JP2009500263A - グリップベルト駆動システム - Google Patents

Abstract

本発明は、物品を熱可塑性フィルムで包むために用いられる封止装置において使用するための、改善されたグリップベルト駆動システムを記載する。要約すると、従来の平ベルトまたはＶベルトに代えて、タイミングベルトが使用される。プーリ上の歯の存在が、タイミングベルトの使用と組み合わされて、ベルトとプーリとの間の滑りの可能性を排除する。フィルムの詰まりまたは物品の配置不良の場合にシステムを保護するために、反作用力が過大である場合に、駆動システムを切り離すトルク制限機構体が含まれる。さらに、タイミングベルトの外表面がパターンを含み、同一または相補的なパターンを有する第２のベルトと対をなすときに、２つのベルトが、長手方向および横断方向の両方において確実に固定されるようなやり方で噛み合う。

Description

物品および梱包を熱可塑性フィルムで包んで封止するために使用される装置は、当分野においてよく知られている。

一般には、２種類の装置が、側方封止装置およびラップ封止装置と称されている。典型的な側方封止構成において、物品または一組の物品が、典型的にはコンベアベルトによって装置に向かって移動する。中央で折り返されて２つの層を有するプラスチックフィルムのシートが、好ましくはコンベアの方向に垂直な方向から供給される。次いで、フィルムの２つの層が、下層と上層との間に物品が配置されるように引き離される。物品の一方側に、中央の折り目が位置する一方で、他方の側には、２つの層がつながっていない開放縁が存在する。装置は、側方封止機構体を有し、側方封止機構体は、典型的にはフィルムを保持および案内するための複数組のベルトと、２つの自由層を一体に融合または溶着させる加熱／封止要素と、余分な材料を取り除く切断要素とを備える。したがって、物品が、側方封止機構体を通過するとき、この開放縁が、２つの層を一体に溶着することによって封止され、プラスチックフィルムが切断され、くずが取り除かれて捨てられる。この時点で、プラスチックフィルムは筒状であり、開口を物品の前方端および後方端の両方に有するが、両側面に沿って封止されている。物品が前進を続けるとき、端部封止機構体が、物品の前方端においてフィルムを封止するために使用される。物品はさらに前進し、端部封止機構体が、次に、物品の後方端でフィルムを封止する。

不完全であり、むらがあり、あるいは粗雑である溶着が、これらの種類の装置において問題となる可能性がある。１つの具体的問題は、物品の高さが原因となって引き起こされる。包もうとする物品の高さがきわめて高い場合、フィルムが物品の周囲に巻き付けられるときに、強く引っ張られる。この結果、側方封止を行うときにフィルムに、フィルムを物品に向かって引っ張ろうとする力が作用する。これが、不完全な溶着につながる可能性がある。この問題に対して試みられる解決策として、フィルムが引き去られ得るよりも前に、溶着が形成されるように試みるため、ベルトの速度を下げること、あるいは加熱／封止要素の温度を上げることが挙げられる。しかしながら、いずれの解決策も、この問題を充分に解消しているとは言えない。

米国特許第６，５２６，７２８号明細書が、協働する２組のプーリを含む側方封止装置を記載し、各組のプーリが、駆動プーリ、後部プーリ、およびいくつかのアイドラプーリを含む。また、２本のベルトが、各組のプーリに結合されて存在する旨を開示している。外側の組のベルトが、ほぼプラスチックの流れと同じ方向に移動する一方で、内側の組のベルトは、くず材料を切断後のフィルムから離れて保たれるように逸らされる。フィルムを滑らぬように保持するために、長手方向のＶ字リブ付きベルトが、上側のベルトのＶ字の頂点が、下側のベルトのＶ字の谷へとはまり込み、かつその反対であるように、上側のベルトおよび下側のベルトをずらして使用される。すでに述べたように、このＶ字のパターンは、長手方向においてのみ存在している。この噛み合わせの作用は、具体的には横断方向のフィルムの滑りを防止するように構成されている。

この噛み合わせの作用は、溶着部を改善するが、むらのある封止が依然として問題である。すでに述べたように、噛み合うベルトの構成によって、フィルムの移動方向に対して横断方向のいかなる滑りも除かれる。しかしながら、移動の方向における滑りは依然として可能である。このため、フィルムが滑って切断要素の付近に集まり、粗雑な溶着または不完全な溶着を引き起こす可能性がある。

