JP2542228B2 - 高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチュ―ブを成形する改良装置 - Google Patents

高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチュ―ブを成形する改良装置

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JP2542228B2 JP30879987A JP30879987A JP2542228B2 JP 2542228 B2 JP2542228 B2 JP 2542228B2 JP 30879987 A JP30879987 A JP 30879987A JP 30879987 A JP30879987 A JP 30879987A JP 2542228 B2 JP2542228 B2 JP 2542228B2
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    • B29C66/8181—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects
    • B29C66/81811—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects of the welding jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2705/00—Use of metals, their alloys or their compounds, for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2705/02—Aluminium

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高速度でウエブ材料を密封したチューブに
形成する装置、特に、連続的に前進しているポリホイル
ウエブ材料を操作して製品で充填され、横断シールされ
て無菌包装体になし得るチューブを成形する改良装置に
関するものである。
［従来の技術］ 無菌包装体とは商業的無菌包装規格にしたがって製造
された実質的に一様な予定量の製品の入った密封容器の
ことである。商業的無菌包装は殺菌処理した製品を殺菌
処理した容器内に入れる工程と、次に、消費前の販売お
よび貯蔵中に仕上製品を貯蔵すべき温度で貯蔵安定製品
内で生長し得る微生物が実質的に存在しない環境におい
て容器を気密にシールする工程とを含む。気密にシール
した容器は生物学的透過が実質的にないように容器包装
体を経てガスまたは流体の透過を最小とする。好ましく
は、包装体内には空気もまた実質的に無いものとし、空
気がいくらかの量で存在する場合には、望ましくない細
菌の生長を促進し、あるいはまた、殺菌の生長がない場
合でさえも、製品の味および色に悪い影響を与える。代
表的製品は流動材料、特に、ミルク、果汁その他同様の
流体飲料である。
殺菌容器は、普通、アルミニウム箔のような導電材料
の少なくとも１層と、製品と接触する包装体内側壁とな
る熱可塑性材料の外側層と、外部環境と接触する材料の
外側層とを好ましくは有する積層ウエブ包装材料を具え
る。本明細書では「ポリホイルウエブ」とも称している
積層材料は典型的に幾分剛固な仕上形状で直立するに十
分な強度を有し、製品を出荷および貯蔵するために入
れ、また、普通は通常の板紙構体層を含む。製品ラベル
を板紙層または熱可塑性外層上に印刷することができ
る。後述する本発明の最も好適実施例において、使用さ
れるポリホイルウエブは順次に低密度ポリエチレン層、
紙材料、サーリン（登録商標名）、アルミニウム箔、サ
ーリン（登録商標名）およびリニア低密度ポリエチレン
を積層した積層体を含む。低密度ポリエチレン層を高密
度ポリエチレンとすることもでき、リニヤ低密度ポリエ
チレン層は低密度ポリエチレンとすることができる。
包装体内側壁を形成する熱可塑性材料は互いにシール
されて気密シールを形成し得るものであることが必要で
ある。典型的に、対向する熱可塑性層が互いに融合する
ように溶融温度に加熱される。熱可塑性および金属箔層
は共働して無菌包装体に対する気密遮壁を設ける。金属
箔層は光および酸素遮壁を設ける。外層は普通は包装体
継目および包装体の最終的形成またはブリック中に形成
される余分の材料が包装体側壁に融合またはタックされ
て無菌的に好ましい包装体を形成するよう加熱すること
ができる熱可塑性材料である。このようなポリホイル積
層体には使用者が仕上包装体から製品を容易に取り出し
得るようにする離間したアクセス手段を含むことができ
る。
無菌および非無菌包装体またはカートンを紙材料およ
び積層ウエブ材料から形成するためのいくつかの方法お
よび装置が既知である。これらの方法および装置は一般
に２種類、すなわち、ブランク供給およびウエブ供給の
ものに分離される。
ブランク供給機では、先づ、ウエブの供給が切断およ
び折り目付けしたブランクに別個に形成される。次に、
ブランクは１度に１個づつブランク供給機の形成部分に
送られ、容器に形成される。１つの商業的ブランク供給
無菌機がコンビブロック、モデル No.CF606Aである。
ウエブ供給機では、ウエブが平らなウエブストックの
ローラから直接に取り出され、折り目をつけられ（予め
折り目がつけられていない限り）、機械に送り込まれ
る。次いで、機械はウエブを成形手段、例えば、四角形
またはチューブ状成形マンドレル、円形ワイヤ案内手
段、または、一連の案内ローラおよび静止案内手段の周
りに折り曲げられて長さ方向に延びる筒を形成する。次
に、長さ方向側縁を互いにシールしてチューブを形成す
