JP4125748B2 - シール装置 - Google Patents

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Description

本発明は、第１の帯状包装材（特にはカバーシート）を、第２の帯状包装材（特には、製品が詰められた複数のカップ部を有する成形シート）に、密封をなすように接合するシール装置に関する。
上記装置には、送りローラーと、加熱可能なシーラーローラーとが備えられ、これらの間にて、第１の帯状包装材と第２の帯状包装材とが密着される。また、上記上装置には、第１の帯状包装材を、シーラーローラーの上流にてあたためておくための予備加熱器が備えられる。
ブリスター・パッケージ（blister package；製品を収納するように膨出・湾曲形成されたプラスチックのシートと、印刷台紙とをヒートシールした包装体）を作製する場合のように、送りローラーと加熱可能なシーラーローラーを用いた連続的なシール操作でもって２つの帯状包装材を接合するにあたり、帯状体の送り速度が高速になった場合にも、あらゆる種類のカバーシートについて加工を行うことができるようにするためには、シール工程の前に、予備加熱を行う必要がある。予備加熱の工程・装置を入れることにより、カバーシートがシール温度に到達するまでの加熱時間を長くとることができる。そのため、紙のカバーシートといった熱伝導性の悪い種類のカバーシートであっても、送りローラーとシーラーローラーとの間のシール箇所にて、必要とする温度に到達するようにすることができる。ドイツ特許出願公開DE 195 17 616 A1においては、上記導入部で述べたような装置が記載されている。ここでは、加熱用テーパー状部材として設けられた予備加熱器が、加熱可能なローラーのすぐそばに配置される構成が記載されている。加熱用テーパー状部材は、送りローラーとシーラーローラーとの間のシール用間隙への送り動作をより困難にし、また、熱的に鈍感なシステムを実現してしまう。このような構成では、特には、製品にトラブルがあった際、２つの帯状包装材への熱の流入について、最適にコントロールすることができない。
ドイツ特許出願公開DE 198 50 143 A1からは、２つの部材を接合する構成、すなわち接着テープを可撓性の一定断面形状の部材に接合する構成が知られている。この一定断面形状の部材を、近赤外線照射器（NIR照射器）を用いて加熱し、次いで、２つの接触ローラーの間で、接着テープを一定断面形状の部材に押し付ける。近赤外線照射器は２つの照射管を含み、これら照射管は、電流が流されるタングステン線をそれぞれ有する。タングステン線の温度を調節し、これにより、発生する近赤外線の総出力を調節すべく、電流のコントロールが充分に用いられる。さらには、赤外線発生源と、照射される表面との間隔の調節も可能である。
ドイツ特許出願公開DE 195 17 616 A1 ドイツ特許出願公開DE 198 50 143 A1
本発明の根底をなす課題は、導入部で述べたような装置について、発生原因の如何にかかわらず、第１の帯状包装材の加熱にともなう問題を検知して迅速に解決することができ、かつ、長く続く製品トラブルを引き起こさないように構成することである。
導入部で述べた装置において、上記課題は、以下により解決される。(１)予備加熱のために電磁波を送り出す照射線発生源を有し、この照射線発生源は、加熱ケーシングの照射小室に配置される。照射小室の周囲を通るように、第１の帯状包装材を案内することができる。(２)照射小室内の雰囲気を監視するためのセンサーが割り当てられている。そして、(３)センサー信号にしたがい、照射小室を閉じることができる。
このような装置はつぎのような利点と結びついている。照射小室を通過する第１の帯状包装材は、その加熱の際、加熱小室に対する「反作用」を行うが、これが、工程パラメーターとして充分に利用される。第１の帯状包装材の加熱は、揮発性成分によるガス放出を引き起こし、照射小室中にて当該成分の部分圧に関連した蒸気圧を上昇させる。そして、このことがセンサーによって捉えられる。このようにして、原因の如何に拘わらず、不充分な加熱についても、過度の加熱と同様に、確実に捉えられる。不充分または過度の加熱の原因としては、第１の帯状包装材の送り速度が外れたものとなっていることや、予備加熱の負荷が外れたものとなっていることがあり得る。照射線発生源は、適当なものが選択された電磁波スペクトル領域にて、約８００℃の表面温度を達成することができる。