側方封止装置において一般に使用されているベルトは、典型的には、プーリシステムと相互作用する縁に沿って平滑である。したがって、たとえＶ字のパターンが移動の方向に対して横断向きであるベルトであっても、やはりベルトが、プーリに対して滑る可能性があり、粗悪な溶着を引き起こす可能性がある。

従来技術に関する問題が、封止装置において使用するための優れたグリップベルト駆動システムを記載する本発明によって克服される。要約すると、従来の平ベルトまたはＶ字ベルトに代えて、タイミングベルトが使用される。プーリ上の歯の存在が、タイミングベルトの使用と組み合わされて、ベルトとプーリとの間の滑りの可能性を排除する。フィルムの詰まりまたは物品の配置不良の場合に、システムを保護するために、反作用力が過大である場合に、駆動システムを切り離すトルク制限機構体を含むことができる。さらに、タイミングベルトの外表面が、パターンを含み、同一または相補的なパターンを有する第２のベルトと対をなすときに、２つのベルトが、長手方向および横断方向の両方において確実に固定されるようなやり方で噛み合う。

図１は、熱可塑性フィルムへの物品の封入または包装に使用される代表的な側方封止装置であって、米国特許第６，５２６，７２８号明細書に記載されているような側方封止装置を示している。装置１０は、包装対象の物品８を送出するために、比較的一定の速度で動作するコンベアベルト１２を利用している。熱可塑性フィルム１が中央で折り返され、したがって折り目の側が閉じている一方で、反対側６は開いている。この反対側に、後で封止されるフィルムの２つの層４、５が存在している。この中央で折り返された熱可塑性フィルム１が、好ましくはコンベアベルト１２の移動の方向に対して垂直に取り付けられたリール（図示せず）から供給される。次いでフィルムは、２つの層４、５の間に物品が包まれるように、反転器１３によって反転させられて引き離される。この時点で、物品の一方側においてフィルム１が閉じている一方で、反対側６は開いたままである。また、物品の前方端および後方端の両方においても、フィルムは封止されていない。反転器の下流側に、側方封止機構体２０が位置している。フィルムの層４、５の間の適切な相対位置に物品が配置された後に、包まれた物品が、側方封止機構体２０に接近する。

側方封止機構体２０は、包まれた物品の開放側６に位置している。側方封止機構体２０が、フィルムの２つの層４、５を一体に保持して、これらの層を封止要素および切断要素を通して案内する。次いで、側方封止機構体２０は、２つの層を一体に溶着させ、余分な材料を切り落とす。余分な材料は、フィルムが未だ高い温度にある間に、フィルムへと再び付着することがないように引き離される。

これらの動作を実行するため、側方封止機構体２０は、図２に示されているように、好ましくは協働する２組のプーリ、すなわち上側の組のプーリ１０１および下側の組のプーリ１０２を備える。これらの２組のプーリが、フィルムの２つの層を側方封止機構体へと引き込んで所定の位置に保持するため、調和して動作する。好ましい実施形態においては、それぞれのプーリが、１本以上（好ましくは、２本）のタイミングベルト１２０を受け入れるため、自身のチャネルに歯１１０を有する。歯１１０が存在することで、タイミングベルトが、プーリに対して滑る（従来技術の一般的な問題点である）ことがないように保証される。第１の組のプーリ１０１が、フィルムの層の上方に位置する一方で、第２の組のプーリ１０２は、これらの層の下方に位置する。それぞれの組のプーリは、駆動プーリ１０１ａ、１０２ａ、および後部プーリ１０１ｂ、１０２ｂを備える。場合によっては、１つ以上のアイドラプーリ（図示せず）が存在してもよい。さらに、これら各プーリは、各タイミングベルトに別個のチャネルを提供するために、ベルトが配置されるチャネルに取り付けられた１つ以上（好ましくは、２つ）のＯリングを有する。

各タイミングベルトは、鋼またはケブラーで補強された真に環状のタイミングベルトに結合された、特別なグリップ外表面を有する。各対応するベルトの組が、噛み合うベルトの対の間に良好な接触を保証するようにあらかじめ設定された、上側および下側の圧力板を有する。