る。このチューブに製品を充填した後、クランプし、シ
ールし、横方向に切断して煉瓦形状に形成することので
きる包装体を形成する。
ウエブを連続的に前進させてウエブをシールした包装
体に次第に形成することができ、あるいは、ウエブを間
歇的に前進させてウエブが停止している間またはステー
ション間に移動している間に各形成およびシール作動を
行なうことができる。シール工程は熱可塑性材料を互い
に熱的にシールして気密シールを形成する工程を典型的
に包む。熱シールは、例えば、輻射熱および加熱した材
料を互いに押しつけるための手段を用いて行なわれ、ニ
クロム線または誘導加熱コイル（導電層が内部に一体に
設けられまたは表面に被覆されたウエブに対して）のよ
うな対向する加熱した接触部材を用いている。一つの商
業的自動連続供給無菌機がテトラ・パック・モデルAB9
である。他の既知の無菌包装機としてはインターナショ
ナル・ペーパー・カンパニー製のウエブ供給無菌包装
機、モデルSAを含む。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述した成形、充填およびシール機の第１の問題は、
現在得られるよりも高速度で無菌包装体を経済的に効率
の高い方法で連続的に、または、間欠的に製造するため
に要求される機械速度およびウエブ制御が制限されるこ
とである。本発明はウエブ供給型機の改良に関するもの
で、現在既知の機械よりも実質的に高い生産率を有する
よう構成される。
間歇的および連続的前進ウエブ供給機は、ウエブを前
進させ、長さ方向に前進するチューブに形成し、横方向
にシールおよび切断して包装体を形成する速度によって
制限される。
したがって、本発明の目的は、ポリホイル材料の平ら
なウエブを長さ方向に前進するチューブに高速度で形成
する改良した方法および装置を提供しようとするもので
ある。また、無菌条件下でチューブを形成するかかる方
法および装置を提供しようとすることも目的とする。
他の目的は、包装体を形成し易くするためにチューブ
を形成する準備段階でウエブを実質的に三角形状にする
ことにある。また、他の目的は、最終の矩形の包装体に
存在する折り目線の数を少なくするためと、互いにシー
ルさせる側縁を整列させるために、前記三角形の底辺に
成形用ローラを設けようとするものである。
［問題点を解決するための手段および作用］ 従来の成形、充填およびシール機の問題および限界を
解消するため、本発明による改良した装置は、連続的に
前進しているポリホイル材料のウエブをパイ形状または
三角断面形状に形成し、対向する側縁を整列させ、固定
の長さ方向シール誘導コイルおよび電磁エネルギ源を用
いて、互いに押圧されているポリホイルの側縁を誘導加
熱して側縁を長さ方向にシールしてチューブを形成す
る。
本発明によれば、互いにシールされるべきポリホイル
ウエブ側縁をウエブ案内ローラおよびフランジによって
操作して密に重ならせ、あるいは接触させ、好ましく
は、熱可塑性層に対して熱可塑性層を重ね、ポリホイル
の熱可塑性層は電流キャリヤ層に隣接しており、製品に
接触する熱可塑性層によりチューブ内側を形成する。次
に、シールされるべき区域に電磁界を加えるが、この電
磁界はポリホイルの電流キャリヤ層内に電流を誘起させ
るに十分なエネルギを有することが必要である。誘起電
流は、一様であっても一様でなくてもよいが、電流キャ
リヤ層を抵抗加熱するに十分な総計電流密度と時間にお
いて電流キャリヤ層内に誘起されることが必要であり、
これにより隣接、近接または接触する対向熱可塑性層を
伝導的に溶融するようにする。次に、溶融した熱可塑性
材料は、好ましくは、物理的力、すなわち、機械的、磁
気的またはこれらの組合せによる力を加えることによっ
て互いに融合され、冷却によって気密シールを形成す
る。これに代る実施例では、熱可塑性接着剤を互いにシ
ールされる層間に塗布し、電流キャリヤ層に発生される
熱を用いて接着剤を作用させて熱可塑性層を互いにシー
ルする。
細長いシール誘導コイルとして、好ましくは、ウエブ
側縁の周りに折畳される細長いコイルを用い、ウエブ側
縁をコイルの電流キャリヤ面間に通す。これにより長さ
方向シールコイルの長さまたは高さ方向に延びる細長い
電流キャリヤ導体内に集中した電磁界を供給し、ポリホ
イル内に電流を誘起し、熱を発生してポリホイルの熱可
塑性層を溶融する。電磁界は対向する磁力をもポリホイ
ルの対向電流キャリヤ層上に発生し、この磁力は層を互
いに押しつける。
好適実施例においては、ウエブが連続的に前進される
間に長さ方向シールが一度に１個のセグメントで形成さ
れる。チューブ部分を形成するために所定長さのウエブ
を溶融するに十分な時間で長さ方向シールコイルを間歇
的に付勢するよう制御システムを用いることができる。
滅勢時間を決めて先行の溶融チューブセグメントが付勢
した電磁界の有効範囲外へ通過する前に制御システムが
長さ方向シールコイルを再び付勢してウエブの他の長さ
部分を溶融し、これにより隣接のセグメントが重なるよ
うにする。これがため、シールコイルの長さ、付勢時間
および付勢間の時間、ウエブ前進速度および有効電磁界
強さが相関し、これらを調整して前進しているウエブが
有効電磁界を受ける総露出時間によりウエブの全長さに
沿って熱可塑性層をシールし得るようにする。制御シス
テムは、本発明の一部を形成しない他の誘導コイルを制
御することもできる。
本発明は、また、ウエブが間歇的に前進される間、ま
たは、ウエブが停止されている間に、垂直シールコイル
を付勢することによって連続ウエブを間歇的に前進させ
る機械に対して適用することができる。この実施例で
は、前進長さを垂直シールセグメント長さより小さくし
て隣接セグメントが確実に重なり合うようにする必要が
ある。本発明は、また、連続的前進作動に対して長さ方
