JP2021505485A - 柔軟なパッケージ充填技術 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年12月8日に出願された米国特許仮出願第62/596,616号の要求し、これら米国特許仮出願を参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書に援用する。
場合によっては、分配機構は2つ以上のカートリッジを並べて取り、カートリッジの内容物が同時に分配され、堆積点に向かって流れるときにミキサで混合される。
典型的には、そのようなカートリッジは、プラスチックの管、又はコーティングされた若しくはラミネートされた板紙等を採用している。
さらに、管は、一般に、一端のパッケージを通して満たされた柔軟なパッケージを含み、その後、その上にクロージャーが配置される。このような並列カートリッジを使用して2つのコンポーネントを分配するには、かなりの量の廃棄物と費用がかかる。
しかしながら、充填中に多くの体積充填の不一致が発生し、それにより各可撓性包装ユニットが異なる量の流動性組成物で充填されることになる。これらの不一致は、充填中の流動性組成物内への空気の閉じ込め、柔軟なパッケージの不均一な展開、又は充填操作を実行している注入管の柔軟なパッケージからの不適切な収縮率等の要因に起因する。これらの問題に対処するために以前に提示された解決策の1つは、充填作業中に柔軟なパッケージの内部に正圧を加えることです。
しかしながら、この方法には、充填中に流動性組成物で正圧源が汚染される危険があるため、いくつかの欠点がある。
この方法は、可撓性フィルムバッグをチャンバに挿入し、可撓性フィルムバッグの外面とチャンバの内面との間に真空を作り、可撓性フィルムバッグが非拡張状態から拡張状態に拡張することを含む。
この方法は、また、フェイスプレートを介して充填管を可撓性フィルムパックに挿入すること、及び、充填管を介して可撓性フィルムバッグに流動性組成物を分配することを含む。
システムは、また、チャンバと流体連通する第1ポンプを含み、この第1ポンプは、可撓性フィルムバッグの外面とチャンバの内面との間に真空を生成するように構成され、可撓性フィルムバッグは、未拡張状態から拡張状態まで膨張する。
しかしながら、用途については、図示されている厳密な配置及び手段に限定されないことを理解されたい。
フィルムパック500は、オハイオ州ウェストレイクのノードソンコーポレーションによって製造されるフィルムパック(登録商標)を含むことができる。
ある用語については、以下の発明の説明における要素を説明するために使用されるものであって、便宜上のものであり、限定的に解釈されるものではない。
「右」、「左」、「下」、及び「上」という用語については、参照図面における方向を示す。
「内側」及び「外側」という用語のそれぞれは、注目すべき特徴及びその関連部分を説明するために、幾何学的な中心に向かう方向及び離間する方向について述べている。
用語には、上述した単語、その派生語、及び、同様の重要な単語が含まれる。
ハウジング14内に配置されているのは、円筒形スリーブ22に支持されているカートリッジ12と、ピストン/ロッド18によってカートリッジ12に対してスリーブ22内で移動される円筒形シャトル24である。
フェイスプレート30は、バッグ26,28が接着される表面を提供する後方に突出するフランジ32と、排出口34と、を備えている。
ノーズピース36は、排出口34の周りに延在し、前方に延びている。
バッグ26,28の反対側の端部は、クロスハッチング38で示されているようにシールされている。
ノーズピース36を通る通路は、それらがスタティックミキサ50に入るまで2の流れの分離を維持し、ノーズピース36に固定される仕切り48を有する。
円筒形バッグ52,54の一端は、フェイスプレート58のフランジ56に接着される。
第1の実施形態と同様に、排出口60と、その周りに延びるノーズピース62とがある。
開口部60は、バッグ52の内容物が部分66を通って流れ、バッグ54の内容物が部分68を通って流れるように、仕切り64を有する。
ノーズピース62は、協働して位置合わせされた仕切り70を有し、バッグの反対側の端部は、シール72によってシールされている。
金型76の相補的なキャビティ74内には、環状マンドレル78及び同軸円筒マンドレル80が配置され、これらの環状マンドレル78及び同軸円筒マンドレル80には、環状バッグ26及び円筒形バッグ28がスライド可能に支持されている。
マンドレル78,80は、基部82上に支持され、二次コア84は、下方に延びて、マンドレル78,80と協働して、フェイスプレート30に望まれる構成に対応するキャビティ部分86を提供する。
溶融樹脂は、バッグ26,28の露出した端部を加熱して、バッグ26,28とフェイスプレート30との間に強力な結合をもたらす。
冷却後、金型76が開放され、マンドレル固定具が引き抜かれる。
フィルムバッグ26,28は、マンドレル78,80から滑り落ち、バッグの反対側の端部は、空のカートリッジを提供するためにシールされる。