図３に示されているように、１組のＯリング２００が、最も外側のベルト２１０の動きがフィルムの動きの方向と平行となるように配置されている。プーリの外側の壁２４０およびこの第１の組のＯリング２００が、最も外側のベルト２１０のためのガイドをもたらしている。図３に示されているように、Ｏリング２００ａおよびＯリング２００ｂが、それぞれのプーリの外側の壁から同じ距離にある。第２の組のＯリング２０１が、最も内側のベルト２２０を、フィルムおよび最も外側のベルト２１０の方向から逸れる経路に案内するために使用される。これは、いくつかのやり方で達成できる。例えば、図３に示されているように、Ｏリング２０１ｂと下流側のプーリの内側の壁２５０ｂとの組み合わせを、最も内側のベルト２２０のためのチャネルを画定するために使用することができる。同様に、２つのＯリングを、最も内側のベルトのためのチャネルを画定するために、上流側のプーリに挿入することができる。あるいは、図３に示されているように、ただ１つのＯリング２０１ａを、最も内側のベルト２２０のためのチャネルの内側の壁を画定するために使用することができる。逸れの角度ゆえ、最も内側のベルト２２０を最も外側のベルト２１０に向かって押す力は存在せず、したがって第２のＯリングを省略できる。換言すると、上流側のプーリ２４０ａに結合されたチャネルにおいて、Ｏリング２０１ａが、ベルト２２０のための内側のガイドをもたらしている。下流側のプーリ２４０ｂに結合されたチャネルにおいて、Ｏリング２０１ｂが、ベルト２２０のための外側のガイドをもたらしている。結果として、最も内側のベルト２２０は、上流側のプーリにおいて最も外側のベルト２１０に最も近く、下流側のプーリにおいて最も外側のベルト２１０から最も遠ざかる。切断要素２３０が、好ましくは上流側のプーリと下流側のプーリとの間に位置している。したがって、フィルムが、上流側のプーリを通過するとき、フィルムは未だ手つかずのままであるが、下流側のプーリへと達する前に切断される。このような逸れの角度を導入することによって、最も内側のベルト２２０が、不要な余り物を切断後のフィルムから遠ざかるように案内するうえで役に立つ。好ましい実施形態においては、最も内側のベルト２２０が、下流側のプーリにおけるフィルムからの離間が、上流側のプーリにおけるフィルムからの離間よりも、余分なプラスチックをフィルムから押し退けるために充分な距離だけ大きくなるように、下流側のプーリのチャネルで案内される。そのような適切な距離の１つは、約１／４インチ（約６．４ｍｍ）である。これにより、依然として高い温度にある間に、余分な材料がフィルムへと再付着することがないように保証される。次いで、この余分な材料は、引っ張り下で保持されてリールへと送られ、後に廃棄される。

各タイミングベルトの外表面には、図４に示した三次元パターンなど、三次元のパターンが存在している。好ましい実施形態においては、このパターンが、正方形または六角形など、一連の規則的な形状の突起を備える。第１の行４００に、２つのそのような突起４２０が、突起の幅にほぼ等しい距離によって隔てられて存在している。図４の挿し絵に示されているように、第１の行４００の表面は、左側から右側へと眺めたときに、突起４２０と、これに続く凹所４３０と、これに続く突起４２０と、これに続く第２の凹所４３０とを含む。隣の第２の行４１０は、この同じ一連の突起および凹所を有するが、この連なりが、突起の幅だけ第１の行からずらされている。したがって、第２の行は、第１の行において凹所が存在している場所に突起を有し、第１の行が突起を含む場所に凹所を含む。これにより、突起の「チェッカー盤」状のパターンがもたらされている。次いで、この２行の組が、タイミングベルトの外表面の全体にわたって繰り返されている。好ましくは、突起の寸法および行間の間隔は、全周にわたって偶数の行が存在するようにされる。これにより、パターンがいかなる点においても不連続にならないように保証される。これが好ましいが、本発明は、行の数が偶数でない状況も想定している。そのような筋書きにおいては、それぞれのベルトに１つの不連続が存在する。きわめて長い全周において、このただ１つの小さな不連続の影響は、フィルムを、滑りを生じることなく所定の位置に保持するというタイミングベルトの能力に関して、些細である。このパターンの反対側、すなわちタイミングベルトの内周には、プーリのチャネルの歯１１０と噛み合うように構成される一連のチャネル４４０が設けられている。

