JP4537208B2 - 煎出製品用のフィルタバッグを作製する機械装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、紅茶(tea)、カモミール茶(camomile)などの煎出製品(infusion product)用のフィルタバッグ（filter bag）を作製する機械装置および方法に関する。

特に本発明は、本発明の範囲を限定することなく本明細書で言及される四面体状もしくはピラミッド状などのフィルタバッグの如き立体形状（three-dimensional shape）のフィルタバッグであって結び紐(tie string)により引揚げ用タグ(pick-up tag)が接続されたフィルタバッグの製造方法に適用される。

現在、タグおよび結び紐を備えた立体的フィルタバッグは、煎出製品の装填物が載置される濾紙（filter paper）の平坦なウェブ(flat web)から作製されるのが通常である。その場合に濾紙は、煎出製品の装填物のまわりに折畳まれて長手方向にシールされることで、煎出製品の装填物を囲繞する連続的な管を形成する。

次に、この管は一定間隔毎に交差方向にシールされて、シール箇所にて交差方向に切断されることで、個々のフィルタバッグが形成される。

通常、この方法においては、タグおよび結び紐は、連続する管が完全に形成された後、即ちその内側に製品の装填物が載置されて交差方向のシールが為された後に装着される。

タグおよび結び紐は、上に述べた方法を具現するフィルタバッグ作製機の一部を構成する操作ステーションに配置されたヒートシーラ(heat sealer)により装着される。これらのシーラ（sealer）は、それらの複雑で嵩張る駆動機構に起因する本来的な欠点を有する。

シーラの複雑さおよび嵩高いサイズは、多数のシーラが必要とされるという事実だけでなく、特に各シーラが、フィルタバッグが形成された後にこれらのフィルタバッグのまわりのスペースで作動されなければならないという事実にも起因する。

本発明の目的は、上に述べた欠点を克服するフィルタバッグを作製する機械装置を提供することである。

本発明の別の目的は、シーラ駆動機構が簡素でコンパクトな構造を呈するという煎出製品用フィルタバッグを作製する機械装置を提供することで上に述べたの欠点を克服することである。

故に本発明は、タグと、このタグをフィルタバッグに接続する結び紐とが装着された濾紙の平坦なウェブから作製される煎出製品用フィルタバッグを作製する機械装置において、当該コンベヤ手段により画成される第1経路の少なくとも一部に沿い濾紙の平坦なウェブを供給するコンベヤ手段と、コンベヤに対して第1経路に沿う動作を与える第1駆動手段と、濾紙の平坦なウェブを第1経路に供給する第1ステーションと、一連のタグを第1経路に供給する第2ステーションと、結び紐を第1経路に供給する第3ステーションと、所定パターンに従い結び紐を第1経路上に配置する第4ステーションと、第1経路に臨むシール手段であって、このパターンに従い配置された結び紐とタグとを、シールすることで、相互に対して且つ濾紙の平坦なウェブに対して取付けるべくデザインされたシール手段と、シール位置に対して接近かつ離間する所定動作をシール手段に与える第2駆動手段と、第1および第2駆動手段により共有された動作供給源と、タグおよび結び紐が既に装着された濾紙の平坦なウェブからフィルタバッグを形成する手段と、を備えることを特徴とする機械装置を提供する。

本発明はまた、タグと、このタグをフィルタバッグに接続する結び紐とが装着された濾紙の平坦なウェブから作製される煎出製品用フィルタバッグを作製する方法において、第1所定経路に沿い濾紙の平坦なウェブを搬送する段階と、一連のタグを第1経路に対して供給する段階と、結び紐を第1経路に対して供給する段階と、所定パターンに従い結び紐を第1経路上に配置する段階と、このパターンに従い配置された結び紐とタグとを、シールすることで、相互に対して且つ濾紙の平坦なウェブに対して取付ける段階と、タグおよび結び紐が既に装着された濾紙の平坦なウェブからフィルタバッグを形成する段階と、を備えることを特徴とする方法を提供する。

