JP4199469B2 - 食品包装機械内でウェブ包装材料を加工するユニットおよびウェブ包装材料の割出し方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品包装機械内でウェブ(紙匹)包装材料を加工するための、ユニット(装置)に関する。
【0002】
【従来の技術】
果実ジュース、低温殺菌またはUHT(超高温加工済み)牛乳、ワイン、トマトソースなど注出可能な食品は、滅菌した包装材料から作った包装容器に入れて販売されている。
【0003】
この包装容器の典型的な例は、テトラ・ブリック・アセプチック(TetraBrik Aseptic(登録商標))として知られる、液状または注出可能な食品用の平行六面体包装容器であり、積層したウェブ包装材料を折り曲げ、かつ封止して形成する。積層包装材料は、両面が例えばポリエチレンなどの熱可塑性樹脂で覆われた、例えば紙などの繊維材料層を含む。無菌包装の場合、包装容器内で最終的に食品に接触する包装材料の側面もまたアルミニウムシートなどの遮断材料層を有し、順に熱可塑性材料層で覆っている。
【0004】
周知のように、このような包装容器は全自動包装機械によって製造しており、連続したチューブをウェブ包装材料から形成する。
【0005】
さらに具体的には、包装材料のウェブは滅菌され、次いで形成ユニットに送られて長手方向に折り曲げられ、封止されてチューブを形成する。次いで、このチューブは、滅菌または滅菌加工した食品で充填され、一対の押さえ具(jaws)で封止し、次いで等間隔に横断する帯部で切断してピローパック(pillow packs)を形成し、引き続き機械的に折り曲げて、例えば平行六面体の最終包装容器を形成する。
【0006】
ウェブ材料は、形成ユニットの上流で、補助加工を行う加工ユニットを通して送ってもよい。例えば、包装容器を、スクリューキャップ、ヒンジキャップまたはプルタブなどの開封装置を装備するように作る場合、前述の補助加工は、ウェブ材料の選定した位置に孔を設けるためのパンチ加工、そしてその孔への開封装置の取り付けを含むことができる。開封装置は、例えばWO 98/18608に記載されているように、開封装置を孔に直接射出成形によって取り付けてもよく、これに代えて開封装置はウェブ包装材料に接着または熱溶着してもよい。
【0007】
周知の機械では、ウェブ材料は、ウェブ材上の位置指標を検出する光学センサが生成した位置信号に応じて制御されるサーボモータ駆動の送りローラを含む割出しシステムによって、加工ユニットを介してステップ(段階)送りで送られる。この位置指標は通常、バーコードなどの印刷パターンであり、1個の包装を製造するために必要なウェブ材の長さに等しく、したがって包装材料の設計および孔間ピッチの反復長に対応する所与のピッチでウェブ材に沿って繰り返される。
【0008】
成形ステーションでのウェブ材の停止時間は、成形機具を開く前にプラスチック材料が冷えて固化しなければならないので、所与の閾値以下にすることはできない。この要件に従いながら、しかし同時に高い生産スピードを達成するために、ウェブ材料に開封装置を直接成形する周知の成形ステーションは、一般的に複数の成形装置(典型的には3つ)を含み、これら成形装置はウェブ材の給送路に沿って1反復長の間隔で配置して並行作動し、ウェブ材の停止毎に複数の開封装置を成形する。ウェブ包装材料は、各送りステップ毎に、成形機具の数と等しい反復長数だけ前進する。
【0009】
この構成は、1リットル包装容器など、反復長が180〜200mm以上の比較的大きな包装容器を製造するときには十分満足できるものであるが、成形ユニットの寸法を一定の限界以下には小さくできないので、より小さな包装容器に使用することはできない。