JP4652557B2 - 注入可能な食品の包装装置用成形・封止ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、注入可能な食品を包装する装置用の成形・封止ユニットに関するものである。
【従来の技術】
注入可能な食品、例えば果汁、ワイン、トマトソース、低温殺菌牛乳、長期保存（UHT）牛乳等を包装する装置において、長手方向に封止されたストリップにより形成された連続的な包装材料の筒から包装体を成形するものが知られている。
包装材料は、ポリエチレン等のヒートシール材料層で両面を被覆された紙材料層から成る多層構成体を有している。例えば長期保存牛乳等の長期保存製品用の無菌包装の場合、包装材料が、例えばアルミニウム箔により形成されたバリヤ材料層を含み、このバリヤ層が、ヒートシールプラスチック材料層に重ねられ、更に食品に接触する可能性のある包装体内面を形成する別のヒートシールプラスチック層で被覆される。
【０００２】
無菌包装体の製造時、包装材料のストリップは、リールから繰出され、無菌チャンバを通過して送られ、無菌チャンバ内では、ストリップが、例えば過酸化水素等の滅菌剤および／または適当な波長と強度の放射線で滅菌され、滅菌剤は、引続いて加熱により蒸発させられる。滅菌済みのストリップは、筒形に折り曲げられ、長手方向に封止され、公知の形式で、長手方向に封止された垂直の連続的な筒が形成される。つまり、包装材料の筒が無菌チャンバの延長部を形成し、注入可能な食品が連続的に充填された後、個々の包装体を製造するために、成形・（横方向に封止する）封止ユニットへ送られる。成形・封止ユニットでは、筒が複数対のジョーの間に掴まれ、横方向に封止されてピロウパック（pillow packs）にされ、次いでこれらピロウパックが、パック間の封止箇所で切断分離される。
【０００３】
より詳しく言えば、ジョーの間で加圧される筒部分は、同時に、ジョーが担持する加熱装置、例えば誘導加熱装置または超音波加熱装置によって横方向に封止される。封止作業が完了すると、カッタが起動され、封止部分の中央に沿って包装材料の筒を切断し、筒の底端部からピロウパックを切り離す。その底端部は横方向に封止されているので、下死点位置に達したジョーは筒の頂部を妨害しないように開くことができる。同時に、正確に同じように操作される別のジョー対が、上死点から下降して、前記の掴み/成形、封止、切断の作業を反復する。
ピロウパックは、次いで最終折りステーションへ送られ、そこで機械式に折り曲げられ、包装体の成形が完了する。
【０００４】
また、公知のユニットは、ジョーの各対ごとに２つの成形フラップを含み、これら成形フラップが、互いに対向配置されて、ジョーにヒンジ結合され、引込み位置すなわち開位置と、前進位置すなわちジョーが接触する閉位置との間を可動であり、ジョーの閉位置では、ジョーの間に、形成すべき包装体の形状または容積を決定する空所を形成する。
公知の一解決策では、成形フラップの閉運動は、装置の構造物に固定されたカムによって制御され、カムは、タブにより担持された各ローラと協働する。
前記の種類の装置は、商業的にも成功し、多年使用した後にもほとんど保守を要しないほど極めて信頼性が高い。
【０００５】
だが、他方、その種の装置には、主に融通性の点で幾つかの欠点がある。
既述の種類の装置は、異なる容積の包装体の製造に使用できるようになっているが、製造すべき包装体を変える場合に、ジョー上の成形フラップや、静止部品（例えばカム）を含めたすべての部品の交換、タブの閉じ運動の調整、及び新しいシステムの調節等の大きな変更が必要になる。変更は、交換部品の製造費の観点から好ましくなく、また装置を長時間停止させることが必要になる点で好ましくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この技術分野では、包装体の寸法の迅速な変更を、装置の大巾な変更なしに可能にする成形・封止ユニットに対する需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は、請求項１に記載されたような成形・封止ユニットを提供する。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一好適実施例を添付図面について説明するが、この実施例は本発明を制限するものではない。
【０００７】
図１〜図３には、低温殺菌牛乳、すなわちUHT牛乳、果汁、ワイン等の注入可能な食品の包装装置用成形・封止ユニットが、全体を符号１で示されている。