本発明の利点は、フィルタバッグ作製機の好適な非限定的実施例を示す添付図面を参照して例示的に提供される以下の詳細な説明から更に明らかとなろう。

図１を参照すると参照番号１は紅茶、カモミール茶などの煎出製品をパッケージ化する機械装置の全体を表し、そのフレーム2の中央部分上には四面体状もしくはピラミッド形状のフィルタバッグ4を作製する作動ユニット3が取付けられる。

図６および図７に示された如く各フィルタバッグ4は、濾紙の平坦なウェブ5から作製されると共に、タグ6と、このタグ6をフィルタバッグ4に接続する結び紐7とが装着されている。

図１に示された如くウェブ5および結び紐7は夫々、両者ともにフレーム2上に回転可能に取付けられた、軸心9が水平であるロール（roll）8と軸心11が垂直であるスプール（spool）10とから巻出される。一方、各タグ6は、軸心14が軸心9に平行なロール13であってロール8の上方にてフレーム2に回転可能に取付けられたロール13から巻出されるテープ12を横断方向に切断することで作製される。

図１乃至図５に示された如くユニット3は、軸心17が軸心9に平行である駆動シャフト16上に同軸的に取付けられた回転コンベヤ・ドラム（revolving conveyor drum）15を備える。

ドラム15およびシャフト16は、シャフト16が接続された動作供給源18であって、シャフトと一体的に回転する動作供給源18により、図２および図３の反時計方向Vにおいて軸心17のまわりで対称的に回転される。

動作供給源18は、図４においてブロックとして概略的に示されたモータ19の出力シャフトにより画成される。

図３および図２に更に詳細に示される如くドラム15の側方は、搬送経路Pを画成する実質的に円筒状の周囲表面20により境界決定されるが、回転の方向Vに従い上流から下流に向かう方向において、搬送経路Pに沿っては以下の要素が配置される：経路Pに対して一連のタグ6を供給するステーション21；経路Pに対して結び紐7を供給するステーション22；結び紐7を所定パターンで経路P上に配置するステーション23；周囲表面20に臨む第1シーラ24；平坦な濾紙ウェブ5を経路Pに供給するステーション25；および、周囲表面20に臨む３つ以上の一群のシーラ24であって、タグ6および結び紐7を周囲表面20とウェブ5自体との間に載置しながら、ウェブ5が搬送される経路Pの区画Tに沿い分布された一群のシーラ24。

各シーラ24は超音波シール区画または代替的に加熱シール区画もしくはレーザ・シール区画を有し、且つ、各シーラは、経路Pに沿い各シーラ24のシール区画が配置される作用的シール位置（operational sealing position）までの／からの実質的に同一で同時的かつ同期的な運動を各シーラに与える共有駆動デバイス（shared drive device）27により起動される。

タグ6を供給するステーション21は、テープ12を供給して横断方向に切断するデバイス21aであって、テープ12を切断した後、ドラム15の周囲表面20のまわりにて経路Pに沿い均一に分布された夫々の吸引部分20aに対してタグ6を移送するデバイス21aを有する。

デバイス21aは、ドラム15の回転の速度に対して同期速度にて、タグ6を夫々の部分20aに移送する。

デバイス21a、ならびに、部分20aに対して吸引が加えられる方法は当業者に知られており、更なる説明を要しない。

ステーション23は、厳密には本発明の一部を構成しない既知の形式の紐載置デバイス23aを有する。

デバイス23aは、周囲表面20に形成された夫々の孔を介して周期的に突出する複数のピン28(図２)と協働して上に述べたパターンを形成する。

図７には、周囲表面20上におけるピン28の位置、および、結び紐パターンの形態が示される。

図３および図５に示された如く第1シーラ24は、経路Pに臨むツイン・シール・ヘッド29であって、上に述べたパターンに従い配置された結び紐7を、図７に示された２つの箇所30および31にてタグ6に取付けるツイン・シール・ヘッド29を有する一方、他の群26のシーラ24の各々は、同様に経路Pに臨む１つのみのシール・ヘッド32であって、上に述べたパターンに従い配置された結び紐7と各タグ6とを、図７に示された３つの箇所33、34および35にて濾紙の平坦なウェブ5に取付ける１つのみのシール・ヘッド32を有する。