その結果、いわゆる「1人前包装」(portion package)などの小さな包装は、通常、成形した開封装置がない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前述の問題の無い、ウェブ包装材料を加工するユニットを提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この目的は、食品包装機械のウェブ包装材料を加工するユニットであって、ウェブ包装材料が所与の反復長で周期的に繰り返される特徴を有し、このユニットが、ウェブ包装材料を給送路に沿ってステップ送りする送り制御手段と、この給送路に沿って隔置した、ウェブ包装材料の各停止中に並行して該ウェブ包装材料に同一の作業を行うようになった少なくとも第1の加工装置とを含むユニットにおいて、加工装置が、1よりも大きい第2の反復長数と等しい距離だけ隔置されており、送り制御手段がウェブ包装材料を反復送りサイクルに従ってステップ送りする手段を含み、各送りサイクルが複数の送りステップによって定められ、その送りサイクルではウェブ包装材料が第1の数と第2の数を乗じた数よりも小さい反復長に等しい送り長さだけ進められることを特徴とするユニットによって達成される。
【0012】
本発明はさらに食品包装機械のウェブ包装材料加工ユニット中にウェブ包装材料を割出しする方法に関し、このウェブ包装材料は所与の反復長で周期的に繰り返される特徴を有し、この加工ユニットはウェブ包装材料の給送路に沿って1よりも多い第2の反復長数と等しい間隔で配置した、少なくとも第1の数の加工装置を含み、ウェブ包装材料の各停止中に該ウェブ包装材料に並行して同一作業を行うようにされ、この方法は、繰り返される送りサイクルに従ってウェブ包装材料を送るステップを含み、各送りサイクルは複数の送りステップによって定められ、その送りサイクルではウェブ包装材料が第1の数と第2の数を乗じた数よりも小さい反復長に等しい送り長さ進められる。
【0013】
本発明の3つの好ましい実施形態を、添付した図を参照しながら、制限することのない例として以下に説明する。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1において、数字1は、包装材料のウェブ材2から連続チューブを形成する包装機械(図示されていない)の一部を構成する加工ユニット全体を表している。ウェブ材2は、給送路Pに沿ってユニット1を通して送られ、バーコードC(図6)を含む印刷パターンまたは模様を利便的に備えており、これは包装1個の製作に用いる包装材料の長さに相当するピッチまたは反復長Rで周期的に繰り返される。
【0015】
ユニット1は、給送路Pの第1の垂直部分P1に沿って互いに間隔を置いて配置した複数のパンチ機具3a、3b、3cを利便的に備えるパンチステーション3を含む。包装材料ウェブ材2は、パンチステーション3で打ち抜かれ、等間隔の開口または孔4を作る。
【0016】
さらにまた、ユニット1は成形ステーション5を含み、このステーションはパンチ機具3a、3b、3cの数量に等しい数の成形機具5a、5b、5cを含む。給送路Pの水平部分P2に沿ってパンチステーション3の下流に配置した成形ステーション5において、プラスチック材料開封装置6がウェブ2上の孔4に射出成形される。複数、例えば3個の射出型5a、5b、5cは互いに「並行して」使用され、ウェブ材2が成形ステーション5に十分長い時間停止して射出成形を遂行し、プラスチック材料を固化させ、なおかつ高い生産速度が達成できる。
【0017】
数字7はウェブ材2をユニット1に沿ってステップ送りするための割出しシステム全体を表す。
【0018】
割出しシステム7は、ウェブ材2の両側で協動する一対の搬入ローラ8、9を含み、第1のサーボモータ10で駆動される。さらに詳細には、サーボモータ10は、例えば歯付きベルト伝動などの第1の同期伝動装置11によって駆動ローラ8を駆動する。ローラ9はウェブ材2をローラ8に押圧する。搬入ローラ8、9は、給送路Pに沿ってパンチステーション3の上流に配置している。
【0019】
サーボモータ10は、ウェブ材2を割出しするために制御ユニット14によって制御され、このユニットは、第1のパンチ機具3aの近傍に配置した光学読み取り機15からの第1の入力信号S1を受信する。
【0020】
割出しシステム7はまた、ウェブ材給送路Pに沿ってステーション3の下流に配置した一対の搬出ローラ16,17を含む。搬出ローラ16,17は、ウェブ材2の両側で協動し、第2のサーボモータ18によって駆動する。サーボモータ18は、例えば歯付きベルト伝動などの第2の同期伝動装置19によって駆動ローラ16を駆動する。ローラ17は、ウェブ材2をローラ16に押圧する。サーボモータ18は制御ユニット14により制御され、同ユニットは、成形ステーション5の近傍、例えば第1の成形機具5aの直ぐ上流に配置した光学センサ20からの第2の入力信号S2を受信する。センサ20は、パンチステーション3で作られた孔4の位置を利便的に検出し、サーボモータ18はセンサ20の読み取りに応じて制御ユニット14によって停止させられ、孔4を成形ステーション5のそれぞれの成形空洞内に正確に位置決めする。