向シールコイルを連続的に付勢し得るよう構成すること
もできる。
好適実施例では、単一Ｒ−Ｆ発生器からのラジオ周波
数電流を用いる。ラジオ周波数電流を用いればポリホイ
ル材料内に薄い電流キャリヤ層を用いることができ、こ
の理由は、導体内に流れる電流が周知のスキンデプス現
象によって導体表面における相対的に薄い横断面区域内
に集中するからである。したがって、薄い導体を用いて
ポリホイル内に誘起される電流がポリホイルの箔層全体
にわたって迅速に通過し、その層を一様に抵抗加熱し、
これによって余分の材料を有する導体を加熱するために
要するよりもシール時間を短縮することができる。さら
に、薄い長さ方向シールコイルを用いて装置の大きさを
小さくし、より冷却し易くすることができる。
ｒ−ｆ発生器および回路制御手段は、ウエブ、コイル
の構造、ウエブの速度および使用されるｒ−ｆ発生器の
電力容量に依存して長さ方向シールをセグメント的にま
たは連続的に形成するに適当な電力を引続き発生する。
形成したチューブを横方向にシールし得るよう構成され
た誘導コイルおよび長さ方向シールコイルに電力を交互
に通すように制御回路を構成することができる。
本発明で用いる典型的な形成、充填およびシール機は
連続ウエブストックのロールと、ウエブ折り目線形成手
段と、例えば、過酸化水素のような殺菌媒体と、無菌包
装が希望される場合にウエブを殺菌するに必要な時間お
よび温度でウエブに殺菌媒体を加える手段とを含むこと
ができ、ウエブの長さ方向側縁を整列および対向させて
配置してウエブを三角形状チューブに形成するための本
発明のチューブ形成部分は、長さ方向側縁をシールする
垂直誘導コイルと、チューブ形成部分を無菌状態に維持
するための無菌空気源と、チューブが制御速度で前進す
る際にチューブ内に製品を導入するためのフィラーチュ
ーブと、所望量の製品を包むように順序でチューブを横
断してクランプし得る手段上に取付けられた１個以上の
シール機構とを包み、各シール機構は付勢時にクランプ
したチューブをシールする横断誘導コイルを有し、ま
た、チューブからシールした包装体を切り離すように横
断シールに沿って切断するよう各シール機構に取付けら
れた切断手段と、好ましくはラジオ周波数誘導発電機の
ような誘導発電機と、垂直および横断シールコイルを付
勢させる電磁エネルギを供給するための結合手段と、ウ
エブの前進およびシール機構その他の成形装置の速度を
制御する通常の駆動手段と、予定の作動条件にしたがっ
て機械の作動を制御するためのマイクロプロセッサとを
含む。
理解されるように、本発明を1/4リットル入り無菌包
装体を形成するのに用いるためのチューブの製造につき
説明したが、当業者であれば、異なる寸法の包装体、非
無菌包装体、または冷蔵しなければならない包装体等を
含む他の分野ならびに間歇的前進連続ウエブ供給型機械
に本装置を用いることができる。したがって、上述した
記載および以下の記載は本発明を例示するものであり、
制限するものではない。
［実施例］ 第1,5および７図に示すように、本発明の図示の実施
例は成形、充填、シールおよびブリック機10に関連して
有利に用いることができ、この装置はマイクロプロセッ
サにより制御されてポリホイルウエブ20を機械10に折り
目線形成区域51を経て通し、折り目線付ウエブを清浄で
好ましくは予め殺菌された区域100に通してウエブ20を
殺菌し、ウエブの側縁24および26（第２図）を垂直シー
ル区域130で互いにシールしてウエブ20をポリホイルチ
ューブ22に形成し、チューブ22に製品32をフィラーチュ
ーブ400によって空気を製品充填チューブ内に導入する
ことなく充填し、この充填したチューブ22を包装体形成
手段200に通すことによって製品32が充填された仕上げ
ポリホイル包装体31を製造する。包装体形成手段200は
チューブ22を横断してクランプし、シールし、切断して
分離した予備包装体（図示せず）を形成し、これらの予
備包装体は次に包装体処理装置（図示せず）によって仕
上容器31に形成され、これらの作業を行なうために１個
以上のシール機構を用いることができる。機械10は当業
者において既知のように制御して間歇的または、好まし
くは、連続的に駆動することができる。
ウエブ20は便宜的に、例えば、協働する折り目線付ロ
ーラを用いて、ウエブの供給源から取り出される際に、
あるいはウエブの供給源としてロール巻きする前に折り
目線が形成される。折り目線形成作動により正の折り目
線Ｐおよび負の折り目線Ｎを設けてウエブが折り目線パ
ターンに基づいて特定の場所で特定方向に折り曲げられ
るよう予め形成され、所望の仕上ブリックに一様に折り
曲げられ得るようになっている。
無菌包装を行なうため、ウエブは通常清浄にされ、そ
の後、殺菌区域100において殺菌し、製品の入った包装
体が、本発明の一部を形成しない既知の方法によって少
なくとも完全に横断シールされる後まで無菌環境内に維
持される。ウエブが殺菌された後およびチューブに製品
が充填されて横断シールされる前に、製品充填チューブ
を無菌状態に維持するためチューブ22内に無菌空気を吹
き込む。
好ましくは、ウエブ20が案内手段に沿って前進する際
にウエブ20を操作し、曲げ、または湾曲させてウエブ側
縁を長さ方向に整列させ、対向するウエブ側縁の内側の
熱可塑性層を互いにシールして長さ方向シールを形成す
る。外側の熱可塑性層を誘導加熱する代りに２個の対向
するウエブ片間に熱により作用する接着剤を介挿して用
いることもできる。
第1,4,5および5a〜5g図に示す好適実施例において
は、ウエブ20は殺菌部分から、ウエブ20の前進方向を下
方のフランジ74方向へ指向させるローラ（第５ローラ）
110を越えてウエブ案内板64を横切って引き出され、ウ
エブ案内板が有する側方フランジ74によってウエブ側縁
24および26が制限されるようにしている。フランジは板
