封止）を完了するまで、連続移動式把持コンベヤ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと共に移動しながら、付属具９を所定位置に保持する。付属具及び袋体開口にタック・シールが施された後、それらは残りの工程を通って進み、最終封止及びシール冷却プレートを施され、最後に頭上コンベヤに送り出されて冷却され包装される。図１４は、システム全体を作り上げている４本のラインのうち１つの代表的ラインを示す。

殆どの図面が、４本の掃引ジョー・ラインの１つで代表的な作動を示しているが、このシステムは、望ましくは４ライン・システムであることに留意すべきである。充填は、独特の容積型（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）倒立式充填装置（図示せず）によって達成される。袋体開口封止は熱封止として言及されたが、超音波封止や他のいかなる封止方法もこのシステムでは使用することができる。

米国特許第６９３１８２４号をこれに添付し、参照によって本明細書に援用する。

明らかに、上記の教示に照らして、多くの本発明の修正例及び変形例が可能である。従って、本発明は、添付特許請求の範囲の範囲内で、本明細書に具体的に記載されたのとは別の態様で実施できることを理解されたい。

平坦な基部を有する可撓性直立袋体を示す図。 ひれ状封止基部を有する可撓性直立袋体を示す図。 付属飲み口具を有する可撓性直立袋体を示す図。 包装システムの全体配置の立面図。 包装システムの全体配置の平面図。 袋体を、袋体クランプ中に掃引し、水平位置から９０°回転させて直立位置にする方法の平面図。 袋体ブラシ掃引システムの詳細を示す図。 袋体ブラシの掃引移動パターンの詳細を示す図。 典型的な掃引ジョー・ユニットの上面図。 典型的な掃引ジョー・ユニットの背側の詳細図。 掃引ブラシ・コンベヤの１つの透視図。 個々の掃引ブラシの１つの詳細図。 コンベヤ行程の９０°回転フェーズを通過する掃引ジョーの移動の詳細図。 付属具の自動装着システムの詳細図。

Claims (11)

1. 袋体を充填する方法において、該方法が、
   開口端と、閉じた平坦な基部端と、側壁とを有する空の袋体を得るステップと、
   掃引機構によって、前記口がストッパに接して配置される状態で、袋体が互いに重なり合わないように、空の袋体をコンベヤに配置するステップと、
   前記空の袋体を前記コンベヤ上で水平にしたまま、前記開口端の近傍の固定位置で、前記袋体の両側にクランプを取り付けるステップと、
   前記クランプを水平位置から垂直位置へ回転させることによって、前記袋体を、前記開口端が上向きの垂直姿勢に回転させるステップと
   を含む、袋体を充填する方法。
2. 前記袋体の前記口を開けるために、少なくとも一方の前記クランプを他方のクランプに向かって移動させるステップを更に有する、請求項１に記載された袋体を充填する方法。
3. 前記袋体に物質を充填するステップを更に有する、請求項２に記載された袋体を充填する方法。
4. 前記袋体の前記口を閉じるために、少なくとも一方のクリップを他方から離れるように移動させるステップを更に有する、請求項３に記載された袋体を充填する方法。
5. 前記袋体の前記開口端を封止するステップを更に有する、請求項４に記載された袋体を充填する方法。
6. 袋体が封止された後、前記クランプを前記袋体から取り外すステップを更に有する、請求項５に記載された袋体を充填する方法。
7. 前記クランプによって係合される位置に前記空の袋体を配置するために、前記コンベヤに取り付けられた水平に移動するブラシを使用するステップを更に有する、請求項１に記載された袋体を充填する方法。
8. 付属具を前記袋体の前記開口の内側に配置するステップと、
   前記クランプを互いに遠ざけるステップとを更に有する、請求項３に記載された袋体を充填する方法。
9. 前記袋体の前記開口端を封止するステップを更に有する、請求項８に記載された袋体を充填する方法。
10. 前記クランプによって係合される位置に前記空の袋体を配置するために、前記コンベヤに近接する水平に移動するブラシを使用するステップを更に有する、請求項１に記載された袋体を充填する方法。
11. 前記袋体の前記口を開けるのを援けるために、前記口に空気を吹き込むステップを更に有する、請求項２に記載された袋体を充填する方法。

Images