JP2016536161A - 部分的に重なる2つの包装部品の液密なシールのためのデバイスおよび方法 - Google Patents

部分的に重なる2つの包装部品の液密なシールのためのデバイスおよび方法 Download PDF

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Abstract

複合板/プラスチック素材のブランクで特に形成される筒状基礎部材(11)と、上部包装部分または包装基台を形成する追加の包装部品(12)との、2つが部分的に重なる包装部品(11、12)の液密なシールのためのデバイスおよび方法が例示され説明されている。デバイスは、少なくとも1つのマンドレル(D)および1つのダイス型(M)を有し、マンドレル(D)は少なくとも2つの延伸要素(1A、1B、1C、1D)を有し、延伸要素は、作動位置から互いに向かって休止位置へ動かされて、筒状基礎部材(11)の摺動を容易にするために断面を縮小し、延伸要素(1A、1B、1C、1D)が有するシールジョー(2A、2B、2C、2D)は、作動位置において、ダイス型(M)の開口部(8)により形成される内側輪郭(IK)に対応する閉じた外周輪郭(AK)を形成し、内側輪郭(IK)と外側輪郭(AK)との間には、包装部品(11、12)の重なる領域(13)に内側から押圧力を加えるための狭い環状隙間が残っており、さらに、各延伸要素(1A、1B、1C、1D)が共通の基体(5)上に回動自在に配置される。延伸要素の運動学および同期化を最適化し、単純で、低摩耗だが信頼性のある洗浄が容易な構造を、無菌充填包装をも生産可能な方法で達成するために、各延伸要素(1A、1B、1C、1D)が、休止位置と作動位置との間でそれぞれの各延伸要素(1A、1B、1C、1D)の正確な回動を可能にする、少なくとも1つの耐捩り板バネ要素(4A、4B、4C、4D)に固定される。【選択図】図1

Description

本発明は、第1に、特に複合板/プラスチック素材のブランクで形成される筒状基礎部材と、上部包装部分または包装基台を形成する追加の包装部品との、2つが部分的に重なる包装部品の液密なシールのためのデバイスに関するものであり、少なくとも1つのマンドレルおよび1つのダイス型を有し、マンドレルは少なくとも2つの延伸要素を有し、延伸要素は、作動位置から互いに向かって休止位置へ動かされて、筒状基礎部材の摺動を容易にするために断面を縮小し、延伸要素が有するシールジョーは、作動位置において、ダイス型の開口部により形成される内側輪郭に対応する閉じた外周輪郭を形成し、内側輪郭と外側輪郭との間には、包装部品の重なる領域に内側から押圧力を加えるための狭い環状隙間が残っており、さらに、各延伸要素が共通の基体上に回動自在に配置されるデバイス、および対応するシールのための方法に関する。
食料品とりわけ液体のための複合板/プラスチック素材の容器は、かねてから、非常に幅広い種類の形状および形式で市販されてきた。複合構造は、各場合での板紙のキャリア層ならびに内側および外側プラスチック素材層に加え、例えば、アルミニウムの酸素バリア層など、他の層を有してもよい。その生産に関して、個々のブランクからの容器と、所謂管成形機械のロール材から生産される容器との間で、特に区別がなされている。
個々のブランクから容器を生産するには、既に溝付けおよび印刷されたブランクが、所謂包装カバーを形成するための所謂縦シームを使用して、2つの対向する縁をシールすることで形成され、次に筒状基礎部材が、ディスペンサのところで閉じられ、最初に片側が開いた容器として形成され、その後に滅菌され、充填されて、別の一方が閉じられて、最後に完全な包装となる。
市販されている包装のほとんどは、筒状基礎部材を折ってシールすることにより、包装の端部で包装自体が生産されている。特定の包装形状では、端部も組立て式成形部材により追加の包装部品として形成されることができ、追加の包装部品も同様に、プラスチック素材または繊維素材(パルプ)から個々に組立てされ得る。これにより、特に形状開口部または注入要素の寸法および配置に関して、任意の幾何学的構造物を生産することが可能である。