64に対して所定の角度で同じ方向に延びている。この角
度は、例えば、鋭角または直角のように、ウエブ20の側
縁を捕捉し、制限するに十分なものであることが必要で
ある。フランジ74は板64に沿って延長するにしたがって
互いに近づくよう形成され、これによりウエブ20を湾曲
させるように形成されている。好ましくは、フランジは
Ｖ字形を形成するよう互いに対して相対的に長さ方向に
傾斜して配置されている。
ウエブ20は板64と接触し、ウエブの側縁が板に沿って
前進する際に、フランジ74が互いに近づいてウエブ20の
内側の凹面を次第に増大し、最後に、ウエブ20が折り曲
げられてウエブ側縁24および26が整列して重なり合い
（第４図）、折り曲ったウエブの残りの部分がパイ（pi
e）形状または三角形断面形状を有するようにする。こ
の断面形状はウエブに設けられている折り目線およびウ
エブをチューブ22に形成するために用いられるローラお
よび型によって部分的に予定される。
三角形状は、例えば、好適実施例における上端パネル
のような包装体パネルの１側を形成するために設けてお
り、これにより、矩形のマンドレル上に４個のカートン
側壁を一度に形成したり管状筒を矩形筒に変形するため
に要する大きな力を用いることを必要なくしている。ま
た、仕上り包装体の商品価値を低下させる原因となる継
目または折り曲げ線のいくつかをなくしている。さら
に、三角形状はウエブを迅速に前進させ、また、長さ方
向にシールされる際におけるウエブ側縁の整列を制御す
るよう制御する必要のある表面の数を減らすことができ
る。
空気ナイフ97は導管98から殺菌空気流を噴射させるた
めのもので、殺菌部分100をウエブ20が出る場所でウエ
ブ20に指向させて残渣殺菌媒体を気化させる。また、空
気ナイフ97は殺菌空気を殺菌室内に通過させて正殺菌空
気圧を維持させるためのベント72を設けている。
第７〜18図に示すように、チューブ形成部分130は機
械10の機枠11上に取付けられた補助枠131および132上に
取付けられた協働ローラおよび案内部材を具えている。
補助枠131は補助枠132にピン133により開放可能に（第1
2,13図を比較参照、仮想線で示す）枢着され、開放によ
りウエブ20を手で適当な折曲げられた配向位置に送入し
たり、手入れをしたり、または他の機械またはウエブの
調整をしたりすることができ、機械の作動時には閉止す
る（実線で示す）。第13および15図に示すハンドル134
は通常のスプリング負荷方法で補助枠131を補助枠132に
対して相対的に開閉するために用いられる。好ましく
は、ハンドル134は補助枠132にピン135で枢着され、ハ
ンドル134上のボス137に固着されたロッド136によって
補助枠131に連結されており、ロッド136は補助枠131上
に取付けられたボス138内に摺動自在に取付けられてい
る。スプリング139がロッド136の周りにボス137と138と
の間で取付けられている。調整ナット140はロッド136を
ボス138内に前進させることによってロッド136の有効長
さを変化し、これによりスプリング139によって加えら
れる張力を調整する。ボス137および138はハンドル134
および補助枠131に回動自在に取付けられ、枢支点135,1
33,138および137の位置を適切に選定してボス137がピン
135に対しボス138のどちら側にあるかに依存して、最外
移動位置であるチューブ22から遠去かった位置またはチ
ューブ22側の位置のいずれかに、すなわち、開放または
閉止位置の一方に補助枠131をスプリング139が保持する
ように構成している。
補助枠131および132のそれぞれに取付けられた対応す
る対の素子は実質的に同様の構造および機能を有し、対
向して配置されており、特別の場合以外は補助枠132に
対応する素子に添字ａをつけて示し、補助枠131に対応
する素子に添字ｂをつけて示している。説明を容易にす
るため、一方の素子についてだけ説明するが、その説明
は他方の素子にも適用することができる。
第12図に示すように、案内フランジ74を出た後、三角
形のウエブは案内ローラ（第１ローラ）142aおよび142b
に接触し、これらの案内ローラは互いに向け傾斜されて
いるとともに補助枠132から下方に向け傾斜されていて
ウエブの側方パネル44および45（第２図参照）を平らに
互いに向け押しつけ、これによりウエブ20を折り目線62
および63の周りに折り曲げて実質的に三角形状とする。
案内ローラ142aおよび142bは通常のジンバル継手（図示
せず）によって補助枠132に連結されローラの回動方位
をある角度範囲内で調整し得るよう構成されている。
対向する長さ方向継目ピンチまたはニップローラ（第
２ローラ）143（143a,143b）は互いに重なって整列され
ているウエブ側縁24および26を互いにプレスして加圧
し、コイル120内に前進するウエブの制御を助ける。側
縁24は折り目線66の外側のウエブ部分であり、側縁26は
折り目線66aの外側のウエブ部分である（第２図参
照）。第７および18図に示すように、ローラ143はヨー
ク162の端で整列してピン141上に回転自在に取付けら
れ、側縁を互いに長さ方向に整列した状態で押圧するに
十分な力を加える。
ローラ143は傾斜されており、すなわち、ウエブに対
して約10°〜15°の角度で傾斜して固定され、ウエブが
前進する際にローラが回転して長さ方向ウエブ側縁に対
して直角な分力を与え、ウエブの最外側縁部分をコイル
120の条溝122内に押しつけて整列させ、直線の一様な長
さ方向継目が確実に形成されるよう構成されている。ピ
ン141の周りの傾斜角度を調整して理想的整列を確実に
得ることができる。
ローラ143に関連して回転自在の支持ローラ（第３ロ
ーラ）169がチューブ22を横断して接触するよう配向し
