JP2009502671A - 連続するチューブストリップを超音波シールするための組立体 - Google Patents

連続するチューブストリップを超音波シールするための組立体 Download PDF

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Abstract

順に連続する製品（３）を収容し、シールステーション（４）を通って延びる供給路（Ｐ）に沿って移動する連続するチューブストリップ（２）をシールするためのＦＦＳ（製袋充填）機（１）用の回転組立体であって、回転組立体（５）が、供給路（Ｐ）の反対側に位置し、それぞれの軸（１０，１１）の周りで反対方向に回転する２つの回転体（８，９）を有し、２つの回転体（８，９）の少なくとも１つが、少なくとも１つの超音波シール装置（２０）に嵌合し、該超音波シール装置が、シールステーション（４）にて、弾性手段（５６）が間置された他方の回転体（９）に嵌合した対応する金床（４７）と協働する。

Description

本発明は、連続するチューブストリップを超音波シールするための組立体に関する。
ＦＦＳ（製袋充填）機に関する、たとえば米国特許第６５７４９４４号明細書から既知の通り、順に連続する製品を収容した熱可塑性材料の連続するチューブストリップは、シールステーションに位置する回転シール組立体を通って延びる供給路に沿って供給され、その各々が２つの隣接する製品の間のチューブストリップのそれぞれの部分に沿って位置する、一連の横方向のシール線に沿って閉じられる。
上述の既知の回転シール組立体は、第１および第２の回転体からなり、該回転体は、供給路の反対側に位置して、相互に、および供給路に接するピッチ面をそれぞれ有し、互いに平行でシールステーションを通る平面を画定して供給路に直交する第１および第２軸の周りでそれぞれ反対方向に回転する。
第１の回転体は、それぞれのピッチ面に沿って可動である表シール面を有する少なくとも１つのシール装置を有し、第２の回転体は少なくとも１つの金床を有し、その端部対照面は、相対するピッチ面に沿って可動であり、表シール面に合わせてシールステーションに達する。金床は、通常、対照面の径位置を調節するための装置によって相対する回転体に接続され、対照面は刃が係合された中心スロットを有し、刃の刃先は、シールステーションにて連続するチューブストリップに係合し、切断する。
所定位置に配置されると、上述の型式である既知のシール組立体の金床は固定され、相対する回転体に固定接続される。
超音波ではなく、電気加熱シール体を使用する上述の型式の機械は、振動を減少し、一方側のシール体と他方側の金床および刃との間の把持を改善するために、シール体の設定位置から相対する回転体の軸への約１ミリメータの移動を可能にする２つの回転体の間に間置された弾性手段からなる。
弾性手段は、組立体と電気加熱された表シール面とのシールには有効であるが、使用時にソノトロードにより相対する金床に伝達され、金床により再伝達される振動のために、振動ソノトロードからなる超音波シール組立体において使用することはできない。
したがって、超音波シール組立体は、通常、固定された、すなわち非緩衝性の金床を具備しなければならない。
本発明の目的は、上述の不利点を解消するように設計された回転式超音波シール組立体を提供することである。
本発明によると、請求項１に、または好ましくは請求項１に直接的または間接的に従属する後続の請求項のいずれか１項に記載された回転式シール組立体が提供される。
本発明の非限定的な実施の形態のいくつかを、添付の図面を参照して例示的に説明する。
図２の１は全体としてＦＦＳ機を示し、順に連続する製品３を収容した連続するチューブストリップ２は、シールステーション４を通って延びる供給路Ｐに沿って既知の様式（図示せず）で供給され、機械１は、チューブストリップ２の軸の横切り、隣接する製品３の間にあるチューブストリップ２のそれぞれの部分に位置するシール領域６に沿ってチューブストリップ２を閉じ、それぞれの製品３を含む一連の封入包装体７を形成するためにシール領域６に沿ってチューブストリップ２を切断する回転式超音波シール組立体５からなる。