大径マンドレル88及び小径マンドレル90は、基部92上に支持されており、モールド96のキャビティ94内でバッグ52,54が支持されている。
二次コア98は、モールドキャビティ94と協働して、バッグ52,54の端部が露出するキャビティ部分を提供し、その結果、樹脂がその周りを流れてフェイスプレート58を形成し、構成要素を結合する。
冷却後、マンドレルアセンブリは、モールド96から引き抜かれ、フェイスプレートとバッグがそこから取り外されて、空のカートリッジが提供される。
第1流動性組成物が、フェイスプレート58に着座する充填管100を介して小さなバッグ54に注入される。
一般に、流動性組成物はノーズピース62内に延びている。
バッグ54が充填された後、同様の充填管(図示せず)がノーズピース62に挿入され、流動性組成物が大きなバッグ52に注入される。
キャップ102は、ノーズピース62内に延びる部分108を有する。
カプラー104は、ミキサ110のフランジ112に当接するため、スタティックミキサ110を取り付けるのにも役立つ。
フィルムパックは、並列しており、フェイスプレートは、管状のフィルムバッグの端部付近に配置されている。
フィルムバッグは、補強部材の周囲に配置され、補強部材の外面に接着される。
フィルムバッグの例では、均質なフィルムのみならず、添加剤の有無に関わらず様々な樹脂のラミネートも含まれる。
好ましい樹脂は、ポリプロピレンであるが、ポリエチレンやナイロンを使用してもよい。
いくつかの用途に関しては、ナイロンの中央層やポリプロピレンの内外層を備えた複合フィルムを使用することが望ましい。
ラミネートの例では、フェイスプレートに結合されるバッグの表面を提供する樹脂層は、バッグがそれにしっかりと結合するように、フェイスプレートの樹脂と実質的に同一でなければならない。
ブローンフィルムが好ましいが、平らなフィルムは、接着された重なり合った端部を有する管に形成されてもよい。
フェイスプレートから離れた袋の端の結合は、接着剤、熱、音波溶接、及び、その他の容易に利用可能な技術によって行うことができる。
本願出願人がフィルムの外側にフェイスプレートをオーバーモールドするプロセスは、プレモールドされた部材による二次操作を排除する。
本プロセスは、内容物による攻撃に対する耐性等の所望の特性を提供する1つ以上の樹脂を含むラミネートフィルムのバッグの使用を可能にし、フィルム及びフェイスプレートの樹脂のより良好な結合及び混合を見ることができる。
それに露出されるフィルム及びフェイスプレートは、それによって悪影響を受けない組成を有するべきである。
スタティックミキサを出る混合されたコンポーネントは、直接適用するか、加圧空気源と適切なノーズピースアセンブリを使用してスプレーできる。
1:1の比率の場合、バッグの断面積は同一である。比率が3:1の場合、バッグの1つは、他のバッグの3倍の断面積になります。組成物の相対粘度又は比率が保証される場合、排出口は、また、それを通る流れを促進又は遅延するようにカスタマイズされてもよい。
さらに、別個の部分の構成及び寸法は、流動性組成物の1つに、粘度の変動、異なる比率等に対応するための制限を提供し得る。
ピストンのプッシャーが作用するシャトルを使用することにより、シャトルはスリーブ内でバッグに対して移動し、バッグを圧縮する。
フィルムパックが部分的にしか排出されない場合には、スタティックミキサを取り外して廃棄し、キャップをノーズピースに配置する。
内容物が完全に排出されたら、スタティックミキサを取り外し、フィルムパックをスリーブから取り外すことができ、両方とも破棄される。
新しいフィルムパックをディスペンサーに配置する前に端から端まで回転するスリーブに配置することができる。
したがって、シャトルは、ディスペンサーの反対側の端にあり、スリーブとカートリッジがディスペンサーに配置されたときに、ピストンのプッシャーが作用する。
よって、排出されたフィルムパックカートリッジとスタティックミキサは破棄されるが、ディスペンサー、スリーブ、シャトルはすべて再利用可能である。
したがって、先の詳細な説明及び添付図面から、本発明のフィルムバッグカートリッジは、製造が比較的簡単であり、構成要素が結合されて良好な密封を提供することが分かる。
構成部品の組み立て後、バッグに簡単に充填することができる。
図20は、(フィルムバッグ26,28と同様に)2つの可撓性フィルムバッグ202,204を利用するコンポーネント送達システムの第1部分200を示す。
2つの可撓性フィルムバッグ202,204は、それと一体に形成された放出ノーズピース208(ノーズピース36と同様)を備えた共通の剛性フェイスプレート206(フェイスプレート30と同様)を有する。
放出ノーズピース208は、2つの可撓性フィルムバッグ202,204のそれぞれからの別個の流れを維持するように内部に配置及び構成される仕切り(図3の仕切り48を参照すると最もよく分かる)を有する。
ミキサ210(スタティックミキサ50と同様)は、ミキサ210の上流側に配置された第1の可撓性管212を介して、2つの可撓性フィルムバッグ202、204のそれぞれからの流れと連通した状態で配置されている。