て設けられている。好ましくは、ローラ169の幅を仕上
りブリック31のパネル39aとほぼ同じ幅とし、ブラケッ
ト168に枢着して、垂直方向または長さ方向シールが形
成される際にブリック31の上端となる三角形面および折
り目線62および63に折り目を付けるのを補助するため折
り目線62および63間のウエブの区域に接触するように構
成されている。すなわち、支持ローラ169は、２個の平
らになったウエブ部分44,45間のウエブ部分39aに接触し
てウエブ側縁24,26を条溝122に、押しつけてウエブ側縁
24,26を長さ方向に整列させ、これによりウエブを実質
的に三角形の断面形状とする。
整列したウエブ側縁24,26がコイル120に通過され、こ
のコイルは付勢されてウエブ側縁が加熱される。好適実
施例においては、加熱された長さ方向ウエブ側縁を互い
に押しつけるようコイル120によって発生される磁力に
よってシールが形成される。これに代る実施例では、コ
イルはウエブ側縁を加熱するだけで、加熱されたウエブ
側縁を互いに押圧するピンチローラまたはニップローラ
によってシールが形成される。アーム153および154は実
質的に剛性部材であって、これは長さ方向シールコイル
120を補助枠132から適当な距離に取付け、コイル120が
機枠11に対して相対的に動かぬようにしている。このよ
うにして、コイル120が付勢される際に発生される電磁
界または機械10が作動される際の振動のためにコイル12
0の配向が変化する傾向を最小にしている。
好適実施例では、コイル120によって対向しているポ
リホイルウエブの側縁に誘起される電流によってもまた
側縁における誘起電流密度分布に比例する量の二次電磁
力をそれぞれ発生する。これらの電磁力は反対極性を有
し、互いに牽引する。これがため、コイル120によって
発生された磁界に露出されて条溝122内にあるウエブ側
縁24および26は互いに牽引し合って圧接し、熱可塑性層
が軟化し、溶融する際に、互いに融合する。また、ウエ
ブ20の熱可塑性層が熱い間に、シールはニップローラ
（第４ローラ）144aおよび144b間を通過するので、対向
する熱可塑性層はさらに全体にわたり互いに機械的に圧
着されて融合し、均一な気密シールを形成する。ローラ
144はアーム163の端に取付けられ、加熱されたウエブ側
縁を互いに押圧するのに十分な力で互いに押圧される。
すなわち、ローラ144a,144bは、互いに所定距離離間さ
れており、加熱され互いに重なり合って接触する長さ方
向側縁24,26を受け入れてさらに互いに押圧して均質な
長さ方向シールを形成する。
好ましくは、長さ方向シールを、本発明の一部を形成
しないが、審美上の理由および包装上の理由から包装体
の底パネル上に形成する。
チューブ22が長さ方向にシールされた後、被駆動プー
リ145aおよび145bならびに遊転プーリ146aおよび146b間
に前進および通過される。第7,9,10,11,14,16および17
図を参照して示すように、被駆動プーリ145aおよび145b
は実質的に平行に配置され、その上を通過するベルト20
6aおよび206bは三角形チューブ22の側面に摩擦掛合して
チューブ22を第14図に示すようにさらに矩形の形状に押
しつける。遊転ローラ146aおよび146bは被駆動プーリ14
5aおよび145bの下側にそれぞれ配設されるが、しかし、
半径を小さくするとともにオフセットさせてベルト206a
および206bにプーリ145aおよび145bの周りのより大きい
巻き角度を与えるようにしている。
被駆動プーリ145aおよび145bはベルト170によって駆
動され、このベルト170はプーリ145aに関連するプーリ1
71、プーリ145bに関連するプーリ172、巻取りプーリ173
および軸189に取付けられた被駆動プーリ174を互いに連
結している。プーリ173は軸173′（第16図）上に取付け
られ、ねじおよびナットによって補助枠175に取付けら
れている。テンションプーリ173はベルト170を適当な張
力下に保持し、ベルト170をプーリ171,172および174に
摩擦掛合させている。プーリ172は自在継手179bおよび1
80bをいづれかの端に有する軸178bによって駆動プーリ1
45bに連結されており、自在継手180bは軸181bに連結さ
れ、この軸に設けられたピン182bが受け室183b（長さ方
向溝孔184bを有する）の内外に摺動するよう構成され、
室183bの端に設けられたジャーナル軸受外匣185bが補助
枠131上に取付けられている。プーリ171は駆動プーリ14
5aに同様に連結されている。ベルト170はプーリ145aお
よび145b上を反対回りで通過してチューブ22を実質的に
一様に前進させるよう構成されている。ピンおよび溝孔
による連結構造とすることによって補助枠175を補助枠1
31に対して相対的に動かし、例えば、駆動プーリ145を
チューブ22に正しく整列させ、駆動手段（図示せず）か
ら駆動プーリ174への動力の伝達を調整し、あるいはま
た、種々の異なる寸法の包装体に対して機械10を適合さ
せることができる。
駆動プーリ174は機械10の駆動装置に軸189によって一
連の種々の通常の形状のタイミングベルト、歯車装置お
よびプーリを介して連結されている。
第7,8,9および10図に示すように、成形プーリ145aお
よび145bを通過後、プーリ145aおよび145bの下方にそれ
ぞれ設けられた対向する案内板147aおよび147bによって
チューブ22はベルト206aおよび206b間に前進される。案
内板147は下方および内方に延長し、所定距離で互いに
離間されてチューブ22内の製品32の量を制御するととも
に、チューブ22を垂直方向整列外に動かす次の包装体形
成作動にもかかわらず、チューブ22を実質的に垂直の軸
