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

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
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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