４つのシーラ24の同時的な動作は、結び紐載置デバイス23aと各ピン28との協働作用と連携調整されると共に、ウェブ5が折畳まれてフィルタバッグ4を形成するという操作の全てに対して先行する。

シーラ24の駆動デバイス27は、カムシャフト36(図２)を備える。カムシャフト36は、中央水平軸心37を有すると共に、動作供給源18に対しても接続される。より詳細には図５に示された如く、軸心37はシャフト16の軸心17と平行であり、シャフト16はシャフト36に隣接して位置される。

シャフト36はシャフト16に対して運動学的に連結され、より詳細には、軸心17のまわりにおけるシャフト16の回転と同期関係で自身の軸心37のまわりで回転する如き様式で、ベルト38を介して動作供給源18に運動学的に連結される。

駆動デバイス27は更に、シャフト36と４つのシーラ24との間に位置された伝達要素39を備える。

図３において、全てのシーラ24により共有された伝達要素39は各シーラ24に対し、シャフト36により駆動される四本バー・リンク機構（four-bar linkage）40であって、経路Pと実質的に一致するシール区画Sと経路Pの外側に延在する戻り区画Rとを含む夫々の閉鎖経路Cに沿い第1シーラ24のツイン・ヘッド29と他の群26のシーラ24の単一のヘッド32とを移動させる四本バー・リンク機構40を備える。各経路Cは、全てが実質的に同一である。

図３および図５に示された如く四本バー・リンク機構40の各々は、夫々のシーラ24を担持する第1リンク・ロッド41と、第2リンク・ロッド42と、２つのクランク43、44とを備えるが、それらの全ては、平面的動作を与えるべく軸心17および37に平行な軸心を有する３つの円筒状ヒンジ45によりチェーン状様式（chain-like fashion）にて、相互に対して連結される。

より詳細にはクランク43は、一端にては、第1ヒンジ45を介して第1リンク・ロッド41の第1端部46に回転可能に連結され、且つ、他端にては、シャフト16に対して共軸的かつ回転可能に連結された伝達要素39のスリーブ47により支持される。

クランク44は、一端にては、第2ヒンジ45を介して第2リンク・ロッド42の第1端部48に対して回転可能に連結され、且つ、他端にては、シャフト16に対して共軸的かつ回転可能に連結された伝達要素39のスリーブ49により支持される。

第1リンク・ロッド41および第2リンク・ロッド42は、上に述べた第1端部46、48の逆側の夫々の第2端部50、51にて第3ヒンジ45を介して相互に対して枢着される。

スリーブ49は、シャフト16とスリーブ49との間に位置されたスリーブ47であってスリーブ49とシャフト16とに対して共軸的かつ回転可能に連結されたスリーブ47を介して、シャフト16に共軸的かつ回転可能に連結される。

スリーブ47、49は夫々、ファン状（fan-like）の形態で径方向に４つのクランク43および４つのクランク44を、ドラム15に接近して周縁的に位置された夫々の第1クラウン・ホィール（crown wheels）47a、49aに沿って支持する。この様にして各クランク43は、以下において更に詳細に記述される如く、軸心17のまわりで回転可能であると共にシャフト36の駆動作用のもとで軸心17のまわりを同時に揺動する。

同様に各クランク44は、軸心17のまわりで回転可能であり、且つ、シャフト36の駆動作用のもとで各クランク43から独立して軸心17のまわりで同時に揺動する。

図５に示された如くスリーブ47、49は、対応する第1クラウン・ホィール47a、49aに対して共軸的に逆側の側部上に位置された第2周縁クラウン・ホィール47b、49bに沿い、夫々のアーム52および53を径方向に支持する。