一実施形態では、可撓性管212は、ミキサ210をノーズピース208に流体接続する単一の管であり、本明細書で開示される目的に適した任意の長さであり、これは通常、2つのフィルムバッグ202、204からの2つ構成要素のポッティング時間によって制限される長さであり、2つのフィルムバッグ202、204からの構成要素は、それらが移動するときに、可撓性管212を通って移動しながら部分的に混合する。
一実施形態では、例えば、スプレーチップ等の材料アプリケータ214が、ミキサ210の下流側と流体連通してその上に配置される。
第2の可撓性管216(図20では、一部分の長さとして示されている)は、加圧ガスを介して噴霧化空気を材料アプリケータ214に供給するために、材料アプリケータ214と流体連通して配置される。
一実施形態では、第2部分300は、2つの並んだ円筒形スリーブ302(図21では1つだけ見える)を含み、それぞれが、前端304及び後端306を含む。
2つのシャトル308(シャトル24と同様)は、2つの円筒形スリーブ302のそれぞれの1つの後端306の内部及び近位に滑動可能に配置される。
2つの円筒形スリーブ302は、可撓性フィルムバッグ202,204と比較して実質的に剛性であり、後述するように、図21に示すアルミニウム又は図24に示すプラスチック等、本明細書に開示される目的に適した任意の材料である。
2つの隣り合うプッシュロッド310(図21では1つだけが見える)は、2つのシャトル308のそれぞれと作動可能に連通して配置され、2つのプッシュロッド310と作動可能に連通して配置されるピストン312によって駆動される。
加圧ガス400は、加圧ガスライン402を介してピストン312を駆動するために利用される。
加圧ガス400の流れは、トリガー322を介して制御される。一実施形態では、加圧ガス400は、例えば、空気圧縮機によって提供される。
ピストン312は、ピストンハウジング316を有し、2つの円筒形スリーブ302は、ピストンハウジング316に固定して取り付けられている。加圧ガス400の同一の源に接続された第2の可撓性管216の別の端部が図21に示されている。
ここで、図22において最も理解できるように、2つの円筒形スリーブ302のそれぞれの前端304は、スリーブ302の前端304に挿入される2つの可撓性フィルムバッグ202,204の個々のものを受け入れるように構成及び適合される。
一実施形態では、ホルダ314は、2つの円筒形スリーブ302のそれぞれの前端304に近接して配置され、2つのフィルムバッグ202,204内の流動性材料の分配中にフェイスプレート206を拘束するように構成及び適合される。
ホルダ314は、ハードウェア318を介して2つの円筒形スリーブ302に固定可能であり、それに対して移動可能であり、例えば、フィルムバッグ202,204の2つの円筒形スリーブ302への装填を容易にするために回動可能である。
フィルムバッグ202,204からの流動性材料は、第2部分300を介して分配されるとき、可撓性管212を通り、そして、ミキサ210を通り、材料アプリケータ214(例えばスプレーチップ)に移動する。
加圧ガス400からの噴霧空気は、可撓性管216を介してトリガーアセンブリ220に提供される。
トリガースイッチ222の作動は、加圧ガスが接続管224及びカップリング226を通って移動して、材料アプリケータ214に噴霧化空気を提供することを可能にする。
材料アプリケータ214がスプレーチップである実施形態では、噴霧空気は、流動性材料の噴霧を容易にし、可撓性管216は、例えば、マンホールカバーを通る地下等の狭い区画での噴霧を容易にする。
図21及び図22では、例示的な円筒形スリーブ302は、アルミニウムから作られている。
ここで、図24を参照すると、2つの円筒形スリーブ352、フィルムバッグ202、204、及び、シャトル308の変形例による配置が示されており、2つの円筒形スリーブ352はプラスチックから作られている。
フィルムバッグ202,204のスリーブ352への組み立ては、図22に関連して説明したものと同様であり、2つのシャトル308がスリーブ352の後端356に挿入され、フィルムバッグ202,204がスリーブ352の前端354に挿入される。
円筒形スリーブ352内のフィルムバッグ202,204の組み合わせは、図1のフィルムバッグカートリッジ12やスリーブ22のように機能し、スリーブ352もまた再利用可能であり、消費されたフィルムバッグ202、204は使い捨て可能である。
組み合わせがスリーブ352を介してカートリッジの形に組み立てられ、フィルムバッグ202,204が流動性材料で満たされると、シーリングキャップ218がノーズピース208の上に配置され、フィルムバッグ202,204の内部の流動性材料の漏れと早期硬化を防止する。
図21に関連して上述した分配動作と同様に、スリーブ352内のシャトル308は、ピストン(例えば、ピストン312と同様)によって駆動される2つのプッシュロッド360によって駆動され、次に、加圧ガス400によって駆動される。