そのような容器は、特許文献1で知られている。本例では、容器の上部を形成する成形部材は、容器の周囲が実質的に筒状基礎部材の周囲に対応する大きさになるように形成される。ただし、必ずしもそうでない場合もあり、筒状基礎部材の断面がまず狭くなり、先細りの端でそれから上部に接合され得るようになっている容器がさらに知られている(特許文献2または特許文献3)。
さらに、シール・デバイスは、同じ出願人による、より古い特許文献4に記載されており、開示内容は、本出願のマンドレルの基本的構造に関して参照されている。当該マンドレルは、延伸要素を回動自在に固定するための板バネ要素を有していない。
独国特許出願公開第10 2010 014 993(A1)号 独国特許出願公開第10 2010 050 502(A1)号 独国特許出願公開第39 42 319(A1)号 独国特許出願第10 2013 107 429.4号
これに基づき、本発明の目的は、序文で言及され詳細が上述された、請求項1のプリアンブルに係るデバイスおよび対応するシールのための方法を、延伸要素の運動学および同期化が最適化されるように構成し発展させることである。さらに、無菌充填包装をも生産できる、単純で、低摩耗だが信頼性のある洗浄が容易な構造を有することが望まれる。これを備える包装機械の作動時においては、高速出力であるにもかかわらず、生産中に均一な押圧力が接合部品の全周にわたり提供されることが意図されている。
本目的は、請求項1のプリアンブルに係るデバイスにより、各延伸要素が、それぞれの延伸要素の休止位置と作動位置との間の正確な回動を可能にする、少なくとも1つの耐捩り板バネ要素に固定されることで達成される。このようにして、例えば、実質的に断面が正方形の場合、「角」の中に45°の方向に向かう正確な方向ベクトルを決めることが可能で、さらにその結果、その場所で確実なシールができるようになる。さらに、正確な方向誘導のために、互いに擦れ違う表面の磨耗が最小化できる。
本発明によれば、延伸要素の運動学が板バネ要素により大幅に向上される。さらに、シール要素の摩耗および誘導要素(素材内側での弾性変形)の磨耗も大幅に縮小される。板バネ要素は平面であり、個々の部品の表面は平滑であるため、マンドレルの洗浄の容易さが大幅に向上する。特に、延伸要素の正確な誘導の結果として、均一な押圧力が接合部品の全周にわたり加えられ、結果として、このようにして生産される包装の最適なシールが達成される。
請求項15のプリアンブルに係る方法に関して、本目的は次のステップを行うことで達成される。
− 展開された筒状基礎部材を供給すること、
− 基礎部材を延伸要素を有するマンドレルに押しつけること、
− 開口部を有するダイス型を供給すること、
− 追加の包装部品をマンドレルに供給すること、
− 接合熱を導入すること、
− シールジョーの接触領域に、連続した外側輪郭を形成するため、延伸要素を展開することにより基礎部材と追加の包装部品とをダイス型に対し押しつけること、
− 基礎部材と追加の包装部品とを接合すること、
− 延伸要素を折り畳むこと、
− ダイス型を取除くこと、および
− 基礎部材と追加の包装部品とを備えるユニットを取除くこと。
本発明の教示の別の態様によると、板バネ要素は実質的に垂直な状態に配置され、それにより延伸要素の延伸方向と平行に延びる。さらに、追加の板バネ要素も水平に配置されてもよい。これらの追加の板バネ要素は、2つの対向する延伸要素の間に配置されるのが好ましい。この配置は、延伸要素のたわみ、回転または傾斜、および結果的にはいかなるねじれをも確実に防止する。
垂直に配置された板バネ要素は、延伸要素の下部において固定され、さらに板バネ要素自体が、例えば、マンドレル輪上に配置された基台に固定されることが好ましい。本発明に係るデバイスでは、折り畳み可能なマンドレルを有する複数の基体が、マンドレル輪に固定されるのが好ましい。複数の基体は、まずマンドレル輪の周囲にわたり配分されるように配置され、さらに、適切な幅のマンドレル輪に、周方向に配置されたマンドレルの平行に延びる複数の列もが、互いに並んで提供されることが可能である。このようにして、包装の生産または充填において、比較的小さな構造寸法で大きなスループットを達成することが可能である。