回転式組立体５は、２つの回転体８，９からなり、該回転体は、供給路Ｐの反対側に位置し、シールステーション４にて供給路Ｐに直交する平面を画定するそれぞれ平行な軸１０，１１の周りで反対方向に回転し、シールステーションにて、相互に、および供給路Ｐに実質的に接するそれぞれが円筒形のピッチ面１２，１３を有する。
図１に示された回転シール組立体５は、比較的幅広なチューブストリップ２にとりわけ適しており、回転体８は、軸１０に同軸で、その自由端がスリーブ１５に嵌合する駆動軸１４からなり、該スリーブを通って、軸１０の手前で終結する横仕切１７によって離間された２つの対向する開口部１６が形成されているため、開口部１６は、単一の実質的矩形の開口部１８と連通し、その外縁は、開口部１６の反対側でリング１９によって画定されている。各々の開口部１６は、それぞれの超音波シール装置２０により係合され、該装置は、開口部１８およびリング１９を通ってスリーブ１５から径方向外側に突出し、リング１９によってスリーブ１５に係止される。
各々のシール装置２０は、コンバータ、ブースタまたはセラミック圧電板であり得る作動装置２１と、スリーブ１５に対して径方向にあるそれぞれの軸２３に沿って直列に配置されたソノトロード２２とからなる。ソノトロード２２は、相対するシール装置２０の表面２５を画定する自由端面を有するテーパ状角部２４と、それぞれの軸２３に沿って角部２４と同軸である平衡錘２６とからなり、それぞれの作動装置２１に面するそれぞれの端面２７に沿って、軸１０と同軸で底面２９によって境界された空洞部２８を有する。作動装置２１は、作動装置２１の端面３１から軸１０と同軸に突出したねじ突起部３０によってソノトロード２２に接続され、底面２９を通って形成されたねじ穴３２に係合して、作動装置２１が空洞部２８に部分的に挿入されるため、自由面３１は底面２９に接触する。
シール装置２０は、ソノトロード２２と一体で、ソノトロード２２から外側に延び、相対する節面（図示せず）に近接したフランジ３３によってリング１９に接続される。
図１に示されるように、回転式シール組立体５の回転体９は、軸１１と同軸である管状の駆動軸３４からなり、その自由端内部において回転用のピン３５が取り付けられており、スペーサ板３６によって、スリーブ１５の自由端内部に取り付けられた回転用の類似したピン３７に接続されて、スリーブ１５と駆動軸３４とを互いに平行に保持する。
また回転体９は、駆動軸３４に嵌合し、スリーブ１５に面して軸リブ３９を有するスリーブ３８からなり、軸リブは、該リブ３９上にて刃４２の内部によって係合する長手フォーク４１を画定する長手スロット４０を有し、刃は、ソノトロード２２の長手寸法の少なくとも２倍に等しい長さで軸リブ３９に沿って長手方向に延びており、フォーク４１から径方向に突出し、軸１１に平行な刃先４３を有する外側部分を有する。図１および３に示されるように、刃４２の径位置は、長手フォーク４１に沿って回転体９に強固に固定されており、フォーク４１を通って形成されたそれぞれの穴を通って延びる２つのボルト４５と、刃４２を通って形成されたそれぞれの長手スロット４６とからなる既知の調節・締結装置４４により調節される。
また回転体９は、両方のソノトロード２２と協働する１つの金床４７からなり、その長さは、軸１０，１１に平行に測定して、両方のソノトロード２２の全長に少なくとも等しい。金床４７は実質的に椀状で、その凹面が軸１１に面しており、溝付きの対照面４９により外部が境界されて、径方向に滑る様式で刃４２に係合する長手スロット５０を有する軸１１に平行な上壁４８と、スロット５０と連通して、径方向に滑る様式で軸リブ３９に係合する溝５２をその間に画定する２つの側壁５１とからなる。
図１および４に示されるように、金床４７は２つの長手端部５３を有し、その各々は、刃４２のそれぞれ長手端部から突出し、相対するチャンバ５４を画定しており、該チャンバは端壁５５により外側から閉鎖され、軸１１の方向に開いており、２つの金属製つる巻きばね５６によってそれぞれ画定される弾性手段５６を収容している。つる巻き形状以外の他の弾性手段を使用してもよく、たとえば音楽ワイヤでもよい。ばね５６は、それぞれ実質的に径位置にて並んで位置しており、端壁５５とスリーブ３８の外面との間で収縮される。