線に沿って維持する。ローラ194aおよび194bは軸204aお
よび204b上に回転自在に取付けられている。これがた
め、ウエブベルト206aおよび206b（第10および17図参
照）はプーリ145および146ならびにローラ194上にそれ
ぞれ嵌り込んでチューブ22と摩擦掛合し、ウエブベルト
206がプーリ145によって駆動される際に、チューブ22を
前進させる。好適実施例においては、ローラ194は凸表
面を有し、軸204の軸端に溝孔が形成され、これにより
軸204の軸線を水平に対して相対的位置に変更または固
定して所期のウエブベルト通路の周りにウエブベルトを
維持して走行させるよう構成することができる。これが
ため、軸204の軸線を前進中のチューブ22に作用する側
方引張力に抗するよう調整し、対向するベルト206aおよ
び206bの軌道上の垂直方向の走行を維持することができ
る。板147aおよび147bをほぼ包装体の幅の間隔で離間さ
せて製品32の重量によってチューブ22を伸張してほぼ正
しい包装体厚さに体積を増大させ、好ましくは、先細形
状として約1/8インチの幅の溝孔開口を形成して横断ク
ランプおよびシール前にチューブの寸法を制御するよう
構成する。
第1,4および６図に示すように、殺菌空気を大気より
高い圧力の連続流で導管150により噴出させてチューブ2
2の内部および殺菌したウエブに当てる。殺菌空気は殺
菌室100から出た後に形成、充填および横断シールされ
るまでの間においてチューブ22および折曲げられたウエ
ブ20をそれが殺菌室100に在った際の無菌状態に維持す
る。上述した大気圧以上の圧力とすることによって、殺
菌したウエブが外部環境によって汚染される可能性を正
圧の殺菌空気流により実質的に最小にしている。導管15
0の管端を製品32より充分上方に位置させて充填レベル
の検出を妨害しないようし、しかし、余り遠く離して製
品充填レベルにおける殺菌空気の連続的交換を妨げるこ
とがないようにすべきである。
第1,5および６図に示すように、製品32はフィラーチ
ューブ400によって、連続的に形成しているチューブ22
内に導入される。チューブ内の製品のレベルを測定する
ための製品レベル検出機410が、また、チューブ22内に
挿入されて、チューブ22が前進されて包装体30に形成さ
れる間に、チューブ内の製品32のレベルを検出する。フ
ィラーパイプ400の下端は製品レベルより十分下方に位
置させて気泡がチューブ22内に落下する製品によって、
攪拌作用によって、または、渦流の作用によってチュー
ブ22内の製品中に導入されないようにする。好適実施例
では、製品レベル検出器410として製品32中に浸漬され
るプローブの割合に応じてインピーダンスの変化を生じ
る通常のキャパシタンスプローブを用いることができ
る。生じたインピーダンスの変化をマイクロプロセッサ
によって相関させてそれぞれの瞬間における製品レベル
位置を指示させることができ、この指示値を用いて以下
に説明するように充填率を調整する。
好適実施例によれば、数個の包装体に充填するに十分
な量の製品がチューブ内に常に入っている。それぞれの
瞬間における製品のレベルは検出器410によって検出さ
れ、この検出器もまた通常のマイクロプロセッサによっ
て製品レベルを予定のオーバーフロー遮断レベル、アン
ダーフロー遮断レベルおよび遮断レベル限界値内の作業
製品範囲と比較するために用いられている。充填率をマ
イクロプロセッサによって、例えば、絞り弁を用いて制
御して、前進しているチューブ22の端において包装体が
形成されて切断される際に作業製品範囲内での製品レベ
ルの急な変動を計算に入れて、製品レベルを作業製品範
囲内に維持することができる。
第19−24図を参照して示すように、長さ方向シール誘
導コイル120は多ループコイルを具え、多数のループの
半分が、コイル120の長い側方ループ部分に沿ってこれ
らの部分間に延在する長さ方向通路または条溝122の両
側に等間隔で離間して配置されている（第19a図参
照）。折り曲げられたループの形状は放射された電磁界
の強さを増し、平らなコイルの場合に比べて、誘導によ
って付勢される際にコイル120によって放射される電磁
界をより均一に分布させる。均一に分布した磁界は均一
に分布した誘起電流をＵ字形条溝122内を通って前進す
るポリホイルウエブ側縁24および26の電流キャリヤ層
内、およびこの層に沿って、また層を横切って供給し、
対面する熱可塑性層を均一に加熱し、冷却に際し、実質
的に均一な長さ方向気密シールを提供する。条溝122は
ウエブ側縁24および26を受け入れてそれらが条溝を通過
する間、両側縁を整列状態に維持して、コイル120が付
勢される際に側縁を加熱して互いにシールするよう構成
されている。ウエブの入口は、例えば、60°の傾斜で面
取りされ、これによりウエブ20を条溝内に容易に通し得
るようにしている。第24a図参照。長さ方向シールコイ
ル120のループは導電性チューブ656と中心タップ接地65
6aとを具え、これを、例えばエポキシ、aG−10エポキシ
ファイバーグラス材料、プラスチックまたは同様の材料
による非導電性剛体外匣658内に取付けることができ
る。好ましくは、導電性チューブ656として内側に水の
ような冷却媒体を流し得るよう構成された中空銅チュー
ブを用いる。中心タップ接地片656aは場所657で導体656
に電気的に接続されて、作動中にウエブに向けて電流ア
ークが発生するのを防止している。第23および24図に示
す間隔片部材655aおよび655bを用いてコイルおよび導体
リード線を外匣658およびコイル120内でそろえて互いに
離間させて保持することができる。
好適実施例では、長さ方向シールは長さ方向シール誘
導コイル120の間歇的付勢によって形成され、包装体の
幅を横切った包装体の底シールとなる。コイル120の長