より詳しく言えば、ユニット１は、注入可能な食品を内包する無菌封止包装体を製造するためのものである。この包装体は、ヒートシール性シート材料のストリップを長手方向に折り、かつ封止することにより形成され、かつユニット１の上流で食品を充填された包装材料の筒２（図１）から製造される。
【０００８】
筒２は、軸線Ａによって規定される垂直の経路に沿って、周知の形式で供給される。
ユニット１は、軸線Ａを通るユニットの垂直縦中央平面αに関して対称に配置された２つの垂直の案内４を形成する支持構造物３を含み、これら案内４の軸線は、ユニット１と交差する垂直中央平面τ内に位置しており、この結果、軸線Ａは、中央平面αと中央平面τとの交線をなしている。
ユニット１は、各案内４に沿って垂直方向に可動な２つの成形組立体５,５'を、公知の形式で含み、成形組立体５,５'は、筒の横断面を掴んでヒートシールするために、交互に包装材料の筒２に作用する。
【０００９】
２つの成形組立体５,５'は、中央平面αに関し互いに対称であり、図２と図３には一方だけが詳細に示されているが、これについては後述する。これら組立体５,５'は公知なので、本発明に関係のある部品についてのみ説明する。組立体５,５'の対応部品は、どの図面でも同じ符号で示されている。
図２から分かるように、組立体５は、事実上、各案内４に沿って移動するスライダ６と、２つのジョー７とを含み、これらのジョー７は、中央平面τと平行でかつ中央平面τに関し対称な各水平軸線８を中心として底部のところでスライダ６にヒンジ結合され、事実上「本の形式で」開閉するようにされている。
【００１０】
更に詳しく言えば、各ジョー７は、各軸線８を含むジョー作業平面βに沿って延在する、適宜のリブを有する事実上四辺形プレート（図１）形式の主制御体９を含み、この主制御体９が、その底部側近くでスライダ６にヒンジ結合され、中央平面τとは反対方向に主制御体９の面から突出している各制御アーム１０を含んでいる。
ジョー７は、また各支持アーム１１を含み、これらの支持アームが、各ジョー７の各主制御体９の上端に固定され、筒２の両側に位置するように、各軸線８と平行方向に事実上各作業平面βに沿って中央平面αへ向かって延び、中央平面αを超えて突出している。
【００１１】
アーム１１の突出部分は、筒２と相互作用するように設計された各バー形状の封止部材１３,１４（図２）を備え、該封止部材は、例えば、包装材料のアルミニウム層内に電流を発生させ、ジュール効果により熱可塑性層を融解する誘導子と、所要圧力で筒を掴む対応バックアップパッドとで構成されている。
スライダ６の往復動とジョー７の開閉運動とは、公知の形式（説明はしない）で複数対の垂直ロッド（図示せず）により制御され、該垂直ロッドは、また回転カムまたはサーボモータにより制御される。
ジョー７は、各封止部材１３,１４が筒２を掴む閉位置（図１１）と全開位置（図２）との間を可動である。
ジョー７のアーム１１は、各封止部材１３,１４の上方に、各包装体容積制御組立体２０（図４と図５）を備えている。
【００１２】
組立体２０は各成形フラップ２１を含み、各成形フラップ２１は、ジョー７にヒンジ結合され、公知の形式で各半割りシェル部２２を有している。半割りシェル部２２は、前方に開いたＣ字形断面を有し、包装体の形成中、互いに協働して筒２を取囲み、完成した包装体の形状に対応する方形断面に筒２を成形する。
各組立体２０（図４と図５）は、また各アーム１１に剛固に固定された支持部材２３を含み、支持部材２３には、各成形フラップ２１がヒンジ結合されている。更に詳しく言えば、支持部材２３は、各アーム１１に２個のねじ２５により固定された細長のバー形状の連結部２４と、連結部２４の中央部から前方（すなわち中央平面τの方向）かつ下方に突出する付加部２６とを含み、付加部２６の自由端部には、成形フラップ２１を支持するための、中央平面αと直角の水平軸線を有するヒンジピン２７が備えられている。半割りシェル部２２は、その底壁２８の底端部でピン２７にヒンジ結合されている。
【００１３】
半割りシェル部２２は、２つの壁部２９により横方向に仕切られており、これら２つの壁部は、底壁２８の両側から前方へ突出し、かつ半割りシェル部２２の下端方向へ高さが漸減しており、それにより、２つの壁部２９が、筒２の周囲を取囲むにつれて相補的な半割りシェル部２２が互いに妨害することのないようにされている。