アーム52は、分岐形状（fork-shaped）とされた径方向端部54であってシャフト36上の夫々のカム57、58に連結された２つの従動ローラ55、56を支持する径方向端部54を有する。より詳細には、対応する四本バー・リンク機構40により支持かつ駆動されるシーラ24の全てが方向Vに同時に移動される如き様式で、シャフト36が回転するにつれてローラ55およびカム57は協働して作動する一方、各シーラ24が方向Vの逆方向へと同時に移動される如き様式で、シャフト36が回転するにつれてローラ56およびカム58は協働して作動する。

アーム53は、分岐形状とされた径方向端部59であって、シャフト36上の夫々のカム62、63に連結された２つの従動ローラ60、61を支持する径方向端部59を有する。

より詳細には、対応する四本バー・リンク機構40により支持かつ駆動されるシーラ24の全てが周囲表面20に向けて同時に移動される如き様式で、シャフト36が回転するにつれてローラ60およびカム62は協働して作動する一方、各シーラ24が周囲表面20から離間すべく同時に移動される如き様式で、シャフト36が回転するにつれてローラ61およびカム63は協働して作動する。

４つのカム57、58、62、63は４つのシーラ24を夫々の経路Cに沿い同時的かつ同期的に移動させ、且つ、これらのカムは、夫々のシール区画Sに沿う各シール・ヘッド29、32の動作が経路Pに沿うドラム15の周囲表面20の動作と同期する如き様式で形状化される。

換言すると各シーラ24は、周囲表面20に向けて漸進的に移動され、次に、シール段階の間においては方向Vにおいて周囲表面20に追随し、最後に、開始位置に戻る区画Rに沿い周囲表面20から漸進的に離間して移動される。

ドラム15の下流にて作動ユニット3は、上に述べた如く且つ図７に示された如くタグ6および結び紐7が既に装着された平坦な濾紙ウェブ5からフィルタバッグ4を形成するステーション64を備える。

ステーション64は、(たとえばホッパなどの)習用の供給ユニット65から煎出製品を受容すると共に、フィルタバッグが形成されたなら、それらを、同様に習用形式であるパッケージ化ユニット66へと移送する。

機械装置1のユニット65および66は本発明の一部を構成しないので、本明細書の範囲外である。

機械装置1の一体的部分を形成するユニット3の作用は上の記述から容易に推察され得ると共に、より詳細には、経路Pに沿い濾紙の平坦なウェブ5を搬送する段階と、一連のタグ6を経路Pに対して供給する段階と、結び紐7を経路Pに対して供給する段階と、上で述べられ定義されたパターンに従い結び紐7を経路P上に配置する段階と、前記パターンに従い配置された結び紐7と、タグ6とを、シールすることで、相互に対して且つ濾紙の平坦なウェブ5に対して取付ける段階と、最後に、タグ6および結び紐7が既に装着された濾紙の平坦なウェブ5からフィルタバッグ4を形成し、すなわち完成する段階と、を備える。

上に述べたパターンに従い配置された結び紐7と、タグ6とを濾紙の平坦なウェブ5に取付ける段階は、ウェブが折畳まれてフィルタバッグ4を実際に形成する以前に実施されることから、引き続くシール操作が簡素化され、特に、シーラ24の駆動デバイス27の操作が簡素化され且つ駆動デバイスは更にコンパクトな構造を有し得ることを理解すべきである。

デバイス27の減少サイズと共に、この簡素化は、このデバイスが、単一の伝達要素39と、ドラム15と同一の供給源18からの駆動動作を受ける単一のカムシャフト36とを介して全てのシーラ24に対して同時的で同期的な動作を提供するという事実に由来している。

この解決策は、上の記載によればその利点が確かに更に明らかであるというピラミッド状フィルタバッグを作製する機械装置に対して特にデザインされてはいるが、本解決策は他の形式のフィルタバッグ作製機に対しても適用され得る。