さは扁平にした包装体の幅にほぼ等しいか、またはより
大であり、したがって、少なくとも底シールに対応する
チューブ22の長さ方向の長さが、コイル120の付勢時
に、コイル120によって発生される電磁界を通過する。
ウエブの速度およびコイルの付勢および電磁界の発生時
間を釣り合せて対向する熱可塑性層が効果的に融合して
気密シールを好ましくは各セグメントが重なり合った連
続的シールとして形成する。
本発明による長さ方向シール作動はラジオ周波数発電
機（図示せず）による電力によって行なうのがよく、こ
の発電機は、例えば、約650KHzで約３〜5KWのように、
垂直シールを形成するために予め選択されたエネルギレ
ベルで発電する。このｒ−ｆ発電機は長さ方向シール誘
導コイル120に導体656によって電気的に接続され、ま
た、所要に応じ、本発明の一部を形成しない接続機構65
2を経て横断誘導コイルに電気的に接続される。
ｒ−ｆ発電機からの電力を制御回路によって長さ方向
シール誘導コイル120に切替え、このコイル内に電流を
誘起させ、コイル120のＵ字形部分122内に位置するポリ
ホイルウエブ20の対向する側縁24および26に予定時間電
流を誘起させる。この予定時間はコイル120内を通過す
るポリホイルウエブ20またはチューブ22の速度、接続機
構652が作動される時間、ウエブの物理的性質、誘導コ
イルの形状その他の製造上のパラメータに部分的による
ものである。
第13図を参照して示すように、接続機構652がシール
コイル120をｒ−ｆ発電機に接続している。接続機構652
は外匣653と、好ましくはプラスチックのような絶縁材
と、コイル120を発電機650に選択的に接続および切り離
すための手段とを具えるのがよい。コイル120の導電性
チューブ内に冷却用流体を循環させるための冷却流体ポ
ート1656aおよび1656bが設けられている。これらのポー
トに導電性チューブが電気的に接続されて完全な電気回
路を維持している。
チューブ22が装置200内に前進する際、チューブは順
次のシール機構によって横断クランプされ、各包装体の
ために各シール機構間に実質的に同じ量の製品およびウ
エブを固定し、次に、横断クランプされた部分でシール
される。次に、シールされたチューブは、好ましくはシ
ール機構に取付けられた、または機械10上の他の場所に
取付けられた切断手段によってシール部分で切断されて
包装体を形成する。切断された包装体は、次に、本発明
の一部を形成しない他の装置によって処理されて仕上り
包装体31に形成され得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を用い得るよう構成された無菌包装体形
成、充填およびシール機の斜視図である。 第２図は本発明により用いるための、折り目線をつけた
後の、１個の包装体に対応するポリホイルウエブ材料の
平面図である。 第３図は第１図の機械の折り目線付け部分の断面図であ
る。 第４図は第１図の機械の製品充填チューブの断面図であ
る。 第５図は第１図の機械のウエブ折曲げ部分の斜視図であ
る。 第5a図は第５図の5a−5a線上の断面図である。 第5b図は第５図の5b−5b線上の断面図である。 第5c図は第５図の5c−5c線上の断面図である。 第5d図は第５図の5d−5d線上の断面図である。 第5e図は第５図の5e−5e線上の断面図である。 第5f図は第５図の5f−5f線上の断面図である。 第5g図は第５図の5g−5g線上の断面図である。 第６図は本発明による製品充填および殺菌空気チューブ
および製品レベルプローブの正面図である。 第７図は第１図の機械のウエブ折曲げおよび垂直シール
部分の背面断面図である。 第８図は第７図のウエブ折曲げおよび垂直シール部分の
下部案内部分の側面図である。 第９図は第７図の９−９線で矢の方向に見た側面図であ
る。 第10図は第８図の10−10線上で矢の方向に見た正面図で
ある。 第11図は第７図の11−11線上で矢の方向に見た側面図で
ある。 第12図は第９図の12−12線上で断面として示す平面図で
ある。 第13図は第９図の13−13線上で断面として示す平面図で
ある。 第14図は第９図の14−14線上で断面として示す平面図で
ある。 第15図は第13図の15−15線上の断面図である。 第16図は第11図の16−16線上の断面図である。 第17図は第10図の17−17線上の断面図である。 第18図は第７図の18−18線上で矢の方向に見た平面図で
ある。 第19,20および21図は第１図の図面に対して相対的な垂
直シール誘導コイルを一部を断面として示す平面、側面
および背面図である。 第19a図は第19図の垂直シール誘導コイルの斜視図であ
る。 第22図は第20図の垂直シール誘導コイルの上端部の斜視
図である。 第23図は第20図のスペーサ部材の23−23線上での斜視図
である。 第24図は第20図の24−24線上で見たリードスペーサの斜
視図である。 10:成形、充填、シールおよびブリック機、11:機枠、2
0:ポリホイルウエブ、22:ポリホイルチューブ、24,26:
ウエブ側縁、31:仕上げ容器、32:製品、64:ウエブ案内
板、74:案内フランジ、97:空気ナイフ、100:殺菌区域、
110,142a,142b:案内ローラ、120:長さ方向シール誘導コ
イル、122:条溝、130:チューブ形成部分、143:ピンチま
たはニップローラ、144a,144b:ニップローラ、145a,145
b,174:被駆動プーリ、146a,146b:遊転プーリ（ロー
ラ）、147a,147b:案内板、169:支持ローラ、170,206a,2
06b:ベルト、173:テンションプーリ、194a,194b:ロー
ラ、200:包装体形成手段、206a,206b:ウエブベルト、40