第１の帯状包装材が、シール面を照射小室に向けつつ、照射小室の周囲を通って案内可能であるならば好ましい。このようであると、第１の帯状包装材の加熱について、第２の帯状包装材に当接する側で行なわれ、第１の帯状包装材の厚み全体にわたって行う必要がない。
照射小室が、第１の帯状包装材と加熱ケーシングとの間に配置される閉め切り板によって閉め切ることができるならば、特に好ましい。この閉め切り板は、照射小室を直接に閉じ、このようにして、加熱ケーシングの周囲に、連続的に熱が放出されるのを防ぐ。そのため、オペレーターに対する危険を除去することができるのであり、例えば送り動作に中断または不具合が生じた場合にも第１の帯状包装材が損傷を受けることがなく、照射小室内が高温になることによっても発火や火災の危険が生じることがない。さらには、閉め切り板が第１の帯状包装材の送り方向に沿って直進運動を行うことにより位置・姿勢をシフト可能であるならば、すなわち第１の帯状包装材の送り方向に沿って移動可能もしくは姿勢を変更可能であるならば、目的に照らし好ましいことが知られる。これにより、特には、装置の秩序だった開始及び停止が保証される。これは、第１の帯状包装材の送り動作に同期して、閉め切り板も照射小室の前方に移動することになるからである。したがって、第１の帯状包装材における加熱された領域が、規定どおりのシール（密封をなすような接合）を行うことができる。このとき、他の領域は加熱を受けない。
本発明の枠内において、照射小室が、第１の帯状包装材における照射小室とは逆の側に配置された反射器によって閉鎖可能であるならば、特に好ましい。この反射器は、閉め切り板と同じように、照射小室を閉め切る役割を果たす。そのため、反射器は、冗長設計としての確実・安全化の特徴として捉えられる。可能な最短経路を通って照射小室を反射器によって閉め切るためには、反射器が、第１の帯状包装材の平面に対して垂直に位置・姿勢をシフト可能となっている。さらには、加熱ケーシング内での温度上昇を効果的にキャンセルし、照射線発生源の電源を切った後での迅速な温度降下を実現するために、反射器に冷却装置が割り当てられている。また、第１の帯状包装材が、加熱ケーシング中を案内されるにあたり、反射器の側へと傾斜している。このようであると、第１の帯状包装材は、破断した場合、重力の作用により、冷却された反射器の上に落ち、損傷を受けないようになっているからである。加熱ケーシングが第１の帯状包装材のシート走行方向に対して平行となるように傾斜して配置され、これにより、加熱ケーシング、反射器及び第１の帯状包装材が互いに平行に配置され、したがって、第１の帯状包装材と照射小室とは、簡単な方法により、一定の間隔を確実に保つことができる。傾斜角は、１５°と４５°との間の値であるのが、目的に照らして好ましく、特には２０°と３０°との間の値であるのが好ましい。
加熱ケーシングは、第１の帯状包装材を固定するために、照射小室のすぐ上流側に、締め付けを解除可能な締め付け器が割り当てられている。
センサーを、照射小室の高温にさらすことがないようにするためには、センサーが、少なくとも通気開口を解して、照射小室に連通されている。照射小室中に存在するシール部からの蒸気を効果的に取り出すためには、選択的に、通気開口が、シール部蒸気を吸い込むための減圧雰囲気発生源に連通している。例えば、減圧ポンプやアスピレータ機構に接続している。
さらなる確実・安全化のための特徴としては、照射小室のすぐ下流に、温度計が配置されている。好ましくは、温度計及びセンサーが、照射線発生源の制御のために、一つの制御系の構成要素として組み合わせられている。確実・安全化のレベルをさらに向上させるべく、閉め切り板及び／または反射器（すなわちこれらの少なくとも一方）が、該一つの制御系の構成要素として組み合わせられている。
閉め切り板、及び／または、反射器、及び／または、締め付け器が圧力媒体（圧縮空気、油圧用のオイルその他）によって作動するシリンダー軸により位置・姿勢をシフト可能であるならば、目的に照らして好ましい。すなわち、これらの全部、いずれかまたは任意の組み合わせが、シリンダー軸により位置・姿勢をシフト可能であるならば好ましい。
また、加熱ケーシングが、冷却装置に熱的に接続されているならば好ましい。このようであると、照射小室で発生した熱についての不所望の制御不能な分布を調節、ないしは、防止することができる。また、送りローラーが冷却装置と熱的に接続しているならば好ましい。このようであると、複数のカップ部に製品が詰められた第２の帯状包装材が、熱の影響を受けるのが防止され、熱の影響を受けやすい製品を包装することができる。
本発明の枠内において、照射線発生源は、近赤外線照射器からなるならば、好ましいものとして想定されている。