シャトル308は、それぞれのスリーブ302,352に組み立てられると、各シャトル308の複数の可撓性フィンガ320が、それぞれのスリーブ302,352の内部円筒面との非密封摺動係合で半径方向内向きに曲がる。
可撓性フィンガ320の隣接する同士の間隔は、スリーブ302,352の内部(すなわち、シャトル308、スリーブ302,352、及びフィルムバッグ202,204の間)に閉じ込められた空気が、分配動作中に逃げることを可能にする。
フィルムバッグ502,504のそれぞれは、上述したように、フィルムバッグ26,28並びにフィルムバッグ202,204と同様である。
可撓性フィルムバッグ502は、近位端502a、及び、長手方向Lに沿って近位端502aとは反対側の遠位端502bを形成する。
同様に、フィルムバッグ504は、近位端504a、及び、長手方向に沿って近位端504aの反対側の遠位端504bを形成する。
フィルムバッグ502,504は、先に説明したように、フェイスプレート30及び206と同様である剛性のフェイスプレート506を介して結合される。
組み立てられると、フェイスプレート506の第1部分506aは、フィルムバッグ502の近位端502aに取り付けられ、フェイスプレート506の第2部分506bは、フィルムバッグ504の近位端504aに取り付けられる。
フェイスプレート506の第1部分506a及び第2部分506bは、互いに解放可能に結合される。
フィルムバッグ502,504のそれぞれは、実質的に可撓性の単層又は多層の材料を含むことができる。
例えば、フィルムバッグのそれぞれは、任意の柔軟なポリマー又は金属を含むことができる。
多層構造では、フィルムバッグ502,504の壁は、ポリマー等の第1材料を含む外層及び内層を含むことができる。
さらに、金属等の第2材料を含む中央層は、第1材料の内層及び外層によって結合される。
ノーズピース508は、先に述べたように、ノーズピース36又は208と同様である。
ノーズピース508は、フェイスプレート506と同様に、第1部分508aに解放可能に結合された第1部分508a及び第2部分508bを形成することができる。
ノーズピース508は、2つの可撓性フィルムバッグ502,504のそれぞれのものからの別々の流れを維持するように内部に配置されて構成される仕切り512を含むことができる。
仕切り512は、ノーズピース508の第1及び第2部分508a,508bの両方によって部分的に形成され、第1排出口510aを第2排出口510bから分離するように機能し、第1排出口510aを第2排出口510bのそれぞれが、ノーズピース508を貫通する。
フィルムパック500が組み立てられると、第1流動性組成物は、フィルムバッグ502から第1排出口50aを通って流れることができ、第1流動性組成物と同一又は異なる第2流動性組成物は、フィルムバッグ504から第2排出口510bを通過して流れることができる。
ノーズピース508は、第1流動性組成物及び第2流動性組成物を混合するために、上述したミキサ210等の静的ミキサに取り付けることができる。
第1充填ポート507aは、フィルムバッグ502上で中心にあり、流体連絡しており、第2充填ポート507bは、第2フィルムバッグ504上で中心にあり、流体連絡している。
第1充填ポート507a及び第2充填ポート507bは、以下に詳細に説明されるように、フィルムバッグ502,504を充填するための充填作業で利用することができる。
充填システム600は、充填前にフィルムバッグ502,504を膨張させるための真空装置602を含む。
真空装置602は、第1チャンバ604と、この第1チャンバ604に隣接する第2チャンバ608と、を含むことができる。
第1チャンバ604及び第2チャンバ608のそれぞれは、フィルムバッグ502,504のそれぞれを受け入れるように構成されている。
第1チャンバ604及び第2チャンバ608のそれぞれは、実質的に円筒形状を形成することができるが、他の形態でも適用可能である。
第1チャンバ604は、第1端部604aから第2端部604bまで延びており、第2チャンバ608は、第1端部608aから第2端部608bまで延びている。
充填システム600は、第1チャンバ604及び第2チャンバ608の第1端部604a,608aに取り付けられ、第1チャンバ604及び第2チャンバ608を互いに固定結合するプレート612を含む。
しかしながら、第1チャンバ604及び第2チャンバ608は、一体構造を形成するように製造されてもよい。
一実施形態では、真空装置602は、フィルムパック500を真空装置602内に解放可能に固定するために、プレート612の上にロッキングプレート616を含むことができる。
図示の実施形態では、ロッキングプレート616は、第1ロックセクション616aと、この第1ロックセクション616aに回転可能に取り付けられた第2ロックセクション616bと、を含むことができる。