0:フィラーチューブ、410:製品レベル検出器。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポリホイル材料の連続ウエブ（20）を、製
    品（32）で充填され、横断方向にクランプされ、シール
    され、そして切断されて包装体（31）に形成され得るチ
    ューブ（22）に形成する装置（10）であって、 ポリホイルウエブを前進させる手段（110）と、 機枠（11,131,132）と、 ポリホイルウエブを折り曲げるウエブ案内手段（64,7
    4）とを具え、このウエブ案内手段は、所定の長さに沿
    って延在して、ウエブがウエブ案内手段に沿って前進さ
    れるにしたがってウエブの長さ方向側縁（24,26）が徐
    々に互いに近づけられ対向して重なり合ってウエブが折
    り曲がるよう構成され、また、 機枠（131,132）上に所定距離で離間して取付けられた
    １対の第１ローラ（142a,142b）を具え、これら第１ロ
    ーラは、折曲げられたポリホイルウエブの進路の両側に
    １つずつが位置し、また、 重なり合って対向するウエブの長さ方向側縁を受け入れ
    て両側縁を一緒に挟圧するよう互いに所定距離で離間し
    て設けられた一対の第２ローラ（143a,143b）と、 対向する長さ方向ウエブ側縁を加熱して互いに融合させ
    て均質な長さ方向シールを形成する加熱手段（120）を
    具えたチューブ形成装置（10）において、 各第１ローラ（142a,142b）は、互いに向けて傾斜さ
    れ、かつ、機枠から下方に向けて傾斜させて機枠上に据
    えつけられ、前記折曲げられたポリホイルウエブに接触
    して、ウエブの対向する長さ方向側縁（24,26）に隣接
    するウエブの部分を、ウエブの前進に従って平らにする
    よう構成され、 ウエブが前進する際にウエブの長さ方向側縁に近接して
    配置されてウエブの長さ方向側縁を受け入れて整列させ
    る条溝手段が設けられ、 第２ローラ（143a,143b）はその互いに平行に延びる回
    転軸線がウエブの長さ方向側縁に対して所定角度で傾斜
    してウエブの前進方向に対して直角方向の分力をウエブ
    の側縁に加えてウエブ側縁を前記条溝手段（122）内に
    押しつけて長さ方向に整列させるよう構成され、また、 機枠に取付けられ、２個の平らになったウエブ部分間の
    ウエブ部分に接触してウエブ側縁を前記条溝手段に押し
    つけてウエブ側縁を長さ方向に整列させ、これによりウ
    エブを実質的に三角形の断面形状とするよう構成された
    第３ローラ（169）を具えることを特徴とする前記チュ
    ーブ形成装置。
  2. 【請求項２】加熱され互いに重なり合って接触する長さ
    方向側縁（24,26）を受け入れてさらに互いに押圧して
    均質な長さ方向シールを形成するための互いに所定距離
    離間された１対の第４ローラ（144a,144b）をさらに具
    えることを特徴とする特許請求の範囲第１項の装置。
  3. 【請求項３】条溝手段（122）およびポリホイルウエブ
    を加熱する手段（120）が、さらに、 機枠（11,132）に固定関係で取付けられ（153,154）、
    所定の長さにわたって延在し、電磁エネルギ源（650）
    に電気的に接続され（652,656）、そしてウエブ側縁に
    近接する位置に離間して設けられた長さ方向誘導コイル
    （120）を具え、この誘導コイルによって発生される電
    磁界が誘導コイルに近接のポリホイルウエブの長さ方向
    側縁に電流を誘起して加熱し得るよう構成され、また、 前進するウエブ側縁を受け入れてウエブ側縁を整列させ
    得るよう構成された条溝材料を具え、この条溝（122）
    はＵ字形状を有して、ウエブとコイルとの間に介挿さ
    れ、その材料がコイルによって発生される電磁界に不利
    な影響を与えないものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第１項の装置。
  4. 【請求項４】長さ方向誘導コイル（120）が、電流をポ
    リホイル材料に誘起する際に、重なり合って対向する長
    さ方向ウエブ側縁を互いに押圧する磁力を発生するよう
    形成され、これにより加熱した側縁を一緒にしてシール
    を形成するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第３項の装置。
  5. 【請求項５】ウエブ案内手段が、さらに、 ポリホイルウエブの前進方向を指向させる第５ローラ
    （110）と、 上端、下端および２個のフランジ（74）を有する板（6
    4）とを具え、前記フランジが板の側縁において上端か
    ら下端にまで板に対して鋭角または直角で延在し、フラ
    ンジ間の間隔が上端から下端に向けて小さくなるよう板
    の側縁が形成され、フランジが第５ローラからウエブを
    受け取るよう傾斜され、これにより、ウエブが前進する
    にしたがってウエブの長さ方向側縁を制御してウエブを
    折曲げて板の下端においてウエブの長さ方向側縁を互い
    に重ね合わせて対向させるようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第２項の装置。
JP30879987A 1986-12-17 1987-12-08 高能力無菌成形、充填および密封機用ポリホイルウエブからチュ―ブを成形する改良装置 Expired - Lifetime JP2542228B2 (ja)

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