以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
図面には、第１の帯状包装材２を第２の帯状包装材３に、密封状態をなすように接合するためのシール装置１が描かれている。図示の実施例において、第２の帯状包装材３は、製品を詰め込んだ複数のカップ部５を有する成形シート４（型成形等により所定の形状を付与されたシート）として形成されている。本発明のシール装置により、この成形シート４（すなわち第２の帯状包装材３）は、第１の帯状包装材２としてのカバーシート６と、密封状態をなすように接合される。シール装置１に含まれる送りローラー７は、冷却装置に熱的に接続されており、そのために冷却可能となっている。送りローラー７は、加熱可能なシーラーローラー８に割り当てられている。すなわち、ローラー対をなすように組み合わされている。これらローラーの間に、カバーシート６及び成形シート４が、シールのために案内される。成形シート４及びカバーシート６の送り動作は図１の矢印９の方向に行われる。
加熱可能なシーラーローラー８の上流側には、カバーシート６を加熱するための予備加熱器１０が、シーラーローラー８に近接して配置されいてる。予備加熱器１０は、加熱ケーシング１１中に設けられた照射小室１２を含んでいる。照射小室１２には、電磁波を送り出す照射源としての近赤外線照射器１３が配置されている。カバーシート６が、電磁波照射源を有する照射小室１２のそばを、成形シート４にかぶせられるシール面を該照射小室１２へと向けつつ案内される。
照射小室１２は、少なくとも一つ（図示の実施例では２つ）の通気開口１４を通じてセンサー１５に接続している。センサー１５は、照射小室１２の雰囲気を監視するのに用いられる。センサー信号にしたがって、照射小室１２を閉め切ることができる。閉め切りのためには、加熱ケーシング１１と第１の帯状包装体２との間に配置される閉め切り板１６が備えられている。閉め切り板１６が、図１では閉められた状態で示され、図２では開けられた状態で示されている。照射小室１２の閉め切りのために、さらには、反射器１７が用いられる。反射器１７は、第１の帯状包装材２から見て照射小室１２とは逆の側に配置される。この反射器１７が、図２では開けた状態で、図３では閉めた状態で示される。閉め切り板１６は、第１の帯状包装材２の送り方向と同一方向に位置・姿勢をシフト可能である。一方、反射器１７は、第１の帯状包装材２の平面に対して垂直方向に位置・姿勢をシフトされる。照射小室１２の上流には、照射小室１２に近接して、第１の帯状包装材２を固定するための締め付け器１８が、加熱ケーシング１１に対して、取り外し可能に、または該固定を解除可能に割り当てられている。締め付け器１８、反射器１７及び閉め切り板１６は、それぞれ、圧力媒体により作動可能なシリンダー軸１９によって位置・姿勢をシフト可能である。見通しを良くするために、閉め切り板１６に割り当てられたシリンダー軸１９は、図中に描かれていない。
反射器１７には、一つの冷却装置が割り当てられており、加熱ケーシング１１にも、一つの冷却装置が熱的に接続している。このため、予備加熱器１０の周囲は、放射小室１２より出て来る熱から、効果的に遮蔽可能である。図よりさらに知られるように、加熱ケーシング１１は、約３０°の傾斜角で、垂直方向から傾斜しており、第１の帯状包装材２も、同一の傾斜角度にて、加熱ケーシング１１により案内されている。このため、第１の帯状包装材２が破れた際、第１の帯状包装材２は、重力の作用により、冷却された反射器１７の上に落ちるのであり、さらなる損傷を受けないようになっている。
照射小室１２の下流には、赤外線方式等の非接触式の温度計またはその他の温度計２０が付加されており、温度計２０は、センサー１５、及び、閉め切り板１６及び反射器１７とともに、一つの制御系を構成する要素として組み合わされている。
予備加熱器１０のこのような形態により、２重・３重といった多重の確実・安全性が与えられている。近赤外線照射器１３によるカバーシート６の損傷、及び、これにより生じうる約８００℃の温度を回避することができるとともに、発火または火災の危険をなくすことができる。図２は、トラブルのない通常の製造状態を示している。このような状態は、例えば、カバーシート６の交換のために停止しなければならない。このため、機械を停止した際、閉め切り板１６は、図２に示す位置・姿勢から図１により知られる位置・姿勢へと移行し、締め付け器１８が作動する。このようにして、カバーシート７が挟みこまれ、カバーシート７の巻き戻りが防止される。