【0021】
したがって、ウェブ材2は、パンチステーション3などの第1のステーションにおいてはウェブの第1の割出しコード、すなわち事前に印刷されたバーコードCの位置に応じて、そして、成形ステーション5などの第2のステーションにおいては第2の割出しコード、例えばパンチステーション3で作られた孔4の位置に応じて、両ステーションで独立に割出しされる。
【0022】
ウェブ材2を搬入ローラ8,9および搬出ローラ16,17で独立して割出しする結果、搬入するウェブ材と搬出するウェブ材の間に相違が出てくるであろう。この相違は、パンチステーション3と成形ステーション5の間に給送路Pに沿って挿入したテンショナ21によって吸収される。図1に概略図を示す。本発明によれば、パンチ機具3a、3b、3cおよび成形機具5a、5b、5cは、互いに距離D、すなわちウェブ材の反復長Rの倍数、例えば2倍の間隔で配置する。
【0023】
ウェブ材送りは、5Rに等しい第1の送りステップ、すなわちウェブ材Rの反復長の5倍長と、そして反復長Rに等しい第2の送りステップとをそれぞれ含む反復送りサイクルによって制御される。
【0024】
図2は、パンチステーション3および成形ステーション5において、運転開始から定常状態に達するまでの或る送りサイクル中に行う、パンチおよび成形動作を示す図である。孔4は「X」によって表し、開封装置6は「O」によって表している。
【0025】
開始時には、2つのサーボモータ10、18は、バーコードCが検出されるまでゆっくりウェブ材2を動かし、次いでウェブ2が孔開けのための正しい位置に来るようにサーボモータ10、18は制御される。第1の3つの孔4がそれぞれパンチ機具3a、3b、3cによって開けられ、次いでウェブ材2が1反復長進み、すなわち1R割出しされ、それから一連の第2の孔4が3個開けられ、このようにして第1の3個の孔4と共にウェブ上に連続した6個の孔の列を形成する。その後、ウェブ2は5R割出しされ、3個の孔4が開けられ、次いでウェブ材2を1R割出しし、3個の孔4を開ける。次の5R送りで、ウェブ材2の既に孔開けした部分は成形ステーション5に到達し、さらに3個の孔がパンチステーション3で開けられ、同時に、3個の開封装置6をそれぞれの成形機具5a、5b、5cによってそれぞれの孔4上に射出成形する。次いでウェブ2は1R割出しされ、3個の孔4が開けられ、さらに3個の開封装置6を、既に開封装置6が成形された位置の中間に成形する。
【0026】
本発明のこの実施形態による割出し方法は、上で説明したように、第1の送りステップでウェブ材2がL1=5R進み、第2の送りステップでウェブ材2がL2=1R進む、各送りステップからなる継続送りサイクルを含む。
【0027】
この送りサイクルは無限に反復してもよく、定常状態において、ウェブ包装材料2の反復長に等しい相対距離またはピッチRで、途切れなく継続する開封装置6を生産する。
【0028】
図3は、互いにD=3Rの間隔で配置した5つのパンチ機具3a、3b、3c、3d、3eを含むパンチステーション3において、また、互いにD=3Rの間隔で配置した5つの成形機具5a、5b、5c、5d、5eを有する成形ステーション5において、運転開始から定常状態に達するまでの或る送りサイクル中に実行する、パンチおよび成形動作を示す図である。ここでも、孔4は「X」によって表し、開封装置6は「O」によって表している。
【0029】
開始は、必要な変更を加えれば、前の例に類似している。パンチステーション3は直ちに作動開始するが、5は、始めはウェブ材2の既に孔開した部分が到達するまでは空運転する。開始時には、送りシーケンスは1R、1R、13R、1R、1Rであり、1反復長の間隔で孔4の連続した列を作り、最初に作られた孔4は最初の成形ユニット5aの1反復長前に位置する(図3のダイヤグラムのライン6を参照)。次の13R送りステップによってウェブ材2の孔開した部分は成形ステーション5に送られ、列の最初の孔4が成形機具5eの位置にある。さらに5個の孔4が開けられると同時に5個の開封装置6を成形する。さらに2回、1R送りステップを行って送りサイクルが完了する。これによってそれぞれの孔4上に成形した開封装置の連続する列を作る。