以下にさらに説明するように、ロッキングプレート616は、第1チャンバ604及び第2チャンバ608内に真空が生成されるときに、フィルムパック500を真空装置602内に固定するのに十分な力を提供することができる。
或いは、ロッキングデバイスは、フィルムバッグ502,504を充填するプロセスの間に真空装置602を適所に固定するために利用される一方、第1チャンバ604及び第2チャンバ608において生成される真空は、以下に記載されるように、フィルムパック500を適所に保持する。
しかしながら、充填システム600は、ロッキングプレート616がなくてもよく、真空装置602内で生成された真空を利用して、フィルムパック500を真空装置602内に固定することができる。
フィルムバッグ502,504を真空装置602に挿入する際、第1ロックセクション616a及び第2ロックセクション616bの一方又は両方は、第1ロックセクション616a及び第2ロックセクション616bのそれぞれが、フィルムパック500のフェイスプレート506の第1部分506a及び第2部分506bに係合するように、互いに向かって回転することができる。
したがって、ロッキングプレート616は、フェイスプレート506との係合を介して真空装置602内にフィルムバッグ502,504を固定する。
図29Aは、真空装置602がフィルムパック500を受け入れることができるように、互いに離間するように回転した第1ロックセクション616a及び第2ロックセクション616bを示し、図29Bは、フィルムバッグ502,504が真空装置602内に固定されるように、互いに向かって回転して、フィルムパック500のフェイスプレート506と係合した第1ロックセクション616a及び第2ロックセクション616bを示す。
ヒンジ式のロッキングプレート616が説明されているが、真空装置602内にフィルムパック500をロックするための他の方法や構造が適用可能である。
第1チャンバ604及び第2チャンバ608のそれぞれの内部には、シール620がそれぞれ配置され、以下に説明するように、第1チャンバ604及び第2チャンバ608内に気密シールを形成するのに役立つ。
シール620のそれぞれは、その全体を貫くそれぞれのボアを形成することができる。
例えば、第1チャンバ604内に配置されたシール620は、第1ボア624aを形成することができ、第2チャンバ608内に配置されたシール620は、第2ボア624bを形成することができる。
第1ボア624aは、真空装置602の基部628を貫く管632と連通することができ、第2ボア624bは、基部628を貫く管636と連通することができる。
管632,636のそれぞれは、可撓性ポリマーを含むことができ、それぞれの第1チャンバ604及び第2チャンバ608からポンプ640まで延びる。
ポンプ640は、以下に説明されるように、管632,636を介して第1チャンバ604及び第2チャンバ608の内部に正圧力又は負圧力を与えるために利用することができる。ポンプ640は、第1ポンプと呼ばれる。
充填システム600は、第1チャンバ604、特に、フィルムバッグ502が第1チャンバ604内に配置されるときに、フィルムバッグ502に挿入される第1充填管702を含み、さらに、第2チャンバ608、特に、フィルムバッグ504が第2チャンバ608内に配置されているときに、フィルムバッグ504に挿入される第2充填管704を含む。第1充填管702及び第2充填管704のそれぞれは、それぞれフェイスプレート506の第1充填ポート507a及び第2充填ポート507bを通して挿入されるように構成されている。
しかしながら、他の実施形態では、充填システム600は、第1充填管702及び第2充填管704、並びに、第1充填ポート507a及び第2充填ポート507bを含まず、フィルムバッグ502,504は、むしろ、ノーズピース508の第1排出口510a及び第2排出口510bを介して直接的に充填されてもよいを直接的に充填されてもよい。
充填ヘッド706,708のそれぞれは、それぞれのモータに動作可能に取り付けることができる。
図示の実施形態では、第1充填管702及び充填ヘッド706は、第1モータ740に対して動作可能に接続されており、第2充填管704及び充填ヘッド708は、第2モータ744に動作可能に接続されている。
2つのモータが示されているが、別の実施形態では、充填ヘッド706,708のそれぞれが、単一のモータに動作可能に接続されていてもよい。
第1モータ740及び第2モータ744は、第1充填管702及び第2充填管704のそれぞれをフィルムバッグ502,504にそれぞれ挿入し、続いて、第1充填管702及び第2充填管704をフィルムバッグ502,504から取り外すように構成される。
第1モータ740及び第2モータ744は、第1充填管702及び第2充填管704を一緒に又は独立して動かすように構成することができる。
コントローラ736は、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)、マイクロプロセッサベースのコントローラ、パーソナルコンピュータ、又は、当業者によって理解されるように、本明細書に記載される機能を実行することができる別の従来の制御デバイスでもよい。