先に言及した好ましい構造において、延伸要素は延伸要素の下部領域においてのみ互いに接合されているために、本発明の教示の別の態様によれば、追加の板バネ要素が延伸要素の上部において固定され、追加の板バネ要素の下部自由端部が共通の心出し要素に固定されるときに、特に有利である。当該心出し要素は、第一には延伸要素が展開され、折り畳まれるとき、動きの工程を同期するのに役立つ。延伸要素が展開または折り畳まれるとき、心出し要素が垂直方向に自由に動くことができるよう、心出し要素は追加の板バネ要素のみにより保持され、他のいかなるやり方でも保持または誘導されないことが好ましい。
代替の一実施形態では、延伸要素の全長にわたるシールジョーにまで延びる板バネ要素を供給する。
本発明の有利な一展開では、延伸要素が、少なくとも延伸要素のシールジョーの領域において、磁石接極子として設計されることを提供する。さらに、もし、ダイス型がそのときに開口部の周りに1つまたは複数の磁気コイルを有する場合、特に手際の良い小さな駆動ソリューションが生産され得る。磁石接極子の軸方向の高さは、磁気コイル(単数または複数)の高さに対応することが好ましい。延伸要素上の磁力は、磁石接極子の固有の質量ならびに幾何学的構造および位置の熟練した選択により、変化させることができる。
本発明の別の一実施形態は、ダイス型が、開口部の全周にわたり一体化して形成されることを提供する。このようにして、ダイス型の開口部がマンドレルを受容することができ、実際のシール作業の間、反力の吸収を可能にするための追加の駆動または支持要素が必要とされない。
本発明の教示の別の一態様によれば、ダイス型はさらに、接合熱を導入するための要素を有していてもよい。超音波溶接による接合の場合は、接合のための要素はダイス型内部に少なくとも1つの超音波ソノトロードを備えてもよく、本例では、シールジョーがアンビルの役をする。代わりに、接合熱の導入が、熱風の適用により行われることが意図されるならば、接合熱の導入のための要素として、熱風開口部が、ダイス型内部および/またはシールジョー内部に提供されることがさらに可能である。
本発明の別の一実施形態では、追加の包装部品の供給と同時に、追加の包装部品を固定するために、ダイス型の開口部の形成によるダイス型の供給が行われる。本例では、ダイス型の取除きと、基礎部材および追加の包装部品を備えるユニットの引抜きは、有利に同時に行われることもでき、それにより必要な処理のステップ数が大幅に縮小され得る。
本発明によれば、延伸要素の展開または折り畳みは、正確に決められた方向で行われる。このようにして、接合作業の間、適切な押圧力を、特に「角の領域」で最適に加えることが達成できる。
本発明の教示の別の一態様によれば、接合自体は、そこで超音波により、または上述の押圧作業と一緒の熱風により、行い得る。
本発明に係る方法によれば、延伸要素の展開は、磁気的に行われ、折り畳みは、弾発力によって行われること、または、代わりに、延伸要素の展開は、弾発力によって行われ、折り畳みは、磁気的に行われることのどちらも可能である。本発明の別の一実施形態によれば、折る動きの逆転が磁極反転によって行われる、第三の可能性がある。それぞれの駆動状況の決定は、例えば、動力配分、エネルギー使用量、特に、より小さな包装型での構造寸法等、様々な要因に依る。
以下、本発明のさらなる詳細が、好適な実施形態を例示する図を参照して説明される。
本発明に係る、休止位置の延伸要素を有するデバイスの、斜断面ダイス型内のマンドレルの斜視図である。 図1のダイス型内のマンドレルの斜視図であり、延伸要素が作動位置にある。 図1のダイス型内のマンドレルの平面図である。 前面の延伸要素が省略されている、図2の主題を示す。 図3のV−V線に沿った垂直断面である。 本発明に係るシールされた容器の垂直断面である。
図1は、筒状基礎部材11を追加の包装部品12(上部包装部分として図6に例示)で液密にシールするための、本発明に係るデバイスのマンドレルDを実質的に始めに示すものである。この点に関して、本実施形態において示された、好適とされるマンドレルDは、4つの延伸要素1A、1B、1Cおよび1Dを有し、各延伸要素は、マンドレルDの下端部で基体5に回動自在に接合されている。本例では基体5は、一般的には周方向に配置された追加の諸基体で、マンドレル輪上(例示なし)に固定されるよう配置されている。