上側の各タイミングベルトは、上側および下側の圧力板によって、対応する下側のタイミングベルトに押し付けられる。下側の駆動プーリおよび上側の駆動プーリは、同期ギアを介して同期した状態に保たれる。図４および図５に示されているように、上側のベルトおよび下側のベルトは、上側のベルトの第１の行が、下側のベルトの第２の行と噛み合うように一体に押し付けられる。同様に、上側のベルトの第２の行が、下側のベルトの第１の行に噛み合う。この２つのベルトの噛み合いが、ベルトが噛み合わされることを保証し、長手方向または横断方向のどちらにも滑りが存在しないように保証する。したがって、たとえフィルムをプーリから引き離そうとする力が存在しても、タイミングベルトの外表面が、両方向について滑りを防止する。

図４に示したパターンが好ましいが、このようなパターンだけが、長手方向および横断方向の両方の滑りを防止するわけではない。例えば、文字「Ｖ」に類似するように形成された交互の突起および凹所を含むパターンが、同じ長手方向および横断方向の固定の能力を有するであろう。同様に、「Ｗ」字形などの他の噛み合いパターンも、両方向について確実な固定を保証する。また、図６ａに示されているように、スラッシュ（「／」）の形態の一組の斜めの突起から構成される形式のパターンも、長手方向および横断方向の滑りを防止するように機能する。同様に、突起の形状が、図６ｂに示されているように円形であってもよい。

上述のパターンは、上側のベルトおよび下側のベルトの両方が同じパターンを使用し、これらのパターンが、タイミングベルトの噛み合いを可能にするために、対向するプーリにおいてわずかにずらされている筋書きを説明している。あるいは、２つの異なるパターンを利用することが可能である。例えば、一方のベルトが、文字「Ｘ」に類似する突起のパターンを含むことができる。この場合、対向するベルトは、第１のベルトの文字「Ｘ」に噛み合うひし形の突き出しのパターンを含むことができる。対向するベルトのための他の相補的なパターンの組も、やはり可能であり、本発明の技術的範囲に含まれる。

上述のように、タイミングベルトの使用によって、従来技術の装置において生じ得るプーリとベルトとの間の滑りがないように保証される。しかしながら、従来技術につきものの滑りは、フィルムの不良または閉塞の場合に有用であった。これまでは、フィルムを前進させることができない場合、ベルトがプーリに対して滑り、システムの損傷を防止していた。タイミングベルトを使用することで、この滑りがもはや不可能である。したがって、必要な保護をもたらすために、図３に示されているように、トルク制限装置２６０が使用される。好ましい実施形態においては、このトルクの制限が、加わる反作用力が所定のしきい値を超える場合に、駆動プーリを切り離すクラッチによってもたらされる。

再び図１に目を向けると、物品は、側方封止機構体２０を通過した後で、第２の加熱／封止要素４８に出会う。この要素４８が、物品を囲んでいるフィルムの前縁および後縁を封止して切断するために使用される。物品８が適切に配置されたときに、第２の加熱／封止要素４８が降下し、熱可塑性フィルムに接触する。これが、層を一体に溶着させるように機能する。次いで、フィルムが、好ましくは新たに生成された封止の中央で切断される。その後、物品８が、物品の後縁を第２の加熱／封止要素４８の下方に位置させるように進められる。次いで、このプロセスが繰り返され、物品が熱可塑性フィルムに完全に封止される。

従来技術の代表的な側方封止装置を示す。 本発明による側方封止機構体を示す。 図２に示した側方封止機構体の上面図を示す。 本発明によるタイミングベルトを示す。 本発明による２つのタイミングベルトの噛み合いを示す。 本発明によるタイミングベルトの第２の実施形態を示す。 本発明によるタイミングベルトの第３の実施形態を示す。

Claims (11)