例えば、詳細は後述するが、コントローラ736は、ユーザ入力に基づいて充填システム600を制御することに関連する種々の方法を実行することができる。
さらに、コントローラ736は、コントローラ736のメモリユニット(図示せず)に格納されている動作サイクル又はシーケンスのライブラリに基づいて、充填システム600を制御することに関連する様々な方法を実行することができる。
メモリユニットは、1つ又は複数のメモリユニットを含むことができ、記憶装置とも呼ばれる。
動作シーケンスが呼び出され、必要に応じて、コントローラ736で実行される特定の制御プログラムに配置される。
動作シーケンスは、例えば、ユーザーインターフェイス(図示せず)を通じて、異なる充填操作、フィルムバッグ又は流動性組成物のタイプ、又は、フィルムパック又はチャンバの異なる寸法に対応するように調整することができる。
第1ポンプ716及び第2ポンプ720を使用して、流動性組成物を組成物供給源(図示せず)から管712を介して、それぞれの第1充填管702及び第2充填管704にポンプ圧送することができる。
第1ポンプ716及び第2ポンプ720のそれぞれは、集合的又は個別に、ポンプ640と比較すると、第2ポンプと呼ぶことができる。第1モータ740及び第2モータ744と同様に、第1ポンプ716及び第2ポンプ720のそれぞれは、コントローラ736との有線接続732を介してコントローラ736によって制御することができる。
コントローラ736は、様々な手段を通じて、第1ポンプ716及び第2ポンプ720によって実行される充填動作の進行を監視することができる。
図示の実施形態では、充填システム600は、第1ポンプ716と通信するフローモニタ724を含み、ここで、フローモニタ724は、第1ポンプ716から第1充填管702への流動性組成物の流量を監視し、及び、コントローラ736へ流れ状態を伝達するように構成されている。
方法800は、フィルムバッグ502,504の双方に同様に適用可能であるが、方法800については、簡略化のために、フィルムバッグ502に関してのみ説明する。
まず、ステップ802が実行されると、フィルムバッグ502が伸ばされ、充填操作中にフィルムバッグ502に入る流動性組成物が容易に導入される。
具体的には、力F1をフィルムバッグ502の近位端502aに付与すると共に、力F2をフィルムバッグ502の遠位端502bに付与することにより、フィルムバッグ502が長手方向Lに伸長される。
2つの力が示されているが、フィルムバッグ502の端部の一方については、力が反対側の端部に付与されている間、力を付与することなく固定することができる。
さらに、力F1及びF2は、必要に応じて、異なっていても同一であってもよい。
「伸張」という用語が用いられているが、ステップ802では、必ずしもフィルムバッグ502の物理的な伸長を伴うものではなく、むしろ、フィルムバッグ502は、最大長さを達成するために、単純にピンと張って引っ張ることができる。
任意の量のフィルムバッグ502,504を含むことができる構成により、フィルムバッグ502,504は、最終使用の意図された目的に最終的に到達するまで、サプライチェーン全体に亘って、ステップ802で達成された緊張状態が維持される。
単一のフィルムバッグ502を第1チャンバ604に挿入することについては、詳細は後述するが、ステップ810及び以下のプロセスが、フィルムバッグ502及びフィルムバッグ504の双方に関して同時に実行される。
しかしながら、単純化と簡潔化のため、フィルムバッグ502のみを以下のステップに関連して説明する。
上述したように、特定のフィルムパック500が真空装置602に挿入されると、ロッキングプレート616の第1セクション616a及び第2のセクション616bが、互いに離間するように回転される。
したがって、フィルムバッグ502を第1チャンバ604に挿入することについては、ロッキングプレート616がフィルムパック500のフェイスプレート506と係合してフィルムバッグ502が第1チャンバ604内に固定されるように、ロッキングプレート616の第1セクション616a及び第2のセクション616bを回転させることを含む。
フィルムバッグ502が第1チャンバ604に挿入されると、ステップ814が実行され、フィルムバッグ502の外面と第1チャンバ604の内面との間の空間に真空が生成される。
これは、管632を介して先の述べた空間に負圧を与えるポンプ640によって実行することができる。このような真空の結果として、フィルムバッグ502は、図29Bに示すような非拡張状態から、図29Cに示すような拡張状態に移行することができる。
これにより、後述する充填管702に対して、フィルムバッグ502の拡張された内部容積全体へのアクセスを可能となり、フィルムバッグ502が流動性組成物で最適かつ完全に充填されることが保証される。
最適には、真空を29〜30インチ水銀で作成することができるが、より低い真空であってもよい。
充填管702がフィルムバッグ502に完全に挿入されると、流動性組成物は、ステップ822でフィルムバッグ502にポンプ圧送される。