4つの延伸要素1A、1B、1Cおよび1Dの基体への接合は、本例では、好適には垂直に配置されたねじれ無し板バネ要素4A、4B、4C、4Dにより最初に行われ、延伸要素1A、1B、1C、1Dそれぞれの、休止位置と作動位置との間の正確な回動を可能にする。これらは、図2に例示のように、休止位置から作動位置への動きのために、マンドレルDの周りに配置されたダイス型Mの開口部8の「各角」の方向に正確に動く。ここで、折り返された延伸要素1A、1B、1Cおよび1Dが、ダイス型Mの開口部8の内側輪郭IKに実質的に対応する閉じた外周輪郭AKを形成することにより、狭い環状隙間のみが残ることが明瞭に見ることができる。ダイス型Mは、ダイス型Mの開口部8の下側に上方が先細の導入部分を形成するため、さらなる詳細は例示されていない面取りを施すのが好ましい。4つの延伸要素1A、1B、1Cおよび1Dの自由端部は、シールジョー2A、2B、2Cおよび2Dとして設計されている。磁石接極子3A、3B、3C、3Dが、シールジョー2A、2B、2Cおよび2Dの下に形成されている。
磁石接極子3A、3B、3C、3Dは、マンドレルDを延伸するために、好ましくはダイス型Mの内部に挿着された、あるいは近接した磁気コイル9によって励磁され得る。本例での磁石接極子3A、3B、3Cおよび3Dの構造高さは、ダイス型M内に配置された磁気コイル9の高さに実質的に対応する。このことは、延伸要素1A、1B、1Cおよび1Dの構造寸法を大幅に縮小するだけでなく、機械駆動要素を完全に省くことが可能なために、磨耗およびメンテナンスの煩雑さを最小化する。
4つの延伸要素1A、1B、1Cおよび1Dの正確な相互作用は、図3を参照して最も良く説明され得る。本例では、図1に係る例示の平面図において、2つの外側延伸要素1Aおよび1Bが矢印の方向に、例示の休止位置から図2に示す作動位置へ回動され得ることが明瞭に見ることができる。同じことが内側延伸要素1Cおよび1Dにも当てはまる。本例における動きの方向は、垂直板バネ要素4A、4B、4Cおよび4Dによって実質的にあらかじめ決められており、そのため矢印の方向での極めて正確な直動性をもたらし、延伸要素のたわみ、回転または傾斜、結果的にはいかなるねじれをも防止する。
展開の動きまたは折り畳みの動きを可能にするために、2つの内側シールジョー2Cおよび2Dは各々2つのタング6を有し、タング6は対応する2つの外側シールジョー2Aおよび2Bの溝7(図2参照)の中に受容され得る。本例では、それぞれの隣接するシールジョーの表面は、どんな摩擦もなく互いに擦れ違う。このようにして、マンドレルDが延伸されるときの必要なエネルギー消費が最小化され得る。表面が傾斜側面のため、そこには、図2に明瞭に見ることができるように、既述の、シールジョー2A、2B、2C、2Dのシール領域の閉じた外周輪郭AKがさらに生成される。
本発明に係るデバイスの正確な構造は、図4および図5で特に明瞭に見ることができ、図4は図2の例示に対応しているが、より明確さを増すために、前面の延伸要素の例示は省略されている。
延伸要素の下部領域における誘導精度をさらに高めるために、追加の板バネ要素4’が2つの対向する延伸要素の間に水平に配置されていることが明瞭に見ることができるが、本例示では、板バネ要素4’だけが2つの延伸要素1Aと1Bとの間に見ることができる。
この点に関して、例示の好適な本実施形態では、誘導精度のさらに大幅な向上が達成されているのは、延伸要素が上部領域において、追加の板バネ要素4”を有している点であり、板バネ要素4”は、上端で延伸要素1A、1B、1Cおよび1Dに、さらに下部自由端部が延伸要素の内側に配置された心出し要素10に、固定されている。例示の本実施形態では、心出し要素10は追加の板バネ要素4”によってのみ保持されている。これらの追加の板バネ要素4”も全てを図4で見ることはできないため、さらに図5でこの点に関して、図3のV−V線に沿った垂直断面が示されており、このことから、追加の板バネ要素4”が全ての延伸要素1A、1B、および1D(断面では見えない)の上部から延びて、板バネ要素4”の下端は心出し要素10内で保持され、心出し要素10は、延伸要素1A、1B、1C、1Dが展開または折り畳まれるとき、延伸要素の正確な誘導方向と同期化とを確保し、さらに垂直方向での位置が容易に変化され得ることを見ることができる。