【0030】
本発明の第2の実施形態による割出し方法は、上で説明したように、第1の送りステップでウェブ材2がL1=13R進み、第2の送りステップでウェブ材2がL2=1R進み、第3の送りステップでウェブ材2がL3=1R進む、各送りステップからなる継続した送りサイクルを含む。
【0031】
この送りサイクルは無限に反復してもよく、定常状態において、ウェブ包装材料2の反復長に等しい相対距離またはピッチRで、途切れなく継続する開封装置6を生産する。
【0032】
図4は、本発明の他の実施形態による、D=3R、すなわち反復長Rの3倍の間隔で配置した3つの成形機具5a、5b、5cを含む成形ステーション5の送りサイクルを図式で示している。
【0033】
パンチユニット3は示していないが、成形ユニット5と同数の機具および同じ間隔を有すべきであり、送りサイクルも以下の説明と同様である。
【0034】
図の異なったラインを比較すれば明らかなように、可能な送りシーケンスはウェブ包装材料を2R、2R、2Rの送り長さで進めることである。3回の送りステップの後、送りサイクルは完了し、定常状態では、先に成形した開封装置6の間の全ての「ギャップ」が埋められる。
【0035】
「定常状態において」という表現は、図5および6で明らかなように、さらに複雑な割出しパターンでは生産の最初にいくつかの「ギャップ」が生じ、これに関連した包装は廃棄しなければならないが、送りサイクルの後は生産が定常状態に達することを考慮してここでは使用している。
【0036】
図2、3および図4の送りサイクルを比較すれば、定常状態において「全てのギャップを埋める」ために必要な送りステップ数、すなわち、送りサイクルを構成する送りステップ数は、2つの連続したパンチまたは成形機具の間の間隔を構成する反復長の数kに等しいことが判る。他の性質は、完結するサイクルの総送り長さLは第1の場合(5R+R)では6Rであり、第2の場合(13R+R+R)では15R、第3の場合(2R+2R+5R)では9Rであることである。すなわち、機具の数n(それぞれ3、5、3)に前に定義したk(第1の場合は2、第2および第3の場合は3)を乗じた数に等しい。結局、最終的に考慮すべき性質は、2つの継続する成形動作がウェブ材の同一の位置で行われないように、各個々の送りステップに応じた反復長の数L1、L2、・・Lkが前に定義した数kで割り切れてはならないことである。
【0037】
これらの法則は、もっと複雑なシーケンス、例えば図5に表しているような、5つの成形機具5a、5b、・・5e(n=5)を、3反復長の間隔(k=3)で使用する場合にも適用される。送りサイクルを構成する送りステップの数は3であり、送り長さL1、L2、L3は3の倍数であってはならず、次の式と連携している。
L1+L2+L3=n・k=15
【0038】
図3を参照した上述の解以外にはL1=4、L2=7、L3=4の解がある。しかし、他の解も可能である。
【0039】
本発明の利点は前述の説明から明らかである。
【0040】
詳細には本発明による割出し方法は、動作機具をウェブ包装材料の反復長の倍数に比例した間隔で配置することができる。したがって、小さな包装を生産する時、すなわち、機具の寸法によって決まる機具中心間の最小距離よりも小さな反復長Rを有するウェブ包装材料を加工する時、成形機具などの比較的大きな機具を必要とする動作が、複数の機具を並行して実行することによって実施できる。
【0041】
しかしながら、特許請求した本発明の範囲から逸脱することなく、ここに述べたユニット1を変更してもよいことは明らかである。
【0042】
詳細には本発明の割出し方法は、1つだけまたは2つ以上の動作ステーションに適用してもよく、また実行する加工動作が異なってもよい。詳細には加工動作が引っ張りタブの組み付けを含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態によるウェブ包装材料加工ユニットの側面の概略図である。
【図2】本発明による図1のユニット内でウェブ包装材料を割出しする方法の継続ステップを示す概略図である。