各タブ２１は、また２つの閉行程制御カム３０を含み、該カムが、半割りシェル部２２の両側に配置され、かつ半割りシェル部２２と一体の支持構造部３１によって担持されている。より詳しく言えば、支持構造部３１は２つの平行なビーム部材３２を含み、該ビーム部材が、半割りシェル部２２と交差する方向に半割りシェル部の外側横面に沿って延在し、横壁２９を越えて突出している各端部３３を有している。支持構造部３１は、またほぼＬ字形断面の２つの支持部材３４を含み、該支持部材３４が、半割りシェル部２２の両側に半割りシェル部２２の各横壁２９と平行に延在し、かつビーム部材の端部３３に一体結合されている。カム３０は、各支持部材３４に取付けられ、それぞれが作用面３６を含み、該作用面が、中央平面τとは反対側を向き、かつ漸次厚みを増す底部第１導入部分３７と、直線的な、一定厚の第２部分３８とを含んでいる。
【００１４】
各成形フラップ２１は、また筒２への接近運動を制御する２個のローラ３９を含み、該ローラ３９は、各支持部材３４から横方向に突出しているピン４０にアイドル可能に取付けられている。
各成形フラップ２１は、調節可能なストッパ装置４５により決定される前進位置、すなわち閉位置（図４および図５）へ２個のばね４４により押付けられ、閉位置では、底壁２８が各ジョーの作業平面βとほぼ平行になる。
ストッパ装置４５は、事実上、ストッパ部材４６とねじ４９とを含んでおり、ストッパ部材４６は、半割りシェル部２２の底壁２８の背面に取付けられ、かつ下方へ開いた溝４８を備えたフォーク状端部４７を有している。また、ねじ４９は、支持部材２３内に形成された貫通穴５０の内側からねじ付けられ、かつ各ジョー７の作業平面βに対し直角の軸線を有している。ねじ４９は、ストッパ部材４６内の溝４８を貫通して取付けられ、フォーク状端部４７に対し軸線方向に当接するヘッド５４と、反対側の自由端部に形成されたスロット５５とを含み、これにより貫通穴５０を通しての調節が可能になる。
【００１５】
ばね４４は、たわみコイルばねであり、タブ２１と支持部材２３とに固定された各アームを有し、かつタブ２１にスラストを加えるように付勢され、それによりねじ４９のヘッド５４に対してストッパ部材４６が当付けられた状態となる。
包装材料の筒２の方への成形フラップ２１の移動は、経路Ａの両側で装置構造物に結合された２つの固定カム５６（図３および図６以下）により公知の形式で制御され、固定カム５６が、成形フラップ２１のローラ３９と協働する。カム５６は、中央平面αと平行な平らなプレートによって形成され、それぞれが、２つの作業輪郭部５７（図６以下）を含み、これらの作業輪郭部が、各プレートの各側縁部を形成し、中央平面τに関し対称であり、同じ成形組立体５または５'の一部を形成する２つの成形フラップ２１の同じ側に配置された各ローラ３９と、同時的に協働する。
【００１６】
より詳しく言えば、各作業輪郭部５７は、中央平面τからの間隔が漸次減少するように凹状に湾曲した上部の転入部５８と、直線的な垂直の中間部５９と、中央平面τに向かって収斂し、その平面τで交わる２つの直線的な傾斜転出部６０とを含んでいる。
成形フラップ２１の閉運動は、中央平面τの両側に、それも固定カム５６の直ぐ下流に（すなわち下に）配置された固定ローラ６４の各対に接触する、成形フラップ２１のカム３０により制御される。
より詳しく言えば（図６以下）、各対のローラ６４は、中央平面τに関し対称に、それも各固定カム５６の各出力部６０の下に配置されている。
【００１７】
成形・封止ユニット１は、次のように作動する。
筒２を横方向に封止するためのジョー７の運動は、周知であり、したがって以下では簡単に説明するにとどめる。
各組立体５,５'のジョー７は、組立体が下降運動するにつれて閉じられ、筒２の移動速度に等しい速度の垂直下降運動成分を持って筒２が掴まれる。ジョー７は、下降運動すると、閉じた状態に維持され、封止部材１３,１４が、ヒートシールするのに十分な圧力で筒を掴む。ジョー７は、下死点近くで開かれ、筒２を解放し、上昇運動中、上死点に達する前に完全に開かれる。この上死点で、ジョー７は、前述のように再び閉じ運動を開始する。
【００１８】
２つの組立体５,５'の運動は、言うまでもなく半サイクルだけずらされており、言い換えると、ジョー７の開運動を伴う組立体５の上昇運動が、ジョーの閉運動を伴う組立体５'の下降運動と同時に行われる結果、組立体５'のアーム１１は、組立体５のアーム１１の間を妨害されることなく通過する。
ジョー７上の成形フラップ２１は、ジョー７の動作と連携して包装材料の筒２に作用し、かつ筒方向へのタブ２１の接近運動および筒周囲でのタブ２１の閉じ運動が、それぞれ成形フラップ２１のローラ３９と協働する固定カム５６により、かつまた固定ローラ６４と協働する、成形フラップ２１と一体のカム３０により制御される。
【００１９】
作動順序は、成形組立体５についてのみ図６以下に示されている。