最後に図6は、本発明に係り生成される容器の垂直断面であり、ここで筒状基礎部材11が、追加の包装部品12を重なる領域13の中で囲んでいる。2つの包装部品11、12を内側から接合するために、包装部品の重なる領域に押圧力を加えなければならないことが明瞭に見ることができるが、それは本発明に係るデバイスで、信頼性のある手際の良い方法で達成することができる。
例示の配置により、例えば、上記に詳細が記載された、特許文献1から知られる包装を生成することが可能である。その包装の断面は実質的には正方形で、「各角」は相応して大きな半径を有する。示された本実施形態は、本発明の請求項に係る考えを説明するためのみにあるのであって、本実施形態に限ることを意図するものではない。生成される包装の所望する断面および/または形態により、本発明の範囲から離れることなく、多数の変形が考慮されてもよい。

Claims (22)

  1. 特に複合板/プラスチック素材のブランクで形成される筒状基礎部材(11)と、前記上部包装部分または包装基台を形成する追加の包装部品(12)との、2つが部分的に重なる包装部品(11、12)の前記液密なシールのためのデバイスであって、少なくとも1つのマンドレル(D)および1つのダイス型(M)を有し、
    前記マンドレル(D)は、前記筒状基礎部材(11)の摺動を容易にするために前記断面を縮小するため、前記作動位置から相互に向かって休止位置へ動かされる、少なくとも2つの延伸要素(1A、1B、1C、1D)を有し、前記延伸要素(1A、1B、1C、1D)が有するシールジョー(2A、2B、2C、2D)は、前記作動位置において、前記ダイス型(M)の開口部(8)により形成される内側輪郭(IK)に対応する閉じた外周輪郭(AK)を形成し、前記内側輪郭(IK)と前記外側輪郭(AK)との間には、前記包装部品(11、12)の前記重なる領域(13)と、共通の基体(5)上に各回動可能に配置されている前記延伸要素(1A、1B、1C、1D)とに、内側から押圧力を加えるための狭い環状間隙が残っているデバイスであって、
    各延伸要素(1A、1B、1C、1D)は、前記休止位置と作動位置との間での前記それぞれの延伸要素(1A、1B、1C、1D)の正確な回動を可能にする、少なくとも1つの耐捩り板バネ要素(4A、4B、4C、4D)に固定されていることを特徴とする、デバイス。
  2. 前記板バネ要素(4A、4B、4C、4D)は、実質的には垂直に配置されることを特徴とする、請求項1に記載のデバイス。
  3. 追加の板バネ要素(4’)は、水平に配置されることを特徴とする、請求項1または2に記載のデバイス。
  4. 追加の板バネ要素(4’)は、各々の場合に2つの対向する延伸要素(1A、1Bまたは1C、1D)の間に配置されることを特徴とする、請求項3に記載のデバイス。
  5. 前記板バネ要素(4A、4B、4C、4D)は、前記延伸要素(1A、1B、1C、1D)の下部において固定されることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のデバイス。
  6. 追加の板バネ要素(4”)は、前記延伸要素(1A、1B、1C、1D)の上部において固定され、前記下部自由端部が、心出し要素(10)に固定されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のデバイス。
  7. 前記心出し要素(10)は、前記追加の板バネ要素(4”)によってのみ保持されることを特徴とする、請求項6に記載のデバイス。
  8. 前記板バネ要素は、前記延伸要素の全長に前記シールジョーまで延びることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のデバイス。