【図3】本発明によるウェブ包装材料を割出しする第2の方法の継続ステップを示す概略図である。
【図4】本発明による割出しする第3の方法の継続ステップを示す概略図である。
【図5】本発明による割出しする第4の方法の継続ステップを示す概略図である。
【図6】ウェブ包装材料の部分平面図である。
【符号の説明】
1 包装機械の部分を構成する加工ユニット全体
2 ウェブ材料
3 パンチステーション
4 孔
5 成形ステーション
6 開封装置
7 割出しシステム
8 搬入ローラ
9 搬入ローラ
10 サーボモータ
11 同期伝動装置
14 制御ユニット
15 光学読み取り機
16 搬出ローラ
17 搬出ローラ
18 サーボモータ
19 同期伝動装置
20 光学センサ
21 テンショナ
C バーコード
P 給送路
S1、S2 入力信号
R 反復長
Claims (5)
- 食品を包装するための機械内で、ウェブ包装材料(2)を一つの包装の長さに相当する反復長(R)毎に加工するユニット(1)であって、該ユニットが、ウェブ包装材料(2)を給送路(P)に沿ってステップ送りするための送り制御手段と、前記給送路に沿って間隔を置いて配置され、ウェブ包装材料(2)の各停止中に該ウェブ包装材料に並行して同一の加工を行うようになった第1の数(n)の加工装置(3a、3b、3c、3d、3e:5a、5b、5c、5d、5e)とを含み、これら加工装置(3a、3b、3c、3d、3e:5a、5b、5c、5d、5e)が、1よりも大きい第2の数(k)倍の反復長に等しい距離(D)だけ互いに隔置され、前記送り制御手段は、前記加工装置による加工後のウェブ包装材料の送りと、前記加工装置による次の加工のためのウェブ包装材料の停止とを複数回含む送りサイクルを繰り返してウェブ包装材料をステップ送りする手段(14、10、18)を含み、前記送りサイクルにおける送りの回数を前記第2の数(k)に等しく設定し、前記送りサイクルの各送りにおけるウェブ包装材料(2)の送り長さを、少なくとも1つの反復長に等しく、かつ前記第2の数倍の反復長で割り切れない長さに設定し、前記送りサイクルにおけるウェブ包装材料(2)の送り長さを、前記第1の数(n)と第2の数(k)の積に等しい第3の数(L1、・・、Lk)倍の反復長に設定する、ユニット。
- 請求項1に記載のユニットにおいて、前記加工装置が、ウェブ包装材料(2)上に開封装置(6)を成形する成形機具(5a、5b、5c、5d、5e)を含む、ユニット。
- 請求項1または2に記載のユニットにおいて、前記加工装置が、ウェブ包装材料(2)に孔(4)を設けるパンチ機具(3a、3b、3c、3d、3e)を含む、ユニット。
- 請求項1から3のいずれかに記載のユニットにおいて、互いに前記反復長の2倍だけ隔置した3つの加工装置(3a、3b、3c:5a、5b、5c)を含み、前記送りサイクルが、前記反復長の5倍に等しい送り長さの第1の送りと、前記反復長に等しい送り長さの第2の送りとを含む、ユニット。
- 食品を包装するための機械内で、ウェブ包装材料(2)を一つの包装の長さに相当する反復長(R)毎に加工するユニットで該ウェブ包装材料を割出しする方法であって、この加工ユニットが、第1の数(n)の加工装置(3a、3b、3c、3d、3e:5a、5b、5c、5d、5e)を含み、これら加工装置は、1よりも大きい第2の数(k)倍の反復長に等しい距離(D)だけウェブ包装材料(2)の給送路(P)に沿って互いに隔置され、ウェブ包装材料の各停止中に該ウェブ包装材料に並行して同一の作業を行うようになっていて、方法は、前記加工装置による作業後のウェブ包装材料の送りと、前記加工装置による次の作業のためのウェブ包装材料の停止とを複数回含む送りサイクルを繰り返してウェブ包装材料をステップ送りし、前記送りサイクルにおける送りの回数を前記第2の数(k)に等しく設定し、前記送りサイクルの各送りにおけるウェブ包装材料(2)の送り長さを、少なくとも1つの反復長に等しく、かつ前記第2の数倍の反復長で割り切れない長さに設定し、前記送りサイクルにおけるウェブ包装材料(2)の送り長さを、前記第1の数(n)と第2の数(k)の積に等しい第3の数(L1、・・、Lk)倍の反復長に設定する、方法。
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