図６には、ジョー７が、筒２と相互作用する位置で示され、タブ２１は、まだ筒から幾分間隔をおいて、ばね４４により閉位置に保持されている。
封止部材１３,１４は筒２に接触するがタブ２１が筒２に接触する前に（図７）、成形フラップ２１のローラ３９が、カム５６の転入部５８に接触し、その結果、タブ２１が、転入部５８のところから引込み位置または開位置へ漸次移動する（図８）。この開位置は、固定カム５６の垂直の中間部５９に沿って維持され、またこのときには閉じられているジョー７の移動もこの中間部に沿って垂直に行われる。
【００２０】
カム５６の転出部６０では（図９）、タブ２１は、ばね４４のスラストにより筒２の周囲に徐々に閉じるようにされる。カム５６のすぐ下流で、成形フラップ２１の運動の制御がカム３０によって行われ、カム３０は、固定ローラ６４と接触し、筒２の内圧に抗して動作し、形成されるべき包装体の容積を正確に決定する。図１１には、タブ２１が完全に閉じた位置で示され、カム３０の部分３８がローラ６４と接しており、半割りシェル部２２が、この閉位置で完全に筒２を取囲み、事実上合体することで、半割りシェル部２２により形成される空所の形状および容積が筒２に対して押刻される（即ち付与される）。
タブ２１は、カム３０が固定ローラ６４を通過するまで、カム３０によって前記閉位置に確実に保持される。
この動作は、他方の成形組立体５'のジョー７が、成形される包装体を閉じるために筒２の次の封止部分を掴んだ後に行われる。従って、組立体５のジョー７を開き、成形フラップ２１が包装体から引込めることができる。
【００２１】
本発明による成形・封止ユニット１の利点は、以上の説明によって明らかだろう。
特に、本発明によれば、成形フラップ２１の閉じ運動が、タブ２１自体上の、固定カムと対向するカム３０により制御され、それにより包装体の容積は、単にタブ２１を交換することによって簡単に変更でき（タブは、特定の型の包装体用に専用に設計されているので、製造の切替え時には取替えねばならない）、しかも装置の静止構成部品の変更は不要である。実際には、接近運動を制御することにより、適宜な寸法の同じ固定カム５６を異なる容積の包装体に使用可能であることが判明した。
【００２２】
以上説明した好適実施例の場合、包装体容積制御組立体２０は、例えばタブ２１、各カム３０、ばね４４、調節可能なストッパ装置４５等の「容積を決定する」すべての部品により前組立されてまとめられたユニットを構成しており、このユニットが、極めて簡単かつ容易にジョー７に取付けられる支持部材２３により担持されている。変更のための介入時間と、その結果生じる作業休止時間は、したがって最小限に低減される。
最後に、ストッパ装置４５は、包装体容積制御組立体２０を迅速かつ効果的に調節するために備えられている。
以上説明したユニットに対しては、特許請求の範囲を逸脱することなしに、種々の変更を加え得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】注入可能な食品を包装する装置用の、本発明による成形・封止ユニットの略示前面図である。
【図２】図１のユニット成形・封止組立体の略示部分側面図である。
【図３】図１のユニットの反対側の部分斜視図で、見やすくするために複数部品が除去されている。
【図４】図１のユニットの包装体容積制御組立体の斜視図である。
【図５】図４の組立体の中央断面を示す図である。
【図６】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部分側面図である。
【図７】 図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部分側面図である。
【図８】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部分側面図である。
【図９】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部分側面図である。
【図１０】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部分側面図である。
【図１１】図１のユニットの異なる動作段階を示す略示部分側面図である。
【符号の説明】
１ 成形・封止ユニット
２ 筒
３ 支持構造物
４ 案内
５,５ 成形組立体
６ スライダ
７ ジョー
９ 主制御体
１０ 制御アーム
１１ 支持アーム
１３,１４ 封止部材
２０ 包装体容積制御組立体
２１ 成形フラップ
２２ 半割りシェル部
２３ 支持部材
２４ 連結部