これは、流動性組成物を組成物供給源(図示せず)から、管712を介して、そして、充填ヘッド706及び充填管702を介して、フィルムバッグ502内に駆動する第1ポンプ716のピストンによって駆動される。
フィルムバッグ502からの充填管702の後退率が正しくない場合、いくつかの有害な結果となる。
例えば、図26Aに示すように、チャンバを充填するときに、充填管が十分な速度で後退していない。これにより、充填管の汚染をもたらす可能性があり、流動性組成物に空気が閉じ込められる可能性がある。
同様に、図26Bでは、チャンバの充填中に充填管の引き込みが速すぎる。これにより、流動性組成物に空気が閉じ込められることもある。
不適切な充填管の取り外し速度のこれらの副作用のすべては、特に、セルフレベリングではない粘度の高い流動性のある組成物では、フィルムパックの充填が不完全で一貫性のないものになる。
ステップ822において、コントローラ736の方向で、モータ740が意図的な速度でフィルムバッグ502から充填管702を徐々に取り外す機能を実行する。この速度は、コントローラ736によって決定することができる。
ポンプ716のピストン位置は、線形可変差動変圧器(LVDT)によって監視され、位置及び時間の関数としてピストン速度を決定するために、コントローラ736に伝達される。
コントローラ736は、これらの入力、並びに、本明細書に記載されていない他のセンサによって提供される入力を使用することができ、以下の式に従って計算される速度でフィルムバッグ502から充填管702を取り除くようにモータ740に指示することができる。
数式1
充填管除去速度=(Ps*Pa)/C
ここで、Ps=ポンプピストン速度、Pa=ポンプ断面積、C=展開状態の可撓性充填バッグの断面積である。
コントローラ736は、このコントローラ736がフィードバックループを定義するように、数式1を使用して、充填管702の所望の収縮速度を継続的に計算することができる。
数式1に従って、その後に計算された値が充填管702の現在の後退速度と異なる場合には、コントローラ736は、それに応じて後退速度を変更するようにモータ740に指示することができる。最適には、数式1による速度で充填管702を後退させることにより、充填管702の遠位ヘッドについて、フィルムバッグ502内の流動性組成物のレベルの少し手前に配置することができる。
また、ステップ822の完了後、ステップ825において、流動性組成物のいずれかがフィルムパック500から漏れるのをさらに防ぐために、第1排出口50aを閉塞することができる。
ステップ822の完了後、フィルムパック500は、充填システム600から取り外されなければならない。
しかしながら、ステップ814において、ポンプ640によって生成されたフィルムバッグ502及び第1チャンバ604に付与される真空は、依然として、ある程度存在する可能性があり、第1チャンバ604からのフィルムバッグ502の取り外しを幾分困難にする。
その結果、ステップ826では、オペレータは、ポンプ640が第1チャンバ604内に真空を生成する第1状態から、ポンプが管632を介してフィルムバッグ502の外面とチャンバ604の内面との間の空間に正圧を付与する第2状態にポンプ640を移行させることができる。このような正圧は、真空を解放し、フィルムパック500がステップ830で真空装置602から容易に取り外されることを可能にする。
一実施形態では、このような正圧は、約10psiであるが、異なるレベルの正圧であってもよい。
本明細書に記載される種々の要素の正確な配置、並びに、物品のステップ及び方法の順序については、限定的であると見なされるべきではない。
例えば、方法のステップは、図中の一連の符号及びブロックの進行を参照して説明されているが、このような方法は、必要に応じて特定の順序で実装することができる。
Claims (25)
- フェイスプレートに取り付けられた可撓性フィルムバッグを流動性組成物で充填するための方法であって、
前記可撓性フィルムバッグをチャンバに挿入し、
前記可撓性フィルムバッグが非拡張状態から拡張状態に拡張するように、前記可撓性フィルムバッグの外面と前記チャンバの内面との間に真空を生成し、
充填管について前記フェイスプレートを介して前記可撓性フィルムバッグに挿入し、
前記流動性組成物について前記充填管を介して前記可撓性フィルムバッグに分配することを特徴とする方法。 - 前記を分配することは、前記可撓性フィルムバッグから前記充填管を徐々に取り外すことを含む請求項1記載の方法。
- 前記可撓性フィルムバッグから前記充填管を徐々に取り外すことは、前記充填管に動作可能に接続されたモータによって実行される請求項2記載の方法。
- 前記充填管を徐々に取り除くことは、前記モータと電気的に接続しているコントローラによって制御される請求項3記載の方法。
- 前記流動性組成物の分配は、ピストンを含むポンプによって実行され、前記ポンプは、前記充填管と流体連通している請求項4記載の方法。
- 前記コントローラは、以下の式