1. 物品を熱封止可能なフィルムで包むように構成された装置であって、
   前記フィルムの一方側に配置される第１の組のプーリを備え、各前記第１の組のプーリが、少なくとも１つのベルトを収容するように構成されたチャネルを備え、前記装置がさらに、
   前記第１の組のプーリの前記チャネルに位置し、外表面に突起および凹所の第１のパターンを備え、かつ前記フィルムの一方側に接触するように構成される第１のベルトと、
   前記フィルムの反対側に配置される第２の組のプーリとを備え、各前記第２の組のプーリが、少なくとも１つのベルトを収容するように構成されたチャネルを備え、前記装置がさらに、
   前記第２の組のプーリの前記チャネルに位置し、外表面に突起および凹所の第２のパターンを備え、かつ前記フィルムの反対側に接触するように構成される第２のベルトを備え、
   前記第１のベルトおよび前記第２のベルトの噛み合いによって、長手方向および横断方向におけるフィルムの第１のベルトおよび第２のベルトに対する動きがなくなるよう、前記第１のベルトの前記突起が、前記第２のベルトの前記凹所に整列し、かつ前記第１のベルトの前記凹所が、前記第２のベルトの前記突起に整列するように、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンが形成される、装置。
2. 前記第１のパターンが、２つの行の繰り返しの組を含み、第１の行が、ほぼ等しい寸法の突起および凹所の交互パターンを含み、第２の行が、１つの突起の寸法だけずらされた前記交互パターンを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のパターンが、突起および凹所の繰り返しの組を含み、前記第１のパターンが、文字「Ｖ」に類似している、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１のパターンおよび前記第２のパターンが、同じである、請求項１に記載の装置。
5. 前記第１のベルトおよび前記第２のベルトが、タイミングベルトからなる、請求項１に記載の装置。
6. トルク制限装置をさらに備える、請求項５に記載の装置。
7. 前記トルク制限装置が、クラッチを備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１の組のプーリの前記チャネルに位置する第３のベルト、および前記第２の組のプーリの前記チャネルに位置する第４のベルトをさらに備える、請求項１に記載の装置。
9. 前記第１のベルトおよび第２のベルトの経路が、前記フィルムの移動に対して平行であり、前記第３および第４のベルトの経路が、前記フィルムの前記移動から離れるように逸れている、請求項８に記載の装置。
10. 物品を熱封止可能なフィルムで包むための方法であって、
    中央で折り返されて、２つの層および一方側に沿った開口を有するフィルムを提供するステップと、
    物品を前記２つの層の間に配置するステップと、
    前記フィルムの前記開いた側に配置される、第１の組のプーリを提供するステップとを含み、各前記第１の組のプーリが、少なくとも１つのベルトを収容するように構成されたチャネルを備え、前記方法がさらに、
    前記第１の組のプーリの前記チャネルに位置し、外表面に突起および凹所の第１のパターンを備え、かつ前記フィルムの一方側に接触するように構成される第１のベルトを提供するステップと、
    前記フィルムの反対側に配置される第２の組のプーリを提供するステップとを含み、各前記第２の組のプーリが、少なくとも１つのベルトを収容するように構成されたチャネルを備え、前記方法がさらに、
    前記第２の組のプーリの前記チャネルに位置し、外表面に突起および凹所の第２のパターンを備え、かつ前記フィルムの反対側に接触するように構成されている第２のベルトを提供するステップと、
    前記フィルムを前記第１のベルトと前記第２のベルトとの間に把持するステップとを含み、
    前記第１のベルトおよび前記第２のベルトの噛み合いによって、長手方向および横断方向におけるフィルムの第１のベルトおよび第２のベルトに対する動きがなくなるよう、前記第１のベルトの突起が、前記第２のベルトの前記凹所に整列し、かつ前記第１のベルトの前記凹所が、前記第２のベルトの前記突起に整列するように、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンが形成される方法。
11. 方法がさらに、
    前記第１のベルトおよび第２のベルトによって把持されているときに、前記フィルムを溶着および切断するために、封止および切断要素を提供するステップと、
    前記封止および切断要素を用いて前記フィルムの溶着および切断を行い、前記開いた側を封止し、不要部分を形成するステップと、
    前記第１の組のプーリに第３のベルト、および前記第２の組のプーリに第４のベルトを提供するステップとを含み、前記第３および第４のベルトの経路が、前記フィルムから離れるように逸れ、方法がさらに、
    前記不要部分を前記フィルムから離れるように逸らすステップを含む、請求項１０に記載の方法。

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