  9. 前記延伸要素(1A、1B、1C、1D)は、少なくとも前記シールジョー(2A、2B、2C、2D)の領域において、磁石接極子(3A、3B、3C、3D)として設計されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のデバイス。
  10. 前記ダイス型(M)は、前記開口部(8)の全周にわたり一体に形成されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載のデバイス。
  11. 前記ダイス型(M)は、1つまたは複数の磁気コイル(9)を有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載のデバイス。
  12. 前記ダイス型は、前記接合熱を導入する要素を有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載のデバイス。
  13. 少なくとも1つの超音波ソノトロードが、前記ダイス型の領域に前記接合熱を導入するための要素として備えられ、前記シールジョーが、本例ではアンビルの役をすることを特徴とする、請求項12に記載のデバイス。
  14. 熱風開口部が、前記ダイス型内および/または前記シールジョー内に前記接合熱を導入するための要素として備えられることを特徴とする、請求項12に記載のデバイス。
  15. 特に複合板/プラスチック素材のブランクで形成される筒状基礎部材(11)と、前記上部包装部分または包装基台を形成する追加の包装部品(12)との、2つが部分的に重なる包装部品(11、12)の前記液密なシールのための方法であって、請求項1〜14のいずれか一項に記載のデバイスを使用し、
    次の各ステップ、
    − 展開された筒状基礎部材を供給すること、
    − 前記基礎部材を延伸要素を有するマンドレルに押しつけること、
    − 開口部を有するダイス型を供給すること、
    − 追加の包装部品を前記マンドレルに供給すること、
    − 前記接合熱を導入すること、
    − 前記シールジョーの前記接触領域に、連続した外側輪郭を形成するため、前記延伸要素を展開することにより前記基礎部材と追加の包装部品を前記ダイス型に対し押しつけること、
    − 前記基礎部材と追加の包装部品とを接合すること、
    − 前記延伸要素を折り畳むこと、
    − 前記ダイス型を取除くこと、および
    − 前記基礎部材と追加の包装部品とを備える前記ユニットを取除くこと、
    を特徴とする方法。
  16. 前記追加の包装部品を前記供給することは、前記ダイス型の前記開口部が、前記追加の包装部品を固定するために形成されることにより、前記ダイス型を前記供給することと同時に行われることを特徴とする、請求項15に記載の方法。
  17. 前記延伸要素の前記展開および折り畳みは、正確に決められた方向で行われることを特徴とする、請求項15または16に記載の方法。
  18. 前記接合熱の前記導入は、超音波により行われることを特徴とする、請求項15〜17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記接合熱の前記導入は、熱風により行われることを特徴とする、請求項15〜17のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記延伸要素の前記展開は、磁気的に行われ、前記折り畳みは、弾発力によって行われることを特徴とする、請求項15〜19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記延伸要素の前記展開は、弾発力によって行われ、前記折り畳みは、磁気的に行われることを特徴とする、請求項15〜19のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記折る動きの逆転は、磁極反転によって行われることを特徴とする、請求項15〜19のいずれか一項に記載の方法。
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