以下には、エラーの原因がいくつも重なり合っているにも拘わらず、製造のトラブルがどのようにして確実に防止されるかについて説明する。
図１に示す配置構造から出発するならば、成形シート４をカバーシート６によって密封する製造工程が再開される前には、送りローラー７の駆動が開始されず、その結果としてのトラブルの信号も正常には処理されないことがありうる。図１の状態にて発生する干渉・妨害は、センサー１５が、通気孔１４を通じて、照射小室１２内の雰囲気の変化を捉えることにより検知される。センサー１５の信号により、近赤外線照射器１３への電源入力がオフ状態となる。
図２に示す通常作動状態から出発するならば、カバーシート６の送り動作の点でトラブルが生じることがある。すなわち、カバーシート６が、あまりにも低速にて、照射小室１２の前方の近接箇所を通るように案内され、この結果、カバーシート６のシール面について許容できない温度上昇が生じることある。このような温度上昇は、温度計２０によって検知され、近赤外線照射器１３がオフ状態となる。温度計２０に欠陥や故障があるときに前述のようなトラブルが生じた場合にも、照射小室１２の通気開口１４を通じて、センサー１５により製品トラブルが捉えられ、照射小室１２が閉じ切り板１６により閉じられる。そのため、照射小室１２での温度上昇によるリスクをなくすことができ、予備加熱器１０の監視、及び欠陥の原因についての対処を行うことができる。
カバーシートの速度が遅すぎ、また、温度計に故障があるというだけでなく、閉め切り板１６を圧力媒体により作動するシリンダー軸１９にも欠陥があるため異常が生じるという場合には、さらなる冗長設計をなす確実・安全のための特徴として、反射器１７が用いられる。反射器１７は、通気開口１４を通じてセンサー１５によってこれらのトラブルが検知された際、照射小室１２を閉じきってしまう。このとき、並行して、近赤外線照射器１３がオフ状態となる。
上述したような予備加熱器１０には、次のような利点が結びついている。連続的な送り・シール動作の際、あらゆる種類のカバーシートについて、特には紙のカバーシートについても、最大限の機械速度で加工を行うことができる。紙のカバーシートについては、熱が直接シール面にもたらされるのであり、紙を通って伝わるのではない。予備加熱器１０は、カバーシート６に非接触方式にて作用し、カバーシート６に損傷等を加えない。予備加熱器１０は、カバーシート６のシール用コーティング層に対して、非常に均一な温度分布を実現させ、シート速度が高速である場合にもシーラーローラーの温度を２００℃未満とすることができる。そのため、カバーシート６には、温度の影響を受けやすい印刷インクを用いることができる。冷却可能な加熱ケーシング１１が接続しており、シーラーローラーの温度を低減することができるので、オペレーターないし取扱者にとっては、カバーシート６及び成形シート６の接合に対する高度の信頼性が与えられる。
実施例の装置についての側方からの模式図である。閉め切り板によって加熱ケーシングの照射小室が閉じられた際の様子を示す。 照射小室が開かれた際の様子を示す、図１に対応する模式図である。 反射器によって加熱ケーシングの照射小室が閉じられた際の様子を示す、図１に対応する模式図である。
符号の説明
１ シール装置 ２ 第１の帯状包装材 ３ 第２の帯状包装材
４ 成形シート（第１の帯状包装材２） ５ 成形シート４のカップ部
６ カバーシート（第２の帯状包装材３） ７ 送りローラー
８ 加熱可能なシーラーローラー １０ 予備加熱器
１１ 加熱ケーシング １２ 照射小室 １３ 近赤外線照射器
１４ 通気開口 １５ センサー １６ 閉め切り板
１７ 反射器 １８ 締め付け器 １９ シリンダー軸

Claims (20)

  1. カバーシート(６)またはその他のシートである第１の帯状包装材(２)を、製品を詰め込んだ複数のカップ部(５)を有する成形シート(４)またはその他のシート材としての第２の帯状包装材(３)に、密封状態をなすべく接合するためのシール装置であって、
    送りローラー(７)、及び、加熱可能なシーラーローラー(８)を備え、シールを行うべくこれらの間を第１の帯状包装材(２)及び第２の帯状包装材(３)が通過するように案内され、
    第１の帯状包装材(２)を加熱するための予備加熱器(１０)が、シーラーローラー(８)の上流に備えられるシール装置において、
    予備加熱器(１０)は、電磁波を送り出す照射線発生源を備え、この照射線発生源が、加熱ケーシング(１１)の照射小室(１２)に配置され、第１の帯状包装材(２)がこの照射小室(１２)の近傍を通るように案内され、