２５ ねじ
２８ 底壁
２９ 横壁
３０ 閉じ行程制御カム
３１ 支持構造部
３２ ビーム部材
３３ ビーム部材端部
３４ 支持部
３６ 作業面
３７ 導入部
３８ 第２部分
３９ ローラ
４０ ピン
４４ ばね
４５ ストッパ装置
４６ ストッパ部材
４８ 溝
４９ ねじ
５０ 貫通穴
５４ ヘッド
５６ 固定カム
５７ 輪郭部
５８ 転入部
５９ 中間部
６０ 転出部
６４ ローラ

Claims (8)

1. 注入可能な食品を内包する無菌密封包装体を、前記食品が充填されて、垂直の経路（Ａ）に沿って供給される包装材料の筒（２）から製造するための成形・封止ユニットであって、
   前記ユニット（１）が、固定構造物（３）と、交互にかつ周期的に包装材料の前記筒（２）に作用する２つの成形組立体（５,５')とを含み、
   前記成形組立体（５,５'）が、前記構造物（３）に対して垂直方向に往復動可能な各スライダ（６）と、
   前記スライダ（６）により担持されていて封止装置（１３,１４）を有し、開位置と、前記封止装置（１３,１４）が包装材料の前記筒（２）に作用する閉位置との間を可動であるジョー（７）の対と、
   成形フラップ（２１）の各対とを含み、
   各成形フラップが、各前記ジョー（７）により担持され、かつ各半割りシェル状成形部（２２）を有し、
   各成形組立体（５,５'）の前記成形フラップ（２１）が、前記筒（２）と協働しない引込み位置と、各ジョー（７）が前記閉位置にあるときに各半割りシェル状成形部（２２）が所定容積の空所を形成するために前記筒を取り囲むようにする前進位置との間を可動であり、また、
   前記ユニットが、前記引込み位置から前記前進位置への前記成形フラップ（２１）の閉じ運動を制御するためのカム装置（３０,６４）を含む形式のものにおいて、
   前記カム装置（３０,６４）が、前記成形フラップ（２１）により担持されたカム（３０）を有し、そのカム（３０）が、前記ジョー（７）の運動中に、前記ユニット（１）の前記固定構造物（３）に固定されたローラ（６４）と協働するようになっていることを特徴とする、無菌密封包装を製造するための成形・封止ユニット。
2. 各前記成形フラップ（２１）用の支持部材（２３）と、前記支持部材（２３）を各前記ジョー（７）に剛固に固定するための解放可能な結合部材（２５）と、各前記支持部材（２３）と各前記成形フラップ（２１）との間のヒンジ連結部材（２７）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載された成形・封止ユニット。
3. 前記成形フラップ（２１）を前記前進位置へ押出すために、各前記支持部材（２３）と各前記成形フラップ（２１）との間に介設された弾性部材（４４）を含むことを特徴とする、請求項２に記載された成形・封止ユニット。
4. 前記各成形フラップ（２１）と協働してその成形フラップ（２１）の前記前進位置を定める調節可能なストッパ装置（４５）を含むことを特徴とする、請求項３に記載された成形・封止ユニット。
5. 前記各ストッパ装置（４５）が、各成形フラップ（２１）に剛固に結合されたストッパ部材（４６）と、前記支持部材（２３）の内部にねじ込まれ、前記弾性部材（４４）の押圧力によって前記ストッパ部材（４６）と協働するヘッド（５４）を有するねじ（４９）とを含むことを特徴とする、請求項４に記載された成形・封止ユニット。
6. 前記ストッパ部材（４６）がフォーク状端部（４７）を有し、前記ねじ（４９）が、該フォーク状端部を通ってねじ込まれて、前記支持部材（２３）とは反対側において、フォーク状端部に当接されることを特徴とする、請求項５に記載された成形・封止ユニット。
7. 前記ねじ（４９）が、前記支持部材（２３）の貫通穴（５０）の内部へねじ込まれ、自由端部にスロット（５５）を有していることを特徴とする、請求項５または請求項６に記載された成形・封止ユニット。
8. 前記成形フラップ（２１）のそれぞれが、前記半割りシェル状成形部（２２）の両側に配置された１対の前記カム（３０）を具備するとともに、前記ユニット（１）が２対の前記ローラ（６４）を具備し、これらローラが、前記各成形組立体（５,５'）の前記成形フラップ（２１）の前記各カム対（３０）と協働するように、前記筒（２）の経路（Ａ）に関し対称的に配置されていることを特徴とする、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された成形・封止ユニット。

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