図１および２に示されるように、金床４７の径位置は、その各々が側壁５１を通って形成されたそれぞれの穴５９を通って延びる２つのボルト５８からなる既知の偏心調節・締結装置５７により調節され、該ボルトは、フォーク４１を通って形成された２つの穴６１に径方向に緩く係合する中心偏心部６０と、刃４２を通って形成された穴６２とからなる。
回転シール組立体５の操作は上述の説明から容易に推測可能であり、さらなる説明は必要ない。
しかしながら、調節・締結装置４４による調節およびばね５６による推力のために、シールステーション４の外側においては、ボルト５８の偏心部６０と長手フォーク４１の穴６１との間の緩みは、軸１１に面する側に対して偏心部６０の反対側に全体的に位置するのに対し、シールステーション４においては、ボルト５８の偏心部６０と長手フォーク４１の穴６１との間の緩みは、ばね５６とは反対に、またソノトロード２２の表面２５とその間のチューブストリップ２とに接触する対照面４９のために、軸１１に面する偏心部６０側に移動するため、ソノトロード２２と金床４７とが「伸縮自在に」連結することを指摘すべきである。
図８に示された第２の実施の形態において、刃４２は、金床４７と相対する回転体９との間に間置された弾性手段５６を有する金床４７に強固に固定されることで、回転体９に強固ではなく、弾性固定される。この場合においても、刃４２は、金床４７を通って形成されたそれぞれの穴を通って延びる２つのボルト４５と、刃４２を通って形成されたそれぞれの長手スロット４６からなる既知の調節・締結装置４４により調節される。
上述に関して、ソノトロード２２および金床４７はシールステーション４を通って移動するため、ソノトロード２２により金床４７に伝達された熱は、ばね５６の弾性応答性を損なうことはなく、いささかも影響することはない。
また、ソノトロード２２と金床４７との間に間置された材料の厚さは、材料の可塑化により減少するため、金床４７がソノトロード２２の方へ径方向に移動することになり、シールステーション４でのばね５６によるソノトロード２２と金床４７との間での圧力交換は、可塑化が進行するにつれて次第に自動的に減少するため、封入包装体７の端部を過度に圧縮して弱化することを防止する。
図示されていない、より幅狭のチューブストリップに適した変形例において、回転体８のスリーブ１５は単一のシール装置２０を支持し、そのソノトロード２２は、軸１０，１１に平行して測定して、金床４７の対照面４９の長さに実質的に等しく、チューブストリップ２の幅をわずかに超える長さの表面２５を有する。
図５〜７は、非限定的な例示としてのみ、回転体８，９の種々の構造形態を示すものであり、図５の構造において回転体８，９は同一であって、各々はそれぞれスリーブ６３を備え、該スリーブから相対するシール装置２０のソノトロード２２および相対する刃４２とともにそれぞれの金床４７が、反対位置に径方向外側に突出する。
図６の構造においても、回転体８，９は同一であって、各々はそれぞれスリーブ６４を備え、該スリーブから２つのシール装置２０の２つのソノトロード２２が反対位置に径方向外側に突出し、２つの金床４７は、刃４２とともに、反対位置に径方向外側に２つのソノトロード２２に対して９０°に突出する。
図７の構造において、回転体８，９は異なる。より詳細には、回転体８はスリーブ６５を備え、該スリーブから４つのシール装置２０のソノトロード２２が径方向外側に突出し、軸１０の周りに等しく離間されているのに対して、回転体９は駆動軸６６を備え、該駆動軸から４つの金床４７が、それぞれの刃４２とともに、ソノトロード２２と同一の距離で外側に突出している。
明確化のために部分が除去された、本発明による回転式超音波シール組立体の第１の好ましい実施の形態を示す概略軸方向断面図である。 図１の線II―IIに沿った断面図である。 図１の線III―IIIに沿った断面図である。 図１の線IV―IVに沿った断面図である。 図１の回転式超音波シール組立体の第１の変形例の断面図である。 図１の回転式超音波シール組立体の第２の変形例の断面図である。 図１の回転式超音波シール組立体の第３の変形例の断面図である。 図３と同一の断面図であるが、第２の実施の形態の断面図である。