故に本発明は、他の形式のフィルタバッグ、特に他の形式の立体的フィルタバッグだけでなく、単一もしくは二重のチャンバを備えた実質的に平坦形状の更に馴染みのある習用のフィルタバッグに対しても好適に使用されることで、機械装置の全体寸法の減少を許容すると共にタグおよび結び紐の装着の精度を改善し得る。

記載された発明は、発明概念の範囲から逸脱することなく幾つかの様式で改変かつ適合され得ることは理解されるべきである。更に、本発明の全ての細部は技術的に等価である要素により置き換えられ得る。

部分的に断面とされ且つ幾つかの部分が明瞭化のために切り取られた、本発明に係る煎出製品用フィルタバッグの作製機の概略正面図である。 図１の機械装置の一部を構成する作動ユニットの斜視図である。 図２の作動ユニットの概略正面図である。 部分的に断面とされ且つ幾つかの部分が明瞭化のために切り取られた、図３の作動ユニットの概略側面図である。 部分的に断面とされた、図２乃至図４に示された作動ユニットの別の概略側面図である。 図１の機械装置により作製された四面体状もしくはピラミッド形状のフィルタバッグを示す図である。 図２乃至図５に示されたユニットが作動する様式の概略的な平面展開図である。

Claims (16)

1. タグと、前記タグをフィルタバッグに接続する結び紐とが装着された濾紙の平坦なウェブから作製される煎出製品用フィルタバッグを作製する機械装置において、
   コンベヤ手段により画成される第1経路の少なくとも一部に沿い濾紙の平坦なウェブを供給するコンベヤ手段と、
   前記コンベヤ手段に対して回転動作を与える第1駆動シャフトと、
   一連のタグを前記第1経路に供給するステーションと、
   結び紐を前記第1経路に供給するステーションと、
   所定パターンに従い前記結び紐を前記第1経路上に配置するステーションと、
   前記濾紙の平坦なウェブを前記第1経路に供給するステーションと、
   前記第1経路に臨むシール手段であって、シールすることで、前記パターンに従い配置された前記結び紐を前記タグに取付け、さらに、前記パターンに従い配置された前記結び紐と前記タグとを前記濾紙の平坦なウェブに対して取付けるべくデザインされたシール手段と、
   シール位置に対して接近かつ離間する所定動作を前記シール手段に与える駆動デバイスと、
   前記第1駆動シャフトおよび前記駆動デバイスにより共有された動作供給源と、
   前記タグおよび前記結び紐が既に装着された前記濾紙の平坦なウェブからフィルタバッグを形成するステーションとを備え、
   前記駆動デバイスは、前記共有された動作供給源に接続された第2駆動シャフトと、前記第2駆動シャフトと前記シール手段との間に位置された伝達要素とを備え、
   前記シール手段は、前記第1経路に沿い位置された複数のシーラであって各々が前記第1経路に臨むシール用端部を有する複数のシーラを有し、
   前記伝達要素が前記複数のシーラの全てにより共有され、前記複数のシーラのシール用端部が、夫々のシール用端部に対する閉鎖経路（経路Ｃ）であって前記第１経路の一部に沿ったシール区画（区画Ｓ）と前記第１経路の外側に延在する戻り区画（区画Ｒ）とから形成される夫々の閉鎖経路（経路Ｃ）において同期して移動するようになっている、機械装置。
2. 前記第1および第2駆動シャフトは、相互に平行な第1および第2軸心のまわりで回転する如き様式で相互に対して運動学的に連結される、請求項１に記載の機械装置。
3. 前記コンベヤ手段は、前記第1軸心のまわりで回転すべく前記第1駆動シャフト上に共軸的に取付けられた回転ドラムを有する、請求項１に記載の機械装置。
4. 前記第2駆動シャフトはカムシャフトである、請求項１に記載の機械装置。