充填管除去速度=(Ps*Pa)/C
ここで、Ps=ポンプピストン速度、Pa=ポンプ断面積、C=展開状態の可撓性フィルムバッグの断面積、
に従って前記可撓性フィルムバッグから前記充填管を取り除くように前記モータに命令する請求項5記載の方法。 - 前記チャンバは、第1端部と、この第1端部の反対側の第2端部と、を形成し、前記フェイスプレートが前記チャンバの前記第1端部に隣接する請求項1記載の方法。
- 前記真空を生成することは、前記チャンバの前記第2端部と流体連通しているポンプによって実行される請求項7記載の方法。
- さらに、前記可撓性フィルムバッグの近位端に対して第1の力を付与すると共に、前記近位端の反対側の前記可撓性フィルムバッグの遠位端に第2の力を付与し、前記可撓性フィルムバッグを長手方向に拡張する請求項1記載の方法。
- 前記可撓性フィルムバッグは、第1可撓性フィルムバッグであり、前記フェイスプレートが第1フェイスプレートであり、前記第1可撓性フィルムバッグの近位端が前記第1フェイスプレートに取り付けられており、
前記第1可撓性フィルムバッグを第2可撓性フィルムバッグに接触させて配置し、前記第1可撓性フィルムバッグの遠位端が、前記第1フェイスプレートと前記第2可撓性フィルムバッグに取り付けられた第2フェイスプレートとの間に配置される請求項9記載の方法。 - さらに、前記可撓性フィルムバッグの外面と前記チャンバの内面との間に正圧を付与すし、
前記チャンバから前記可撓性フィルムバッグを取り外す請求項1記載の方法。 - さらに、前記流動性組成物を分配した後、前記フェイスプレートの充填ポートを閉塞し、前記充填ポートは、前記充填管を受けるように構成されている請求項1記載の方法。
- さらに、前記フェイスプレートから延びるノーズピースによって形成される排出口を閉塞し、前記排出口は、前記可撓性フィルムバッグ内の前記流動性組成物と流体連通する請求項12記載の方法。
- 前記真空を生成することは、前記真空を介して前記チャンバ内に前記可撓性フィルムバッグを固定することを含む請求項1記載の方法。
- フェイスプレートに取り付けられた可撓性フィルムバッグを流動性組成物で充填するためのシステムであって、
前記可撓性フィルムバッグを受け入れるチャンバと、
前記流動性組成物を前記可撓性フィルムバッグに分配するための充填管であって、前記可撓性フィルムバッグに少なくとも部分的に挿入されるように構成される前記充填管と、
前記チャンバと流体連通する第1ポンプであって、前記可撓性フィルムバッグの外面と前記チャンバの内面との間に真空を生成するように構成され、前記可撓性フィルムバッグが非拡張状態から拡張状態まで拡張する前記ポンプと、
を有することを特徴とするシステム。 - さらに、前記充填管に対して作動可能に接続されたモータを有し、前記モータは、前記充填管を前記可撓性フィルムバッグに挿入し、前記充填管を前記可撓性フィルムバッグから取り出すように構成されている請求項15記載のシステム。
- さらに、前記モータの作動を制御するように構成されたコントローラを有する請求項16に記載のシステム。
- さらに、第2ポンプを有し、この第2ポンプは、前記流動性組成物を供給源から前記充填管にポンピングするためのピストンを含む請求項17記載のシステム。
- さらに、前記第2ポンプと流体連通している流量計を有し、この流量計は、前記流動性組成物の流量を前記コントローラに通信するように構成されている請求項18記載のシステム。
- さらに、前記ピストンの位置を検出するための線形可変差動変圧器(LVDT)を有し、このLVDTは、前記ピストンの位置を前記コントローラに通信するように構成されている請求項18記載のシステム。
- 前記コントローラは、以下の式
充填管除去速度=(Ps*Pa)/C
ここで、Ps=ポンプピストン速度、Pa=ポンプの断面積、C=展開状態の可撓性フィルムバッグの断面積、
に従って、前記充填管を前記フィルムバッグから取り外すように前記モータに命令する請求項18記載のシステム。 - さらに、前記可撓性フィルムバッグが前記チャンバ内に固定されるように、前記フェイスプレートに解放可能に係合するために前記チャンバに取り付けられたロッキングプレートを有する請求項15に記載のシステム。
- さらに、前記チャンバから前記第1ポンプまで延びる管と、
前記管と前記チャンバとの間に気密シールを形成するために前記チャンバ内に配置されたシールと、を有する請求項15記載のシステム。 - 前記第1ポンプは、前記第1ポンプが前記可撓性フィルムバッグの外面と前記チャンバの内面との間に真空を生成する第1状態から、前記第1ポンプが前記可撓性フィルムバッグの外面と前記チャンバの内面との間に正圧を付与する第2状態に移行するように構成されている請求項15記載のシステム。
- 前記可撓性フィルムバッグの外面と前記チャンバの内面との間に生成される真空は、前記可撓性フィルムバッグを前記チャンバ内に固定するように構成されている請求項15記載のシステム。
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