Claims (14)

  1. シールステーション（４）に位置して、順に連続する製品（３）を収容し、シールステーション（４）を通って延びる供給路（Ｐ）に沿って移動する連続するチューブストリップ（２）を超音波シールするための回転式超音波シール組立体であって、該回転シール組立体（５）が、供給路（Ｐ）の反対側に位置して、それぞれの軸（１０，１１）の周りで反対方向に回転し、相互に、および供給路（Ｐ）に接するそれぞれのピッチ面（１２，１３）を有する２つの回転体（８，９）からなり、該２つの回転体（８，９）の少なくとも１つが、少なくとも１つの超音波シール装置（２０）に嵌合し、２つの回転体（８，９）の他方が、シールステーション（４）にてシール装置（２０）と協働する対応する金床（４７）に嵌合し、弾性手段（５６）が、金床（４７）と相対する回転体（８，９）との間に間置されることを特徴とする回転式超音波シール組立体。
  2. 前記弾性手段（５６）が、金属製であることを特徴とする請求項１記載の回転式超音波シール組立体。
  3. 前記弾性手段が、金属製つる巻きばね（５６）からなることを特徴とする請求項２記載の回転式超音波シール組立体。
  4. 前記ばね（５６）が、相対する回転体（８，９）に対して実質的に径方向に延びている請求項３記載の回転式超音波シール組立体。
  5. 前記金床（４７）が、相対する回転体（８，９）の方向に開いている空洞部（５３）からなり、各々の空洞部（５３）が空洞部の外側を閉じる端壁（５５）を有し、各々のばね（５６）が相対する空洞部（５３）内部に収容され、相対する回転体（８，９）と相対する端壁（５５）との間で圧縮されている請求項３または４記載の回転式超音波シール組立体。
  6. 前記空洞部（５３）が２つであって、金床（４７）のそれぞれの長手端部を画定する請求項５記載の回転式超音波シール組立体。
  7. それぞれ位置合わせされた表面（２５）を有する２つのシール装置（２０）からなり、前記金床（４７）が、シールステーション（４）にて前記表面（２５）の両方と協働する、長手方向に延びる対照面（４９）を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転式超音波シール組立体。
  8. 前記回転体（８，９）の各々が、所定数のシール装置（２０）および同数の金床（４７）からなり、各々のシール装置（２０）がそれぞれ表面（２５）を有し、各々の金床（４７）がそれぞれ対照面（４９）を有し、前記表面（２５）および対照面（２９）が、相対する回転体（８，９）のピッチ面（１２，１３）に沿って等しく離間されたそれぞれの交互部分を画定する請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転式超音波シール組立体。
  9. 各々の表面（２５）が、相対する回転体（８，９）のピッチ面（１２，１３）に沿って、別の表面（２５）の反対方向に位置する請求項８記載の回転式超音波シール組立体。
  10. 各々の表面（２５）が、相対する回転体（８，９）のピッチ面（１２，１３）に沿って、対照面（４９）の反対方向に位置する請求項８記載の回転式超音波シール組立体。
  11. 複数のシール装置（２０）および複数の金床（４７）を備え、前記シール装置（２０）のすべてが回転体（８，９）の１つ（８）によって支持され、前記金床（４７）のすべてが回転体（８，９）の他方（９）によって支持される請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転式超音波シール組立体。
  12. 前記２つの回転体（８，９）の少なくとも１つが、刃（４２）に強固に嵌合されることを特徴とする請求項１記載の回転式超音波シール組立体。
  13. 前記２つの回転体（８，９）の少なくとも１つが、金床（４７）に強固に固定された刃（４２）に弾性的に嵌合され、前記弾性手段（５６）が金床（４７）と相対する回転体（８，９）との間に間置されることを特徴とする請求項１記載の回転式超音波シール組立体。
  14. 前記いずれか１項に記載の回転式超音波シール組立体（５）からなるＦＦＳ機。
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