    照射小室(１２)には雰囲気を監視するためのセンサー(１５)が割り当てられ、
    センサー信号にしたがって照射小室(１２)を閉めることができることを特徴とするシール装置。
  2. 第１の帯状包装材(２)が、そのシール面を向けて、照射小室(１２)の近傍を通過することを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
  3. 照射小室(１２)は、第１の帯状包装材(２)と加熱ケーシング(１１)との間に配置された閉め切り板(１６)により閉め切り可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のシール装置。
  4. 閉め切り板(１６)が、照射小室(１２)の前方へと、第１の帯状包装材(２)の送り方向に沿った方向に位置・姿勢をシフト可能であることを特徴とする請求項３に記載のシール装置。
  5. 照射小室(１２)は、第１の帯状包装材(２)における照射小室(１２)とは逆側に配置された反射器(６)により閉め切り可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシール装置。
  6. 反射器(１７)が、照射小室(１２)の前方へと、第１の帯状包装材(２)の平面に垂直な方向に位置・姿勢をシフト可能であることを特徴とする請求項５に記載のシール装置。
  7. 反射器(１７)に冷却器が割り当てられていることを特徴とする請求項６に記載のシール装置。
  8. 第１の帯状包装材(２)が、加熱ケーシング(１１)により、反射器(１７)の側へと傾斜して案内されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のシール装置。
  9. 加熱ケーシング(１１)が、第１の帯状包装材(２)の送り方向と平行に、傾斜して配置されていることを特徴とする請求項８に記載のシール装置。
  10. 傾斜の角度が、１５°と４５°の間の値をとることを特徴とする請求項８または９に記載のシール装置。
  11. 照射小室(１２)の上流側にて、加熱ケーシング(１１)には、解除可能な締め付け器(１８)が、第１の帯状包装材(２)を固定するために割り当てられていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のシール装置。
  12. センサー(１５)が、少なくとも通気開口(１４)を通じて、照射小室(１２)に接続していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のシール装置。
  13. 通気開口(１４)が、シール面からの蒸気を吸い出すための減圧雰囲気発生源に接続していることを特徴とする請求項１２に記載のシール装置。
  14. 温度計(２０)が照射小室(１２)の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のシール装置。
  15. 温度計(２０)及びセンサー(１５)が、照射線発生源をコントロールするための一つの制御系に、構成要素として組み込まれていることを特徴とする請求項１４に記載のシール装置。
  16. 閉め切り板(１６)及び反射器(１７)の少なくとも一方が、照射線発生源をコントロールするための一つの制御系に、構成要素として組み込まれていることを特徴とする請求項１４に記載のシール装置。
  17. 閉め切り板(１６)、反射器(１７)及び締め付け器(１８)の全部、いずれか、または任意の組み合わせが、圧力媒体により作動するシリンダー軸(１９)により位置・姿勢をシフト可能であることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載のシール装置。
  18. 加熱ケーシング(１１)が冷却装置に熱的に接続していることを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のシール装置。
  19. 送りローラー(７)が冷却装置に熱的に接続していることを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載のシール装置。
  20. 照射線発生源が近赤外線照射器(１３)からなることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載のシール装置。
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