5. 前記伝達要素は前記シーラの全てにより共有されると共に、前記伝達要素は各シーラに対し、前記カムシャフトにより駆動される四本バー・リンク機構であって前記閉鎖経路の夫々に沿い夫々のシール用端部を移動させる四本バー・リンク機構を備える、請求項４に記載の機械装置。
6. 各前記閉鎖経路は実質的に同一であり、
   夫々の前記閉鎖経路に沿う前記シール用端部の動作は前記シーラの全ての同時的かつ同期的な運動により画成され、且つ、
   夫々の前記シール区画に沿う前記シール用端部の動作は前記第1経路に沿う前記コンベヤ手段の動作に追随する、請求項５に記載の機械装置。
7. 前記四本バー・リンク機構は、夫々の前記シーラを担持する第1リンク・ロッドと、第2リンク・ロッドと、２つのクランクとを有し、
   前記第1クランクは、前記カムシャフトの駆動作用のもとで前記第1軸心のまわりで揺動する如き様式で、一端にては前記第1リンク・ロッドの第1端部に回転可能に連結され且つ他端にては前記第1軸心のまわりに回転可能に取付けられ、
   前記第2クランクは、前記カムシャフトの駆動作用のもとで前記第1軸心のまわりで揺動する如き様式で、一端にては前記第2リンク・ロッドの第1端部に回転可能に連結され且つ他端にては前記第1軸心のまわりに回転可能に取付けられ、
   前記第1および第2リンク・ロッドは、夫々の第1端部の逆側の第2端部にて相互に対して枢着される、請求項５に記載の機械装置。
8. 前記伝達要素は前記第1駆動シャフトに対して共軸的かつ回転可能に連結された第1スリーブを備え、
   前記第1スリーブは、前記第1リンク・ロッドと対向する側部であって前記第1スリーブの第1周縁クラウン・ホィールに沿う側部上に前記第1クランクを担持する、請求項７に記載の機械装置。
9. 前記伝達要素は、前記第1スリーブの第2周縁クラウン・ホィールに沿い前記第1スリーブ上に取付けられた第1アームであって、前記第1スリーブから径方向に延在する第1アームを有し、
   前記第1アームは、前記カムシャフト上の夫々のカムに連結された少なくとも一つの従動ローラを担持する径方向端部を有する、請求項８に記載の機械装置。
10. 前記第1アームの前記径方向端部は分岐形状とされ、且つ、前記径方向端部は前記カムシャフト上の夫々のカムに各々が連結された２つの従動ローラを担持する、請求項９記載の機械装置。
11. 前記伝達要素は、前記第1駆動シャフトに共軸的かつ回転可能に連結された第2スリーブを有し、
    前記第2スリーブは前記第2リンク・ロッドと対向する側部であって前記第2スリーブの第1周縁クラウン・ホィールに沿う側部上に第2クランクを担持する、請求項８に記載の機械装置。
12. 前記第2スリーブは前記第1スリーブを介して前記第1駆動シャフトに共軸的かつ回転可能に連結され、
    前記第1スリーブは、前記第1駆動シャフトと前記第2スリーブとの間に位置され、且つ、前記第2スリーブに対して共軸的かつ回転可能に連結される、請求項１１に記載の機械装置。
13. 前記伝達要素は、前記第2スリーブの第2周縁クラウン・ホィールに沿い前記第2スリーブにより担持された第2アームであって、前記第2スリーブから径方向に延在する第2アームを有し、
    前記第2アームは、前記カムシャフト上の夫々のカムに連結された少なくとも一つの従動ローラを担持する径方向端部を有する、請求項１１に記載の機械装置。
14. 前記第2アームの前記径方向端部は分岐形状とされ、且つ、前記径方向端部は前記カムシャフト上の夫々のカムに各々が連結された２つの従動ローラを担持する、請求項１３に記載の機械装置。
15. 前記シーラは各々が加熱シール区画を有する、請求項５に記載の機械装置。
16. 前記シーラは各々が超音波シール区画を有する、請求項５に記載の機械装置。

Images